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Ensaios Metalográficos
O ensaio visual dos metais foi o primeiro método de ensaio não
destrutivo aplicado pelo homem. É, com certeza, o ensaio mais barato, usado
em todos os ramos da indústria. Assim, a inspeção visual exige definição
clara e precisa de critérios de aceitação e rejeição do produto que está
sendo inspecionado.
Metalografia: É a parte da metalurgia destinada ao estudo da
Macroestrutura e Microestrutura dos metais e ligas. É de grande importância
na resolução de problemas com relação a durabilidade de componentes
metálicos, quando submetidos as condições mais severas de serviços,
informando a causa dos defeitos e objetivando o desenvolvimento
tecnológico.
O ensaio metalográfico pode ser:
Macrográfico
Micrográico
1. Relatório de Macrografia
1.1 Introdução: Consiste no exame do aspecto de uma superfície
plana seccionada de uma peça ou amostra metálica, devidamente polida e
atacada por um reagente adequado, e observando as heterogeneidades ou
defeitos que possam estar associados ao material ou ao processo de
fabricação que tenha sido utilizado.
1.2 Objetivo: conhecer as técnicas de preparação e análise
macrográficas que podem ser empregadas em produtos siderúrgicos comuns.
1.3 Procedimento: Preparação do corpo de prova:
Escolha da localização da seção a ser estudada
Corte Transversal e/ou longitudinal
Realização de uma superfície plana e lixada no lugar escolhido
o Serra, maçarico , torno, cut-off
o Esmeril, plaina, retífica
o Lixas: ...-220,320,400,600
Obs: Nestas operações deverá ser evitados o encruamento e
aquecimento do material, visto que poderá haver influência na interpretação
da estrutura. Após o lixamento não polir o material, pois este polimento
dificultará o ataque e a fotografia em virtude da tensão superficial e dos
reflexos respectivamente.
Ataque dessa superfície por um reagente químico adequado
Importância dos diferentes reativos:
Reativo de iodo: Ataque rápido e por aplicação, as imagem aparecem com
simples ataque da superfície e desaparecem com um leve repolimento;
Reativo de Ácido Sulfúrico: Este reativo é empregado à quente ou à
frio, produz um ataque enérgico (somente a quente), e um ataque feito
por imersão;
Reativo de Ácido Clorídrico: Este reativo é empregado à quente ou a
frio por imersão;
Reativo de Ácido Nítrico: Este reativo é empregado à quente para aços
especiais
Reativo de Fly: Este reativo é aconselhado para revelar linha de
deformação em material pouco encruado (Linhas de Lüder);
Reativo de Adler: Este reativo é aconselhado para aços, cobre e suas
ligas, para revelar segregações, zonas temperadas e estruturas
primárias(fundição);
1.4 Resultados e Conclusões
Estrutura interligada por soldas. Percebe-se um erro do operador na
execução quanto a distância e angulo de aplicação.
Parte de trilho desgastado e com efeito "calda de andorinha"
causado em sua fabricação.
Reaproveitamento da peça com materiais diferentes. Aço de outro tipo.
Preenchimento interno com soldas.
Segregações irregulares e numerosas bôlhas cheias de material impuro
2. Relatório de Micrografia
2.1 Introdução: Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos com
auxílio do Microscópio, permitindo observar e identificar a granulação do
material, a natureza, forma, quantidade e distribuição dos diversos
constituintes (fases) ou de certas heterogeneidades (inclusões), etc.
2.2 Objetivo: conhecer as técnicas de preparação de amostras e
análise micrográfica, costumeiramente empregadas em produtos siderúrgicos
comuns.
2.3 Procedimento
1º Corte: Na preparação metalográfica a retirada correta das amostras
poderá ser considerada como a mais importante etapa na preparação de c.p.
2º Embutimento: para peças e c.p. de pequeno porte usa-se o método de
embutimento a frio ou a quente, pois além de facilitar o manuseio evita que
as amostras com arestas rasguem a lixa ou pano de polimento, bem como seu
abaulamento durante o polimento.
3º Lixamento: Quando os riscos estiverem na mesma direção, a amostra
será mudada (90º) em cada lixa subseqüente até desaparecer os traços da
lixa anterior.
4º Limpeza: Um dos estágios importantes da seqüência da preparação da
amostra metalografica é a limpeza, pois a amostra metalografica geralmente
está impregnada com óleo, graxa ou poeira. Toda amostra deverá passar pelo
processo de limpeza e também após cada estágio de preparação, sendo que
este cuidado deverá ser redobrado especialmente durante o polimento.
5º Polimento: O Polimento é um dos estágios mais importantes da
seqüência de preparação de amostras metalografica, cerâmicas e
petrográficas, pois consiste em obter um superfície isenta de riscos,
permitindo observação de uma imagem clara e perfeita ao microscópio de
estruturas em exame.
6º Ataque: Uma amostra lixada e polida esta pronta para o exame macro
ou microcópico desde que seus elementos estruturais possam ser distinguidos
uns dos outros, através da diferenciação de cor, elevo e falhas
estruturais.
Geralmente uma superfície metálica polida reflete a luz
uniformemente,de tal maneira que os detalhes de sua estrutura não podem ser
distinguidos, necessitando-se contrastá-los adequadamente
Nital (2 a 5%): Diferencia a martensita da ferrita.
Picral: Diferencia a perlita Da bainita e detecta carbetos na
martensita e em contorno de grãos em aços de baixo carbono.
Picrato de Sódio: Este reativo colore a cementita(ficando
preta), os carbetos complexos dos aços-ligas e a steadita dos
ferros fundidos.
Reagente Vilella: Revela o contorno de grãos em aços
temperados
Reagente Murakami: Este reativo irá colorir a ferrita de
tonalidade azul e castanho. Os carbetos de tonalidade escura e
austenita inalterada.
Reagente Metabissulfito de potássio: Irá revelar a matriz
austenítica com áreas azuis de ferrita.
Reagente de Bereha: Usados em aços temperados
2.4 Resultados e Conclusões
Aço Baixo carbono Recozido: Devido ao resfriamento lento, dentro do forno,
a micrografia apresenta uma aparência razoavelmente uniforme pois a maior
parte dos grão é representado pela ferrita.
Aço Médio Carbono Recozido: Devido ao resfriamento lento, dentro do forno,
a micrografia apresenta áreas claras representam a ferrita e as escuras, a
perlita.
Aço Alto Carbono Recozido: Devido ao resfriamento lento, dentro do forno
desligado, a micrografia apresenta a cementita envolvendo os grão de
perlita em forma de um teia.
Aço Médio Carbono Normalizado: Com o resfriamento ao ar e não ao forno, a
micrografia apresenta perlita fina e ferrita.(sem fotografia)
Aço alto Carbono Normalizado: com o resfriamento ao ar e não ao forno, a
micrografia apresenta perlita fina e cementita ou bainita.
3. Tratamentos Térmicos
3.1 Introdução: Aquecimentos e resfriamentos de aços podem provocar
mudanças nas estruturas dos mesmos e, por conseqüência, nas propriedades
físicas.
Tais processos são empregados quando se deseja adequar as
características do aço a alguma etapa do processo de fabricação ou à
condição de produto final. Existem vários tipos de tratamento térmico para
aços e outros metais.
3.2 Objetivos: O presente trabalho vista conhecimentos no
procedimento de tratamentos térmicos e relacioná-los com a alteração na
estrutura cristalina do materiais.
3.3 Procedimentos e Discussões
Recozimento: O processo consiste no aquecimento até temperatura acima
da transformação da austenita e resfriamento lento no próprio forno.
Muitas vezes, devido ao próprio processo de produção ou a trabalhos
anteriores como deformações a quente ou a frio, o aço apresenta dureza
excessiva ou pouca maleabilidade e ductilidade, inadequadas para operações
como usinagem, dobra e outras.O recozimento tem por finalidade modificar
estes aspectos (reduzir dureza, melhorar ductilidade, etc) e também outros
como remover gases dissolvidos, homogeneizar estrutura dos grãos, etc.
A transformação da austenita se dá na parte superior das linhas de
início e fim da transformação e, portanto, haverá formação de perlita de
menor dureza (o exemplo é para um aço eutético. Para um aço hipoeutético,
haverá também ferrita e, para um hipereutético, cementita).
" "HC "
"Aço baixo Carbono "45 "
"Aço Médio Carbono "88 "
"Aço Alto Carbono "61 "
"Aço de Const. Mecânica"69 "
"Aço Ferramenta "185 "
Normalização: O processo é similar ao recozimento, com a diferença no
resfriamento ao ar e não no forno. Assim, ele será mais rápido que o
recozimento.
Tem por finalidade regularizar e refinar a estrutura granular de peças
forjadas, laminadas ou fundidas. É geralmente usada como tratamento prévio
à têmpera, propiciando também menores empenamentos e deformações.
Dependendo do teor de carbono do aço, podem ser formados perlita fina
e ferrita, perlita fina e cementita ou bainita.
" "HC "
"Aço baixo Carbono "49 "
"Aço Médio Carbono "104 "
"Aço Alto Carbono "79 "
"Aço de Const. Mecânica"77 "
"Aço Ferramenta "239 "
Têmpera: O processo se dá pelo aquecimento a uma temperatura acima da
temperatura de transformação e resfriamento rápido em fluidos como óleo ou
água, conforme curva verde, obtendo-se uma estrutura basicamente
martensítica.
A principal finalidade é o aumento da dureza e da resistência à tração
do aço através da formação da martensita.
Numa peça real, o resfriamento das partes internas será mais lento que
o da superfície. O resfriamento desigual também provoca tensões mecânicas
pois a região superficial se contrai mais rapidamente que o interior.
Tais fatores são responsáveis pela tendência de deformações e
empenamentos em peças temperadas. Em casos extremos, as tensões internas
podem ser tão altas que inutilizam a peça com a formação de trincas, pois a
martensita, apesar de dura, tem fragilidade maior.
" "HC "
"Aço baixo Carbono "79 "
"Aço Médio Carbono "511 "
"Aço Alto Carbono "185 "
"Aço de Const. Mecânica"232 "
"Aço Ferramenta "260 "
Revenimento: Depois de temperada, a peça é aquecida e mantida por
algum tempo a uma temperatura, em geral abaixo de 600°C. Ocorre assim, um
alívio das tensões internas e mudanças na estrutura da martensita e outras
transformações. O resultado é uma redução da dureza (normalmente excessiva
após a têmpera) e da fragilidade do aço.
É o tratamento usado para remover os problemas deixados pela têmpera,
conforme citado no tópico anterior.
A dureza final diminui com o aumento da temperatura do revenido.
" "HC "
"Aço baixo Carbono "64 "
"Aço Médio Carbono "192 "
"Aço Alto Carbono "179 "
"Aço de Const. Mecânica"211 "
"Aço Ferramenta "253 "
3.4 Conclusão: Relacionando os tratamentos térmicos realizados com
suas respectivas durezas para um determinado material, podemos concluir que
a dureza é maior para a têmpera, mas o material tem maior fragilidade e
menor o recozimento tem menor dureza, mas tem maior tenacidade.
Bibliografia
http://myspace.eng.br/eng/mat/aco1.asp
http://www.tecnologiamecanica.com.br/Site_arquivos/download_1.html
CHIAVERINI, V. Aços e Ferros Fundidos. ABM, São Paulo, 1987.
