RELATORIO de Metalografia
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETOESCOLA DE MINAS
Propriedades Mecânicas dos Materiais MEC - 102
Relatório: Preparação de Amostras Metalográficas
Alunos: Gustavo Gomes
Rafael Gonçalves de Oliveira
Victor Cavalcante
Filipe Ribeiro de Rezende
João Carlos Moreira
05 de Abril de 2013, Ouro Preto/ MG
1 - Objetivos
Obter a verdadeira estrutura do material, sem a presença de falhas originadas na
preparação, para isso a amostra tem que passar por vários processos como: escolher a
superfície plana, embutimento, lixamento, polimento, ataque químico sem deformações
mecânicas.
Contanto que não atrapalha a análise uma amostra pode conter riscos toleráveis,
porém uma amostra ideal não apresentaria riscos. Obter também uma amostra de forma
mais rápida e barata possível.
3 – Procedimentos Experimentais
Primeiramente vem o corte. A amostra deve ser cortada de forma que o material
a ser analisado fique suficientemente representado.
Deve-se ter o cuidado na escolha do disco a ser utilizado, uma vez que existem
discos específicos para determinados tipos de materiais. Por exemplo: discos de óxido
de alumínio (alumina) são utilizados para metais ferrosos, já os discos de carboneto de
silício são usados para metais não ferrosos. Deve-se ter cuidado ao manusear o
equipamento para não danificar o disco.
O equipamento utilizado é o Arocor 40, uma cortadora metalográfica de
pequeno porte.
Na metalografia é primordial o cuidado ao cortar o material para que não
danifique a amostra, e afete o mínimo possível a estrutura da mesma. Um exemplo seria
o superaquecimento da amostra transformando-a de CCC para CFC. Outro fator
relevante é a utilização de um líquido para refrigeração, visto que o corte a seco não é
adequado nesse tipo de estudo.
Após o corte é realizado o embutimento para facilitar o manuseio da peça no
lixamento, no polimento, evita que a peça rasgue a lixa e o pano de polimento. Sendo
este último, um fenômeno de instabilidade elástica que afeta elementos estruturais
bidimensionais quando estes se submetem a tensões de compressão segundo seu plano
ou superfície média.
É usado especialmente para amostras pequenas e/ou irregulares. Sendo essas de
tamanho propício, pode-se aplicar a peça diretamente no lixamento.
São dois tipos de embutimento, sendo eles:
1. Embutimento a quente, em baquelite, podendo ser de diâmetro de 0,05 e 0,03 metros.
2. Embutimento a frio, em resina de poliéster (diâmetro de 0,03 metros).3. E como foi dito, também se pode trabalhar com a amostra sem embutimento.
O procedimento utilizado foi o número 2, embutimento a frio.
1. Embutimento a quente:
Neste a amostra é colocada numa máquina chamada de embutidora e embutida
em materiais termoplásticos por meio de prensas, utilizando-se pressão e aquecimento
para efetuar a polimerização.Pode ser aplicada uma temperatura de 150°C a 180°C e
uma força de até 50 kN durante o embutimento da amostra.
O método consiste em colocar o corpo de prova com a face que se quer analisar
em contato com o êmbolo inferior da máquina de embutimento. Após apertar o êmbolo,
coloca-se a resina na câmara de embutimento pressionando-a por um determinado
tempo, de acordo com o plástico utilizado.
O tipo de resina mais utilizado é o baquelite, pois apresenta um desempenho
satisfatório além de ter baixo custo. Uma resina mais dura para quem quer maior
retenção da aresta.
2. Embutimento a frio:
Amostra é colocada em um molde (no caso, de silicone), que é preenchido com
resinas auto polimerizáveis, das quais consistem geralmente de duas substâncias
formando (resina mais catalisador) um líquido viscoso quando misturadas. Podendo ser
vários tipos de resina, mas as mais utilizadas são de poliéster ou acrílico.
Este embutimento é mais simples e barato que o embutimento a quente, porém o
tempo de preparo de amostras é superior. O embutimento a frio é mais rápido, pois
pode-se fazer com várias amostras ao mesmo tempo
3. Sem embutimento:
É o corpo de prova cujas dimensões da superfície a analisar são suficientemente
grandes a ponto de não ser necessário o embutimento.
Após o embutimento, é feito o lixamento, etapa essa que possui o objetivo de
eliminar as imperfeições da superfície da amostra. A lixa utilizada, nesse processo, é
formada por partículas abrasivas coladas sobre o papel. Os abrasivos comumente
utilizados são carboneto de silício e alumina. Uma sequência bastante utilizada nesse
estudo é formada pelas lixas das granas 220, 400, 600, 800 e 1200.
Há duas formas de se realizar um lixamento: manualmente ou utilizando
máquinas. No lixamento manual (mais demorado), a amostra é movida sobre uma lixa
que está apoiada sobre uma superfície plana, enquanto que, no lixamento por máquinas
(mais rápido)a amostra é pressionada sobre a lixa – móvel - permanecendofixa durante
todo o processo. Um procedimento importante a adotar no lixamento por máquinas é
que a amostra deve ser girada de 90° a cada troca de lixa, de forma a garantir que os
riscos da lixa anterior sejam totalmente ou parcialmente eliminados.
A força aplicada durante o processo de lixamento também é um fator importante.
Materiais mais duros e resistentes exigem uma força maior do que materiais mais
sensíveis. Outro cuidado que se deve tomar ao realizar um lixamento é que se deve lavar
a amostra após cada lixa para não contaminar a lixa seguinte.
Após o lixamento, se da inicio à etapa de polimento, o objetivo desta etapa é
deixar a superfície da amostra espelhada e sem nenhum arranhão.
O polimento foi realizado através de um processo mecânico, onde a amostra
também, como no lixamento, sofre abrasão, porém no processo de polimento as
partículas abrasivas encontram-se livres sobre a superfície.
As superfícies utilizadas no polimento consistem em panos especiais para o
processo metalográfico, colocados sobre um disco rígido e fixados com aros metálicos
ou adesivos presentes no próprio pano (caso do pano autoadesivo).
Após montado o equipamento, é colocado o abrasivo no pano, existem diversos
tipos de abrasivos, mas os escolhidos para o experimento foi a pasta de Alumina.
Foram feitas 4 etapas de polimento, cada uma com a duração de 1 a 2
minutos(tempo recomendado para materiais ferrosos), é importante ressaltar que ao
passar das etapas os riscos oriundos do lixamento foram desaparecendo ea amostra foi
se tornando cada vez mais espelhadas.
É importante também ressaltar a importância em manter a amostra limpa antes
de começar uma etapa de polimento, pois a inserção de uma amostra suja no pano de
polimento resulta na contaminação do mesmo, comprometendo-o e sujeitando a sua
amostra à riscos. No experimento realizado essa limpeza se deu através de uma lavagem
em água corrente seguida com um auxílio de um ultrassom para a limpeza durante
alguns minutos.
Durante o processo também é importante prestar atenção à lubrificação do disco,
para evitar a danificação da amostra e do pano. Na etapa que se utiliza alumina a
lubrificação deve ser feita com água.
Após o polimento, a amostra deve ser enxaguada em álcool e seca com secador.
Posteriormente ao polimento é feito o ataque com o propósito de revelar
determinadas características na microestrutura das amostras. Mas para determinadas
análises, podem ou mesmo devem ser feitas com a amostra polida e sem ataque tais
como, por exemplo, a análise de inclusões, porosidade, observação de trincas, etc.
Logo após foi realizado o ataque químico, que é necessário para revelar a
microestrutura do material. O tempo de permanência no ácido depende de cada material,
a estratégia utilizada com os aços foi de esperar até a superfície ficar opaca.
O ácido utilizado no processo foi o Nital 4 %, pois nós já sabíamos a
propriedade do material, caso contrário, a amostra deveria ser sucumbida à análise para
se descobrir o reagente mais apropriado. O Nital tendência em clarear as regiões que
contém Ferrita e escurecer as regiões onde se concentram a Perlita.
Por fim, a última etapa realizada foi a análise de imagem do Microscópio
Óptico, sendo que alguns alunos utilizaram o Microscópio Trinocular com Micro
Câmera de Captura, acoplada pelo software uµias, com aumento de 50, 250, 400 e 800
vezes da imagem atual, sendo ele utilizado antes e posteriormente ao ataque químico, e
outros captaram as imagens através do Microscópio Óptico Olympus BX51M com
câmera acoplada, aumento máximo da lente de 100x e aumento máximo de 1000x.
4- Resultado e Discussões
Amostras:
(1) Rafael Gonçalves SAE 1045
(2) Filipe Ribeiro de Rezende SAE 1020
(3) Gustavo Gomes SAE 1045
(4)João Carlos Moreira SAE 1020
(5) Victor Cavalcante SAE 1045
Todas as amostras foram feitas com embutimento a frio.
A maior dificuldade na preparação metalográfica foi lixar a amostra, por isso,
surgiram alguns planos na observação microscópica.
No geral as amostras foram bem atacadas quimicamente.
5 – Conclusão
A partir dos processos metalográficos realizados nas amostras do aço SAE 1020
e SAE 1045, foi possível verificar características importantes na microestrutura. Após a
realização do corte, embutimento, lixamento, polimento, secagem e ataque químico,
foi possível, através de um microscópio óptico, analisar qualitativamente as amostras.
Algumas amostras tiveram surgimento de planos, ocasionados durante o
lixamento, mas que não comprometeram a análise da amostra. No geral as amostras
foram bem atacadas e por isso observou-se bem os contornos de grãos.
6 – Referências Bibliográficas
COLPAERT, HUBERTUS – Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns;
3ª edição, Editora: Edgard Blucher Ltda. 1974.
LIMA, C. R. P. . Introdução à Preparação de Amostras Metalográficas. 2006.