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Ensaio mecanico
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Ensaios Mecânicos e
Macrográficos
ENSAIOS MECÂNICOS
São considerados ensaios destrutivos;
Tem como objetivo verificar as propriedades mecânicas dos
materiais;
Os ensaios mecânicos são realizados na peça ou em corpos de
prova (CPs) padronizados, normalizados; o corpo de prova
padronizado é utilizado quando o resultado do ensaio precisa ser
comparado com especificações de normas.
ENSAIOS MECÂNICOS
Utilização usual dos ensaios mecânicos em atividades de soldagem:
ENSAIO
ATIVIDADES DE SOLDAGEM
QUALIFICAÇÃO
DE METAL DE
ADIÇÃO
QUALIFICAÇÃO DE
PROCEDIMENTO DE
SOLDAGEM
QUALIFICAÇÃO
DE
SOLDADORES
CHAPAS DE
TESTE DE
PRODUÇÃO
Tração X X _ X
Dobramento _ X X X
Fratura _ X X _
Dureza _ X _ X
Impacto Charpy X X _ X
Impacto
Drop-Weigth _ X _ _
Macrográfico _ X X X
OBS.: Na área nuclear, o Impacto DROP-WEIGHT é requisito para qualificar matéria prima
ENSAIOS MECÂNICOS
Orientação dos Corpos de Prova:
Materiais deformados possuem anisotropia; as propriedades
mecânicas são diferentes em diferentes direções;
A direção dos CPs pode ser transversal, longitudinal ou na
direção Z;
ENSAIOS MECÂNICOS
Orientação dos Corpos de Prova - Longitudinal:
O eixo
longitudinal (E.L.)
do corpo de
prova é paralelo à
direção de
laminação da
amostra do
material a ser
ensaiado
ENSAIOS MECÂNICOS
Orientação dos Corpos de Prova - Transversal:
O eixo longitudinal do
corpo de prova é
ortogonal à direção de
laminação da amostra
do material a ser
ensaiado
Ensaio de Tração
Ensaio de tração: consiste em submeter o material a um esforço que tende a alongá-lo até a ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio.
No ensaio de tração o corpo é deformado por alongamento, até o momento em que se rompe. Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os limites de tração que suportam e a partir de que momento se rompem.
Ensaio de Tração
Normalização dos CPs:
A utilização de corpos de prova normalizados é importante por vários motivos, a saber:
- Facilidade de adaptação na maquina de ensaio;
- Uso de corpos de prova sem dimensões excessivas, que poderiam impedir a execução do ensaio por falta de capacidade da máquina de ensaio;
- Facilidade de cálculo das propriedades mecânicas pelas expressões que serão vistas a seguir;
- Permite a comparação dos valores de alongamento e estricção, que são propriedades bastante dependentes da forma e dimensões dos CPs ensaiados;
Ensaio de Tração
Normalização dos CPs:
A utilização de corpos de prova normalizados é importante por vários motivos, a saber:
- Ausência de irregularidades nos corpos de prova, que poderiam afetar os resultados, caso o ensaio fosse feito em corpo de prova não padronizado;
- Reprodutibilidade e comparabilidade dos resultados obtidos no ensaio.
Ensaio de Tração
Normalização dos CPs:
Normalmente utilizam-se corpos de prova de seção circular ou de seção retangular, dependendo da forma e tamanho do produto acabado do qual foram retirados.
Ensaio de Tração
Normalização dos CPs:
As cabeças são as regiões extremas, que servem para fixar o corpo
de prova à máquina de modo que a força de tração atuante seja
axial. Devem ter seção maior do que a parte útil para que a ruptura
do corpo de prova não ocorra nelas. Suas dimensões e formas
dependem do tipo de fixação à máquina.
Ensaio de Tração
ASTM A370
Ensaio de Tração
ASTM A370
Ensaio de Tração
Além da utilização de CP de seção reduzida, o ensaio de tração
pode ser aplicado em toda a seção de um material, como é o caso
de tubos de pequeno diâmetro, barras, fios, cabos, parafusos, etc.
Ensaio de Tração
Retirada de CPs em juntas soldadas:
Em materiais soldados, podem ser retirados corpos de prova com a solda no meio ou no sentido longitudinal da solda.
Ensaio de Tração
Retirada de CPs em juntas soldadas:
Os ensaios dos corpos de prova soldados normalmente determinam apenas o limite de resistência à tração. Isso porque, ao efetuar o ensaio de tração de um corpo de prova com solda, tensiona-se simultaneamente dois materiais de propriedades diferentes (metal de base e metal de solda). Os valores obtidos no ensaio não representam as propriedades nem de um nem de outro material, pois umas são afetadas pelas outras. O limite de resistência à tração também é afetado por esta interação, mas é determinado mesmo assim para finalidades práticas.
Ensaio de Dobramento
Ensaio de dobramento: fornece uma indicação qualitativa da utilidade do material;
A carga, na maioria das vezes, não importa no ensaio e não precisa ser medida;
O corpo de prova poderá ser retirado do produto acabado ou poderá ser o próprio produto acabado, se ele for adequado para ser colocado na máquina de dobramento (como, por exemplo, parafusos, pinos, barras, etc).
Ensaio de Dobramento
(a) e (b) Esquema do ensaio de dobramento guiado;
(c) corpo de prova dobrado até um ângulo α.
O ângulo α, medido conforme a figura abaixo, determina a severidade de
ensaio e é geralmente de 90°, 120° ou 180°.
Atingindo esse ângulo, examina-se a olho nu a zona tracionada do corpo
de prova, que não deve conter trincas ou descontinuidades acima de um
determinado valor. Caso contrário, o material não passou no ensaio.
Ensaio de Dobramento
Dobramento livre
(a) tem-se um cutelo que
aplica esforços fora do ponto
do máximo dobramento para
o ínicio do ensaio.
(b) termina-se o ensaio até o
ângulo especificado ou até o
alongamento desejado.
Ensaio de Dobramento
Dobramento semi-guiado
(c) e (d) força é aplicada na
extremidade livre do corpo
de prova.
(e) e (f) o esforço é aplicado
no centro do corpo de prova.
Ensaio de Dobramento
Dobramento guiado
- O dobramento guiado sustenta longitudinalmente os braços do corpo de
prova à medida que ele é dobrado e no caso do dobramento semi-
guiado, os apoios servem apenas para fixar a amostra.
- Os apoios devem ser bem lubrificados para eliminar ao máximo o atrito,
que provocaria tracionamento indevido no corpo de prova, aumentando a
severidade do ensaio.
- Ensaio de dobramento em corpos de prova soldados normalmente são
guiados.
Ensaio de Dobramento
Dobramento guiado
O ensaio de dobramento em corpos de prova retirados de peças de teste
é realizado segundo o método do dobramento guiado, em dispositivos
como os mostrados na figura abaixo. As partes tracionadas ou rompidas
são observadas e confrontadas com os requisitos da norma aplicável
para qualificação de procedimento de soldagem ou de soldadores.
Ensaio de Dobramento
Ensaio de Dobramento
Orientação dos CPs
Para juntas de topo, dependendo da região da solda a ser examinada, o ensaio é
realizado de cinco maneiras distintas:
a) Dobramento Lateral Transversal: O eixo da solda perpendicular ao eixo
longitudinal do corpo de prova, o qual é dobrado de modo que uma das superfícies
laterais da solda torna-se a superfície convexa do corpo de prova.
Ensaio de Dobramento
Orientação dos CPs
Para juntas de topo, dependendo da região da solda a ser examinada, o ensaio é
realizado de cinco maneiras distintas:
b) Dobramento Transversal de Face: O eixo da solda é perpendicular ao eixo
longitudinal do corpo de prova, o qual é dobrado de modo que a face da solda fique
tracionada, tornando-se a superfície convexa do corpo de prova.
c) Dobramento Transversal da Raiz: Semelhante ao anterior, porém é a raiz da solda
que fica tracionada;
Ensaio de Dobramento
Orientação dos CPs
Para juntas de topo, dependendo da região da solda a ser examinada, o ensaio é
realizado de cinco maneiras distintas:
d) Dobramento Longitudinal da Face: O eixo da solda é paralelo ao eixo longitudinal
do corpo de prova, o qual é dobrado de modo que a face da solda fique tracionada
tornando-se a superfície convexa do corpo de prova.
e) Dobramento Longitudinal da Raiz: Semelhante ao anterior, porém a raiz da solda
é que fica tracionada.
Ensaio de Dobramento
Alguns critérios de aceitação
A norma API 1104, item 2.643, especifica que o ensaio é aceitável se não
ocorrerem na solda, ou entre esta e a zona de ligação, trincas nem defeitos
maiores que 3,2mm ou metade da espessura do material, o que for menor,
medido em qualquer direção. Trincas que se originaram nas bordas do corpo
de prova durante o ensaio e menores que 6,4mm, medidas em qualquer
direção não devem ser consideradas a menos que evidenciem a presença
de outros defeitos.
A norma ASME SEC IX, item QW-163, especifica praticamente o mesmo que
a norma API 1104, exceto onde acima está em negrito. Além disso,
especifica para soldas de revestimento resistente à corrosão de chapas
cladeadas, que não são permitidos defeitos abertos maiores que 1.6mm
medidos em qualquer direção e tão pouco defeitos abertos maiores que
3,2mm localizados na zona de ligação.
Ensaio de Fratura
O ensaio de fratura (com ou sem entalhe) é denominado em algumas normas estrangeiras por Fillet Weld Break Test, Fracture Test ou Nick Break Test e é normalmente previsto como requisito para qualificação de procedimentos de soldagem e de soldadores.
O ensaio pode ser realizado:
– por dobramento de uma parte do corpo de prova sobre outra, de modo a tracionar a raiz da solda e;
– a solda é rompida a partir de um entalhe.
Em ambos os casos, a raiz da solda, fraturada ou não, e a solda fraturada a entalhe, são examinadas visualmente quanto a sua compacidade, isto é, quanto a penetração na raiz e quanto à
presença de outras descontinuidades.
Ensaio de Fratura
Ensaio de Fratura
Alguns critérios de aceitação
- O código ASME SEC IX considera o ensaio aceitável, se não for
evidenciada a presença de trincas ou falta de penetração na raiz e ainda, se
a soma dos comprimentos de inclusões ou poros não excederem a 9,5 mm
(3/8").
- A norma AWS D1.1 determina que a solda em ângulo da peça de teste
deve ter aparência uniforme e livre de trincas, poros, sobreposições ou
mordeduras excessivas. Além disso, se ocorrer fratura, os requisitos são os
mesmos da norma ASME SEC IX, porém mais restritivos.
- A norma API 1104 considera o teste aceitável, se a fratura não evidenciar
presença de falta de penetração ou falta de fusão. Fixa a dimensão máxima
para poros isolados, bem como o percentual máximo da área por eles
ocupados: fixa também dimensões máximas permitidas para inclusões de
escória e a distância mínima entre elas.
Ensaio de Dureza
Sua conceituação é difícil e entre os conceitos mais conhecidos destacam-se:
– Dureza é a resistência à deformação plástica permanente;
– Dureza é a resistência ao risco ou a capacidade de riscar; e
– Dureza de um metal é a resistência que ele oferece a penetração de um corpo duro.
O método de determinação relacionado a este último conceito - dureza por penetração - é o mais empregado no ramo da Metalurgia e da Mecânica e normalmente atado em especificações técnicas.
Para aços-carbono e aços-liga de médio teor de liga, a dureza é proporcional ao limite de resistência a tração.
Ensaio de Dureza
Na soldagem, a dureza é influenciada:
- pela composição química do metal de base;
- pela composição química do metal de adição;
- pelos efeitos metalúrgicos do processo de soldagem;
- pelo grau de encruamento do metal de base; e
- pelo tratamento térmico.
Algumas normas e especificações fixam os limites de dureza para o
metal de base, zona afetada termicamente e zona fundida de certos
aços, pois, se apresentassem dureza excessiva, sofreriam perda da
ductilidade e, portanto, comprometeria sua aplicabilidade.
Ensaio de Dureza
Medidores de Dureza Vickers
Ensaio de Dureza
Medidores Portáteis de Dureza Brinell
Medidor portátil de dureza Brinell, tipo “Poldi”:
Ensaio de Dureza
Medidores Portáteis de Dureza Brinell
Medidor portátil de dureza Brinell, tipo “Poldi”:
Ensaio de Dureza
Medidores Portáteis de Dureza Vickers
Ensaio de Impacto
Corpos de Prova Charpy
- Os corpos de prova Charpy
compreendem três subtipos
(A, B e C), de acordo com a
forma do entalhe.
- As diferentes formas de
entalhe são necessárias para
assegurar que haja ruptura do
corpo de prova, mesmo nos
materiais mais dúcteis.
Ensaio de Impacto
Retirada dos Corpos de Prova
A forma de retirada dos corpos de prova interfere na posição das fibras do
material. As normas internacionais geralmente especificam a posição da
retirada dos corpos de prova, nos produtos siderúrgicos, pois a região de
onde eles são retirados, bem como a posição do entalhe, têm fundamental
importância sobre os valores obtidos no ensaio.
Ensaio de Impacto
Retirada dos Corpos de Prova
CP A - entalhe transversal às fibras do material. Nesta posição o CP apresenta
a maior quantidade de energia absorvida;
CP C - entalhe no sentido da fibra, o que favorece o cisalhamento. Por isso, a
absorção de energia é a pior possível;
CP B - também tem entalhe transversal. Só que, neste caso, o entalhe
atravessa o núcleo da chapa, cortando todas as fibras transversalmente.
Ensaio de Impacto
Descrição do ensaio de impacto
• Permitem estudar os efeitos das cargas dinâmicas;
• É usado para medir a tendência de um metal de se comportar de maneira
frágil;
• O choque ou impacto representa um esforço de natureza dinâmica,
porque a carga é aplicada repentina e bruscamente.
• No impacto, não é só a força aplicada que conta. Outro fator é a
velocidade de aplicação da força. Força associada com velocidade
traduz-se em energia.
• O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia
absorvida por uma amostra do material, quando submetida à ação de um
esforço de choque de valor conhecido.
Ensaio de Impacto
Descrição do ensaio de impacto
- O método mais comum para ensaiar
metais é o do golpe, desferido por
um peso em oscilação. A máquina
correspondente é o martelo
pendular.
- O pêndulo é levado a uma certa
posição, onde adquire uma energia
inicial.
- Ao cair, ele encontra no seu
percurso o corpo de prova, que se
rompe. A sua trajetória continua até
certa altura, que corresponde à
posição final, onde o pêndulo
apresenta uma energia final.
Ensaio de Impacto
Descrição do ensaio de impacto
- A diferença entre as energias inicial
e final corresponde à energia
absorvida pelo material.
- De acordo com o Sistema
Internacional de Unidades (SI), a
unidade de energia adotada é o
joule [J].
- A máquina é dotada de uma
escala, que indica a posição do
pêndulo, e é calibrada de modo a
indicar a energia potencial.
Ensaio de Impacto
Descrição do ensaio de impacto
- No ensaio de impacto, a massa do martelo e a aceleração da
gravidade são conhecidas. A altura inicial também é conhecida. A
única variável desconhecida é a altura final, que é obtida pelo
ensaio.
- O mostrador da máquina simplesmente registra a diferença entre
a altura inicial e a altura final, após o rompimento do corpo de
prova, numa escala relacionada com a unidade de medida de
energia adotada.
Ensaio de Impacto
Efeito da temperatura no ensaio de impacto
- O efeito da temperatura nos resultados do ensaio de impacto é bastante
significativo. Para evitar grandes variações, deve ser feito um controle
rigoroso na manutenção da temperatura.
- O tempo de permanência dos corpos de prova na temperatura de teste
varia de acordo com o meio de imersão utilizado, em meio líquido e
agitado, manter por no mínimo 10 minutos, em meios gasosos, manter
por, no mínimo, 60 minutos.
- O tempo de realização dos ensaios a temperaturas diferentes da
temperatura ambiente, deve ser de no máximo 5 segundos: tempo
decorrido entre a retirada do corpo de prova do banho e a fratura.
Ensaio de Impacto
Ensaio de impacto
Ensaio de Impacto
Ensaio de impacto
Ensaio de Impacto
Ensaio de impacto
Ensaio de Impacto
Número e modo de retirada dos CPs
- Não é recomendável efetuar apenas um ensaio de impacto para se tirar
alguma conclusão do material ensaiado. Em virtude dos resultados
obtidos com vários corpos de prova de um mesmo metal serem muito
diversos entre si, é necessário fazer-se no mínimo três ensaios para se
ter uma média aceitável como resultado.
Ensaio de Impacto
Considerações Gerais
Influência da Temperatura:
- A energia absorvida num corpo de prova de um metal de baixa resistência
acusada numa máquina de ensaio de impacto varia sensivelmente com a
temperatura de ensaio.
- Metais de sistema cúbico de corpo centrado ou aços ferríticos exibem
uma significante variação em comportamento quando ensaiado em
diferentes temperaturas.
- À temperaturas elevadas, os corpos de prova de impacto rompem por
um mecanismo de cisalhamento absorvendo larga quantidade de
energia; à temperaturas baixas eles apresentam um rompimento frágil
por um mecanismo de clivagem absorvendo pouca energia.
Ensaio de Impacto
Considerações Gerais
Aplicação do ensaio:
- O ensaio de impacto é um ensaio essencialmente comparativo para
metais de uso em Engenharia.
- Os resultados não podem ser convertidos em valores de energia que
serviriam para cálculos em projetos de engenharia.
Ensaio de Impacto
Avaliação dos Resultados
- Os critérios de avaliação dos resultados, variam de norma para norma.
Para a norma ASTM, por exemplo, o valor médio de energia absorvida de
3 CPs deve ser igual ou superior ao mínimo especificado. Adicionalmente
nenhum valor individual poderá ser menor que o mínimo especificado.
Caso ocorra uma das duas situações, um re-teste com três corpos de
prova deve ser feito e cada corpo de prova deve atingir um valor de
energia absorvida igual ou superior ao mínimo especificado.
- O percentual de cisalhamento e a dimensão, em mm, da expansão
lateral, oposta ao entalhe, são outros critérios freqüentemente utilizados
para aceitação nos ensaios de impacto de corpos de prova Charpy V.
Ensaio de Impacto
Avaliação dos Resultados
• O percentual de cisalhamento pode ser determinado por um dos
seguintes métodos:
1°) medir o comprimento e a largura da porção de aparência brilhante da
fratura e determinar o percentual de cisalhamento (fratura dúctil) pela
tabela 9.10.
Ensaio de Impacto
Avaliação dos Resultados
• O percentual de cisalhamento pode ser determinado por um dos
seguintes métodos:
2º) Comparar a aparência da fratura do corpo de prova com a aparência da
fratura do quadro comparativo.
Ensaio de Impacto
Avaliação dos Resultados
Expansão Lateral:
A expansão lateral, expressa
em mm, trata-se do acréscimo
ou quantidade de expansão
da face oposta ao entalhe, na
direção do plano definido pelo
próprio entalhe, após a
ruptura do corpo de prova.
Ensaio Drop-weight
O ensaio de impacto Charpy não determina uma temperatura de
transição, mas uma faixa temperatura de transição.
Para se determinar com mais precisão e de forma padronizada e
reprodutível a temperatura de transição, usa-se o ensaio Drop-
weight, também chamado ensaio de queda livre de peso, ou
ensaio Pellini.
O ensaio de queda livre de peso é usado para investigar as
condições requeridas para iniciação de fraturas frágeis em aços.
Esse método de ensaio é padronizado pela especificação ASTM
E208, sendo aceito e utilizado pelo Código ASME.
Ensaio Drop-weight
O objetivo desse ensaio é determinar a temperatura de transição
de ductilidade nula (NDT temperature – nil-ductility transition
temperature) em aços ferríticos com espessura a partir de 15,9
mm.
Por convenção, a temperatura de transição de ductilidade nula
(temperatura NDT) é a máxima temperatura em que um corpo de
prova de queda livre de peso padronizado quebra, quando
submetido a esse método de teste.
Ensaio Drop-weight
Corpos de Prova:
Utiliza um conjunto de corpos de prova especialmente
preparados para nuclear uma trinca frágil nas superfícies de
tração através da deposição de um cordão de solda do tipo
revestimento duro na superfície oposta àquela que recebe o peso
em queda livre.
ASTM E 208 diz que o ensaio é insensível ao sentido de
laminação, ou seja, os CPs podem ser retirados sem
preocupação com a direção de laminação.
Ensaio Drop-weight
Corpos de Prova:
Dependendo de suas dimensões, os corpos de prova podem ser de 3 tipos:
TIPO
ESPESSURA LARGURA COMPRIMENTO
Dimensão
(mm)
Tolerância
(mm)
Dimensão
(mm)
Tolerância
(mm)
Dimensão
(mm)
Tolerância
(mm)
P-1
P-2
P-3
25
19
16
+ 2,5
+ 1,0
+ 0,5
90
50
50
+ 2,0
+ 1,0
+ 1,0
360
130
130
+ 10
+ 10
+ 10
Ensaio Drop-weight
Corpos de Prova:
Um cordão de solda deve ser depositado sobre a superfície do
corpo de prova e deve ter aproximadamente 63,5 mm de
comprimento e 12,7 mm de largura.
O consumível deve ser do tipo que deposite um metal de solda
de característica frágil que, junto com o metal de base, garanta
um entalhe metalúrgico e origem de formação de uma trinca.
Após a soldagem deve-se fazer um corte de serra (entalhe
geométrico), transversalmente ao cordão de solda com a
finalidade de localizar a ruptura no corpo de prova.
Ensaio Drop-weight
Corpos de Prova:
Ensaio Drop-weight
Corpos de Prova:
Ensaio Drop-weight
Método de Ensaio:
O ensaio é conduzido submetendo-se conjuntos de corpos de
prova (quatro a oito corpos de prova por conjunto) de um
determinado material, a um dispositivo de impacto em queda
livre, numa seqüência de temperaturas selecionadas, para
determinar a máxima temperatura na qual o corpo de prova
quebra.
O tempo mínimo de imersão dos corpos de prova, após
homogeneização da temperatura, deve ser de 45 ou 60 minutos,
dependendo da natureza do banho.
Ensaio Drop-weight
Método de Ensaio:
Ensaio Drop-weight
Avaliação dos Resultados:
O ensaio avalia a capacidade de um aço de resistir a esforços na
zona elástica, na presença de uma pequena descontinuidade.
Após o ensaio, os corpos de prova devem ser examinados e a
avaliação dos resultados utiliza a terminologia "quebra", "não
quebra" e "não ensaiado" como segue.
Ensaio Drop-weight
Avaliação dos Resultados:
Quebra: O CP e considerado quebrado se, rompendo, atingir
apenas uma ou as duas bordas na superfície de tração (lado da
solda ); não é necessária a completa separação do CP no seu
lado de compressão para que seja considerado como
"quebrado".
Ensaio Drop-weight
Avaliação dos Resultados:
Não Quebra: O CP desenvolve uma trinca visível, a partir do
entalhe feito no cordão de solda, sem contudo atingir nenhuma
das bordas da superfície de tração.
Ensaio Drop-weight
Avaliação dos Resultados:
Não Ensaiado: O ensaio não será considerado na condição em
que a trinca não for visível após o ensaio ou quando o CP não
for flexionado suficientemente até atingir o seu apoio interior.
O critério de avaliação de resultados indica que o resultado do
ensaio é satisfatório se o CP apresentar uma situação de "não
quebra" após o ensaio. Se o CP apresentar uma situação
"quebra", isto significa que a temperatura NDT do material em
questão é superior a temperatura de teste e o resultado é
considerado insatisfatório.
Ensaio Drop-weight
Máquina de ensaio:
a) Guias verticais;
b) Dispositivo de impacto para
queda-livre;
c) Bigorna ou peça de apoio do
corpo de prova (com dimensões
normalizadas);
d) Dispositivo de içamento e
posicionamento do martelo.
Ensaio Macrográfico
Examina o aspecto de uma superfície após devidamente polida e
atacada por um reagente adequado.
O exame da macroestrutura da peça ou da amostra é feito à olho nú ou
com ampliação máxima de 10x.
Permite a obtenção de informações gerais sobre a peça como:
– Homogeneidade do material da peça;
– Processo de fabricação (forjado, fundido, laminado, etc.);
– Análise da distribuição de impurezas
– Análise de macro-defeitos de fabricação (porosidade e segregação);
– Análise de tamanho de grão (para peças de granulação grosseira).
– Existência de solda na peça.
Avalia heterogeneidades com tamanho macroscópico, como trincas,
segregação química, porosidades, textura ou outras irregularidades,
os quais podem comprometer o desempenho das peças fabricadas.
Ensaio Macrográfico
Macro-estrutura / Macro-textura
As heterogeneidades cristalinas, como granulação grosseira,
profundidade de têmpera, zona afetada pelo calor, as
heterogeneidades químicas, como profundidade de carbonetação,
zonas descarbonetadas, segregação, inclusões não metálicas
especialmente as de sulfetos e heterogeneidades mecânicas, como
regiões encruadas, são evidenciadas em virtude da dissolução seletiva,
ou da coloração seletiva do ataque, ou da deposição seletiva dos
produtos das reações. O reativo também põe em evidência, por
corrosão, descontinuidades que eram imperceptíveis, como trincas,
poros, etc.
Ensaio Macrográfico
Macro-estrutura / Macro-textura
O aspecto da textura é devido às diferentes intensidades de reflexão da
luz, pois as regiões menos afetadas pelo reativo refletem a luz sobre o
olho do observador com maior intensidade do que as outras coloridas ou
recobertas de produtos das reações ou menos corroídas, que a
dispersam ou a absolvem em maior ou menor intensidade.
Reflexão,
dispersão e
absorção da luz
Ensaio Macrográfico
Preparação da amostra e execução do ensaio
1. Escolher a seção que será estudada;
2. Preparação da superfície (lixamento e polimento);
3. Ataque com reagente químico adequado;
4. Interpretação do resultado;
5. Documentar.
Ensaio Macrográfico
1. Escolha da Seção:
Transversal: Detalhes da seção transversal de uma solda; natureza do
material (aço, FoFo, etc.); homogeneidade da seção; intensidade de
segregações; profundidade de tratamentos térmicos superficiais.
Longitudinal: Processo de fabricação, ou seja, se é fundida, forjada ou
laminada; extensão de descontinuidades; Extensão de tratamentos
térmicos superficiais; no caso de parafusos, o processo de fabricação
de filetes de rosca (usinagem ou forjamento).
Ensaio Macrográfico
2. Preparação da Superfície:
Corte: Usa-se uma serra ou disco de corte, com cuidado para não
ocorrer superaquecimento.
Lixamento: lixamento inicial com lixa grossa, com objetivo de deixar
plana a superfície da amostra. Em seguida diminuir a granulometria da
lixa até obter uma superfície adequada para polimento. A orientação
dos riscos na amostra deve ser perpendicular quando passar de uma
lixa para outra. Cuidado com superaquecimento e pressão excessiva
(encruamento).
Polimento: Para aços pode ser usado Alumina ou pasta de diamante.
Quanto melhor for o polimento melhor será o ataque químico.
Ensaio Macrográfico
3. Ataque Químico:
A amostra pode ser atacada por imersão ou aplicação.
O ataque pode ser:
– Longo ou profundo;
– Rápido ou superficial
Quanto à temperatura, pode ser a quente ou a frio.
Os reativos atuam sobre as heterogeneidades por dissolução, coloração
e deposição de compostos das reações, e sobre as descontinuidades por
corrosão.
Ensaio Macrográfico
3. Ataque Químico:
Interferem no comportamento do ataque:
– Variação da composição do material (concentração de impurezas);
– Variação da estrutura (deformação a frio);
– Variação da cristalização (granulação grosseira, textura acicular, gradiente
térmico).
Reagentes químicos são, geralmente, soluções ácidas, alcalinas ou
substâncias complexas dissolvidas num solvente adequado,
principalmente álcool e água.
O reativo para revelar uma nítida textura deve ser escolhido de acordo
com a natureza do material e dos detalhes que se deseja evidenciar.
Ensaio Macrográfico
4. Avaliação dos resultados:
A avaliação ao resultado depende da finalidade a que o mesmo se
destina, ou seja, se o ensaio foi aplicado com a intenção de pesquisa ou
de avaliar o aspecto da macro-estrutura segundo uma norma ou
especificação.
O código ASME seção IX, por exemplo, exige, para qualificação de
procedimentos de soldagem de soldas em ângulo, que a macro-estrutura
da seção transversal, compreendida pelo metal de solda e zona afetada
termicamente esteja com fusão completa e livre de trincas.
Ensaio Macrográfico
5. Registro dos resultados:
Pode ser feito de três formas distintas:
1ª) Proteção da face ensaiada do corpo de prova com uma camada de
verniz transparente;
2ª) Macrofotografia;
3ª) Método de Baumann, que utiliza-se de papel fotográfico para registrar
a macroestrutura. O procedimento é semelhante à revelação fotográfica.
Não é um método adequado para reproduzir a macroestrutura, mas é
indicado para detectar regiões ricas de enxofre nos aços.