Análise Metalográfica Grupo 1 Turma A-01

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Associação Paranaense de Cultura Centro de Educação Profissional Irmão Mário Cristóvão DERCIO DETZ FELIPE BASSETTO THIAGO JONAS GREGORINI SADA PAULO ROBERTO COSTA FILHO WESLEY GABRIEL TABATA RELATÓRIO DE ANÁLISE METALOGRÁFICA Prof MSc. Eng. Andre Ricardo Capra Curitiba, 13 de abril de 2012. RESUMO A análise Metalográfica tem como objetivo identificar qual o tipo de estrutura e sua composição, e através de comparação indicar a qual tipo de material a amostra mais se assemelha. Para o preparo da amostra foi realizado a seleção da mesma, corte, embutimento identificação da amostra, e lixamento da amostra por uma série de lixas (220, 360, 400, 600, 1200). Após estes procedimentos ainda será feito a preparação para o polimento, polimento, ataque químico, e a micrografia da amostra para poder indicar com uma maior precisão a composição e a estrutura do aço que foi utilizado na análise Metalográfica. 1. INTRODUÇÃO A metalográfia surgiu através do trabalho pioneiro de Henry C. Sorby (1826 – 1908), tido como precursor da moderna metalografia, quando em 1863 observou pela primeira vez uma estrutura metálica ao microscópio. Desde então é definida como o ramo da tecnologia que estuda a estrutura íntima dos metais e ligas metálicas, e a sua relação para com a sua composição química e as propriedades físicas e mecânicas (1). A análise metalográfica tem como objetivo poder analisar da amostra sua composição, propriedade, estrutura e etc. Para a realização da análise, o plano de interesse da amostra é cortado, lixado, polido e atacado com reagente químico, de modo a revelar as interfaces entre os diferentes constituintes que compõe o metal. Para observar e identificar a granulação do material, a natureza, a forma, a quantidade, e a distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões, utiliza-se um microscópio. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 ENSAIO METALOGRÁFICO Para se ter uma ideia aproximada da natureza dos materiais metálicos ou de como certas peças foram fabricadas, pode-se usar os seguintes exames elementares:  Aspecto da superfície.  Aspecto da fratura.  Ação da lima.  Centelhas ao esmeril.  Atração pelo imã, sonoridade, etc. Estes exames elementares são rápidos, econômicos e dão ao analista experimentando uma série de informações básicas. Entretanto, com o incremento da tecnologia, um controle mais severo tornou necessário o exame em laboratório, com outros meios, ou seja, com máquinas, aparelhos ou instrumentos que forneçam, de preferência, um valor numérico que servirá para o confronto com normas e especificações. Este procedimento constitui um critério justo e seguro na avaliação das qualidades dos materiais, contribuindo para a correção dos defeitos e para melhoria da qualidade. Ambos os controles, na oficina e no laboratório, se completam perfeitamente. 2.1.1 MICROGRAFIA Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, permitindo observar a granulação do material, a natureza, forma, quantidade e distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões, etc. Estas observações são de grande utilidade prática [2]. O sucesso na obtenção de uma análise e interpretação precisa de uma estrutura através do uso do microscópio ótico é a preparação adequada da amostra o qual deve representar fielmente a mesma na sua versão original [2]. As amostras adequadamente preparadas devem ter:  Superfície extremamente lisa e plana isenta de riscos de qualquer natureza ou dimensão;  Superfície isenta de qualquer mancha e qualquer outro tipo de imperfeição que atrapalhe a análise;  Superfície intacta em termos de inclusões, ou composta intermetálicos que possam ser removidos com facilidade;  Superfície isenta de trincas ocorridas na preparação da amostra (aquecimento, pressão e queda da amostra);  Superfície inalterada em termos estruturais devido ao aquecimento ou pressão durante a preparação;  Superfície isenta de incrustação devido à inserção de materiais estranhos (baquelite, resina) principalmente para materiais porosos; 2.2 AÇO De todos os materiais o aço carbono é, como veremos, o material de maior uso, sendo empregado na maioria dos equipamentos de processo. A razão é que o aço carbono, além de ser um material de fácil usinagem, de boa soldabilidade, de fácil obtenção e encontrado em todas as formas de apresentação, é o material metálico de menor preço em relação à sua resistência mecânica. Para mostrar a predominância do aço carbono, basta dizer que a produção desse material corresponde a 90% da soma da produção de todos os outros materiais metálicos. Os aços carbono são ligas metálicas de ferro e carbono, possuindo uma quantidade entre 0,05 e 2,0%, em peso, de carbono, contudo, na prática, a quantidade de carbono nunca supera o valor de 1,5%, sendo que nos equipamentos de processos a quantidade máxima de carbono é de 0,35%. Além de ferro e carbono, esses aços podem conter pequenas quantidades de: manganês, enxofre, fósforo, alumínio e silício. De acordo com a norma NBR 6215 pode possuir elementos de liga em teores residuais máximos de Cr =0,20%, Ni =0,25%, Al 0,10%, B = 0,0030%, Cu = 0,35% [3]. 2.2.1 EFEITOS DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA As propriedades dos aços carbono são profundamente afetadas pelas variações de sua composição química. O aumento de carbono causa um aumento do limite de resistência e do limite de escoamento. Influencia dos elementos de liga:  Manganês (Mg): A adição do manganês resulta num aumento da dureza do material e na resistência mecânica do aço, com menor prejuízo para a soldabilidade e para a ductilidade do aço.  Alumínio (Al): O alumínio assim como o silício não estão presentes em todos os aços, funcionam como desoxidantes, que se combinam com o oxigênio, removendo as bolhas de gás que se formam na solidificação do metal em fusão. Os aços totalmente desoxidados são chamados aços acalmados  Silício (Si): é usado como desoxidante do aço. Favorece sensivelmente a resistência mecânica (limite de escoamento e de resistência) e a resistência à corrosão, porém reduzindo a soldabilidade.  Fósforo (P): aumenta o limite de resistência, favorece a resistência à corrosão e a dureza, prejudicando, contudo, a ductilidade e a soldabilidade.  Enxofre (S): é extremamente prejudicial aos aços. Desfavorece a ductilidade, em especial o dobramento transversal, e reduz a soldabilidade.  Cobre (Cu): aumenta de forma sensível a resistência à corrosão atmosférica dos aços, aumenta também a resistência à fadiga, mas reduzem, de forma discreta, a ductilidade, a tenacidade e soldabilidade.  Níquel (Ni): aumenta a resistência mecânica, a tenacidade e resistência à corrosão. Reduz a soldabilidade.  Cromo (Cr): aumenta a resistência mecânica à abrasão e à corrosão atmosférica. Reduz, porém, a soldabilidade. O cromo melhora o desempenho do aço a temperaturas elevadas.  Molibidênio (Mo): é aplicado em diversas ligas metálicas de aço para endurecêlo e torná-lo resistente à corrosão.  Nióbio (Nb): é um elemento muito interessante, quando se deseja elevada resistência mecânica e boa soldabilidade; teores baixíssimos deste elemento permitem aumentar o limite de resistência e, de forma notória, o limite de escoamento.  Titânio (Ti): aumenta o limite de resistência, a resistência à abrasão e melhora o desempenho do aço a temperaturas elevadas. É utilizado também quando se pretende evitar o envelhecimento precoce.  Vanádio (Va): tem ação benéfica nas propriedades mecânicas de aços tratados termicamente, especialmente na presença de outros elementos. O vanádio em pequenas quantidades aumenta a tenacidade pela redução do tamanho de grão. Acima de 1% confere alta resistência ao desgaste especialmente para aços rápidos. 3. OBJETIVOS  Selecionar uma amostra para análise.  Preparar a amostra para análise Metalográfica  Identificar por meio de micrografia, a composição e estrutura da amostra. 4. TRABALHO EXPERIMENTAL 4.1. SELEÇÃO DO MATERIAL A seleção do material foi feita por escolha de cada grupo, havendo 4 barras de aço para se escolher, sem nenhuma descrição ou informação do tipo de aço que era a barra. 4.2. CORTE Após a seleção da amostra de aço, o próximo passo foi a realização do corte metalográfico, através do equipamento da marca Struers, modelo Discotom-2, equipado com disco de corte indicado para metai médio-duros e usos gerais(33 TRI). Procedimento do equipamento: 1º passo – Encaixe da barra de aço na zona de corte e ligar a chave geral; 2º passo – Fixar o material utilizando o dispositivo de trava de segurança da maquina, fechar a tampa, de maneira que o sensor de segurança identifique que o corte será realizado de maneira segura; 3º passo – Pressionar o start da maquina para a iniciação do corte, puxar a alavanca de avanço do disco de forma contínua e homogênea, até completar o processo de corte. Retroceder a alavanca do disco à posição inicial e desligar o equipamento; 4º passo – Destravar e retirar a amostra metalográfica do equipamento. 4.3 EMBUTIMENTO Com o corte do material realizado, passa-se para o processo de embutimento. Este procedimento serve para melhorar o manuseio da peça e auxilio nos processos seguintes. Embutimento: envolver a amostra de aço com baquelite de coloração marrom. Atividade realizada utilizando o equipamento da marca Struers, modelo Labopress – 1. Procediemento do equipamento: 1º passo – Lubrificar a superfície do pistão hidráulico e a tampa de fixação do mesmo, Centralizar a amostra na superfície do eixo; 2º passo – Acionar o comando de recolhimento do pistão hidráulico para o interior da maquina, adicionar duas medidas de baquelite, fixar a tampa. 3º passo – Acionar o comando de pensamento (Pistão hidráulico), submetendo a peça a uma força de 15 KN (kilo-newtons). Ligar o comando de aquecimento a 180 graus Celsius, mantendo a mesma pressão inicial indicada pelo manômetro por 6 minutos. 4º passo – Passando 6 minutos, desligar o aquecimento da máquina e iniciar o resfriamento da amostra, a partir da abertura do registro de água acoplado ao equipamento, aguardar durante 4 minutos. 5º passo - Retirar a pressão hidráulica do sistema, retirar a tampa do equipamento, subir o pistão hidráulico para extrair a amostra da máquina. 4.4 IDENTIFICAÇÃO DA AMOSTRA Após o processo de embutimento, o próximo passo foi a identificação da amostra, através do marcador industrial marca Struers, modelo Engravers (50/60 HZ, 20/30 Watts). Esse procedimento é realizado para a diferenciação de outras amostras. 4.5 LIXAMENTO Com a peça já identificada, dá-se início ao lixamento para começar o processo de acabamento, deixando a amostra uniforme, com as superfícies planas e paralelas. Para esse processo foi utilizado o equipamento marca Struers, modelo Labopol -21, portando lixas de diâmetros da partícula (Carbeto de Silício) diferentes, de tamanhos de 220, 360, 400, 600, 1200. Tendo em vista que o processo inicia-se com a lixa mais grossa (220) e terminase com a mais fina (1200), sabendo que cada vez que se muda de lixa, deve-se mudar o ângulo do sentido de lixamento em 90 graus. 1º passo – Acoplar a lixa de 220 no prato giratório do equipamento e então ligar a máquina. Abrir o registro de água que serve para o resfriamento da amostra durante o lixamento, manter contato da peça com a lixa com força constante e uniforme, sempre visando o paralelismo das superfícies e a uniformidade do aço; 2º passo – Após utilizar a 1º(a) lixa, gira-se a peça em 90 graus do sentido de lixamento anterior, repetindo o processo do 1º passo, substituir a lixa 220 para a 360. 3º passo – Substituir a lixa 360 pela 400 e utilizar o mesmo processo do 1º passo, na hora do lixamento girar a peça novamente em 90 graus do sentido de lixamento anterior. 4º passo – Substituir lixa 400 pela 600 e finalmente pela 1200, utilizando sempre o processo do 1º passo até a amostra obter uma aparência ”espelhada”. Observação: Todos os procedimentos foram realizados em um laboratório apropriado, seguindo normas de segurança e técnicas, sempre visando um bom trabalho com qualidade e eficiência, respeitando a higiene e organização do local de trabalho. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 http://www.ebah.com.br/content/ABAAABOYIAK/10-apostila-metalografia-vw 2 UILTON, P Controle de processos químicos ciência dos materiais, Centro Universitário Padre Anchieta 3 Baptista, André; Soares, Ângelo; Nascimento, Ivaldo; O Ensaio Metalográfico no Controle de Qualidade; Spectru, ltda. 4 http://pt.wikipedia.org 5 http://www.cimm.com.br/portal/noticia/exibir_noticia/7765-a-funo-doselementos-no-ao-ferramenta