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Universidade Federal do Espirito Santo
CENTRO TECNOLÓGICO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
Relatório de laboratório
Nome: Wildson
Vitória, 7 julho de 2011.
Objetivos do Relatório
Este relatório tem como objetivo dar a conhecer o estudo a alguns aços,
efetuar a comparação das suas microestruturas em função dos diferentes
teores de carbono.
Algumas amostras foram preparadas com vista a serem observadas ao
microscópio, no que diz respeito a sua microestrutura. Determinar da
percentagem em carbono do aço a partir de uma fotografia da sua respectiva
microestrutura. E, avaliação da dureza dos aços.
Ensaio Micrografico ou Micrografia
Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio,
onde se pode observar as fases presentes e identificar a granulação do
material (Tamanho de grão), o teor aproximado de carbono no aço, a
natureza, a forma, a quantidade, e a distribuição dos diversos
constituintes ou de certas inclusões.
A importância para um bom estudo metalografico, esta na sua boa preparação
da amostra.
Preparação da Amostra
O primeiro passo para a obtenção de um bom resultado é a escolha e
preparação adequada da amostra, a qual deve representar a peça em estudo, o
que indica que a amostra não deve sofrer nenhuma alteração em sua
estrutura.
- Corte
- Embutimento
- Lixamento
- Polimento
- Ataque Químico
Descrição dos Trabalhos Laboratoriais
Uma amostra de aço vai ser analisada no âmbito geral de todos os grupos de
trabalho. Por cada grupo de trabalho foi examinado uma amostra de aço como
na Figura abaixo que também irá ser analisada no seu estado de
fornecimento.
Mas antes de chegar a amostra como acima, o material passou por uma
preparação ate a sua fase final de exame microscópico.
Corte
Às vezes é necessário particionar o corpo de prova para obterem-se amostras
que servirão para análise metalográfica. Operações mecânicas como
torneamento aplainamentos e outras, impõem severas alterações
microestruturais devido ao trabalho mecânico a frio. O corte abrasivo
oferece a melhor solução para este seccionamento, pois elimina por completo
o trabalho mecânico a frio, resultando em superfícies planas com baixa
rugosidade, de modo rápido e seguro.
O equipamento utilizado para o corte conhecido como "cut-off", ou
policorte, com discos abrasivos intensamente refrigerados (evitando
deformações devido ao aquecimento)a relativas baixas rotações é largamente
utilizado nos laboratórios metalograficos.
Embutimento
O embutimento da amostra é realizado para facilitar o manuseio de peças
pequenas, evitarem a danificação da lixa ou do pano de polimento,
abaulamento da superfície, que traz sérias dificuldades ao observador. O
embutimento consiste em circundar a amostra com um material adequado,
formando um corpo único. Como comentado anteriormente, o embutimento pode
ser a frio e a quente, dependendo das circunstâncias e da amostra a ser
embutida.
Lixamento
Devido ao grau de perfeição requerida no acabamento de uma amostra
metalográfica idealmente preparada, é essencial que cada etapa da
preparação seja executada cautelosamente, é um dos processos mais demorados
da preparação de amostras metalográficas.
Fig- lixa
Operação que tem por objetivo eliminar riscos e marcas mais profundas da
superfície dando um acabamento a esta superfície, preparando-a para o
polimento. Existem dois processos de lixamento: manual (úmido ou seco) e
automático.
A técnica de lixamento manual consiste em se lixar a amostra sucessivamente
com lixas de granulometria cada vez menor, mudando-se de direção (90°) em
cada lixa subsequente até desaparecerem os traços da lixa anterior.
Representação esquemática do método de lixamento com trabalho em sentidos
alternados.
Polimento
Concluídas estas operações, as amostras passam a fase seguinte, desta vez o
polimento.
Operação pós lixamento que visa um acabamento superficial polido isento de
marcas, utiliza para este fim abrasivo como pasta de diamante ou alumina.
Antes de realizar o polimento deve-se fazer uma limpeza na superfície da
amostra, de modo a deixá-la isentam de traços abrasivos, solventes, poeiras
e outros.
A operação de limpeza pode ser feita simplesmente por lavagem com água,
porém, aconselha-se usar líquidos de baixo ponto de ebulição (álcool
etílico, fréon líquido, etc.) para que a secagem seja rápida.
O equipamento é idêntico ao procedimento de pré-polimento efetuado
anteriormente, onde a diferença esta nas lixas e no lubrificante a ser
colocado nas lixas – Figura acima.
Concluídas estas operações, é efectuada a limpeza e secagem das amostras. A
limpeza foi efectuada com acetona e algodão para a remoção das impurezas
existentes na superfície tratada, e seca de seguida através de ar quente.
Ataque químico
Finalmente, as amostras são sujeitas a um tratamento químico com uma
solução de nital (4%) com o objetivo de provocar corrosão nos
microconstituintes que permitirá a visualização das mesmas ao microscópio
de forma bem definida.
Os reagentes são escolhidos em função do material e dos constituintes
macroestruturais que se deseja contrastar na análise metalográfico
microscópica.
Alguns grãos e fases serão mais atacados pelo reagente que outros. Isso faz
om que cada grão e fase reflita a luz de maneira diferente de seus
vizinhos. Isso realça os contornos e grão e dá diferentes tonalidades às
fases permitindo sua identificação das mesmas no microscópio.
Analise e Amostragem das Fotografias
A observação das amostras ao microscópio foi efetuada com uma ampliação de
500 a 1000 vezes.
Neste tópico analisaremos as fotografias resultantes da observação efetuada
ao microscópio em laboratório.
As conclusões das porcentagens de carbono nas amostras serão feito alguns
por comparações de outras fotografias e alguns por cálculos de analise
volumétricos.
1° amostra com ampliação de 1000X.
O calculo da quantidade de carbono na amostra 1 será feito por pontos de
intercessão da ferrita.
Número total de pontos na fotografia – 750
Número total de pontos de ferrita (α) – 695
% Ferrita (α) = pontos de ferrita = 695 X 100 = 0,9266 %
Pontos da fotografia 750
% Ferrita (α) = 0,77 – x X 100 = 0,075
0,77 – 0,02
Assim, e deste modo achamos 0,075 % de carbono na amostra 1.
2° amostra com ampliação de 500X
Nessa amostra iremos fazer o calculo de carbono por comparação de uma
amostra com 0,45 % e também faremos um calculo por meio de pontos de
intercessão na ferrita.
Abaixo duas figuras, a primeira é uma amostra com teor de carbono de 0,45%
de carbono e a segunda é uma a nossa segunda amostra, adquirida no
laboratório, ambas as amostras estão com ampliação de 500X.
a) amostra com 0,45% de carbono b)
nossa segunda amostra
Portanto pela comparação acima das duas amostras notamos que nossa segunda
amostra possui um teor de carbono aproximadamente de 0,45%%.
Em seguida vamos fazer o calculo do teor de carbono pela grade, com os
pontos de intercessões na ferrita.
Número total de pontos na fotografia- 806
Número total de pontos de ferrita (α)- 265
% Ferrita (α) = pontos de ferrita = 265 X 100 = 0,3287%
Pontos da fotografia 806
% Ferrita (α) = 0,77 – x X 100 = 0,523%
0,77-0,02
Assim, e deste modo pode de Carbono é de 0,523 %. Pode considerar-se que o
resultado obtido não esteve longe do esperado uma vez que era previsto
obter-se uma percentagem de carbono aproximadamente de 0,45%. A razão de
tal deve-se a uma percentagem de erro de leitura a considerar, visto que a
mesma se revela extremamente complicada em termos de definição de área a
contabilizar, por isso deve-se considerar apenas um cálculo aproximado.
3° amostra com ampliação de 500X
Por fim nossa próxima amostra faremos um calculo de teor de carbono por
comparação.
A primeira figura abaixo é uma amostra de aço com baixo teor carbono a
segunda é nossa 3° amostra.
a) amostra com 0,2% de carbono ampliação de 1000X b) 3° amostra
Conclusão
Com uma amostra bem preparada, podemos fazer uma boa analise de
microestrutura. Seja essa analise por comparação, por grade de teste ou
norma ASTM E 562, por esses métodos a contagem de pontos com a finalidade
de descobrir a porcentagem de carbono é muito eficaz.
A observação microscópica apresenta, então, maiores informações da
estrutura interna do material, dando certeza sobre qual é o metal daquela
peça, se ela está sujeita a falhas mecânicas, quais os tratamentos térmicos
que foram realizados, entre outras informações que muitas vezes não são
possíveis de serem identificadas na macroscopia.
