Relatório Analise Microestrutural

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC 
 
 
 MATERIAIS E SUAS PROPRIEDADES 
2º Quadrimestre 2016 
 
 
PREPARAÇÃO E ANÁLISE MICROESTRUTURAL 
DETERMINAÇÃO DE TAMANHO DE GRÃO 
 
 
 
Professora Vânia Trombini Hernandes 
 
 Discentes: 
Ana Beatriz F. 
Carlos Roberto Bergamasco 
Gabriel Ranea 
 João Lucas de Souza 
Matheus Ambrósio 
Matheus Piaquadio 
 
 
 
 
 
 
 Santo André 
2016 
 
 
1. Introdução 
 A Metalografia consiste no estudo das estruturas dos materiais 
metálicos, e relaciona as estruturas com as propriedades dos materiais. 
Metalografia é conhecida desde 5000 a.C., época em que o Homem inicia o 
processo de fusão de metais, evoluindo ao longo dos tempos o seu 
conhecimento dos processos metalúrgicos, permitindo-lhe a utilização de 
metais de maior dureza e resistência. No Século XIX, iniciou-se a produção 
de Aços com baixos teores de Carbono, e é pela primeira vez, em 1863, 
observada através de Microscópio Óptico, a estrutura de rochas e aços, 
iniciando-se a análise metalográfica. A descoberta dos Raios X possibilitou o 
desenvolvimento da Difração de Raios X, que ajudou a determinação da 
Estrutura Cristalina dos materiais. 
 Atualmente, a metalografia é considerada uma das análises mais 
importante para garantir a qualidade dos materiais no processo de fabricação 
e também para realização de estudos na formação de novas ligas metálicas, 
determinando composições químicas, tamanho de grãos e propriedades 
mecânicas. 
 Nos materiais metálicos, em geral, quanto menor o tamanho de grão, 
mais altos serão os valores do limite de resistência à tração, limite de 
escoamento e rigidez. Para a observação destes grãos é necessário o auxílio 
de um microscópio. 
 
 
 2. Objetivos 
 
Os objetivos dessa aula prática são: 
i) Compreender técnicas básicas de preparação de amostras para 
análise microestrutural (também conhecida como preparação 
metalográfica); 
ii) Analisar amostras em microscópio óptico de luz refletida; 
iii) Determinar o tamanho de grão de uma amostra policristalina. 
 
 
 
 
3. Materiais 
• Aço carbono 1010 
• Câmera acoplada ao microscópio 
• Computador - Programa: Belniew 
• Cortadora metalográfica Cut-Off marca Érios, modelo GS-80 
• Desmoldante metalográfico 
• Embutidora metalográfica marca Arotec, modelo PRE 30Mi 
• Fluido de corte 
• Lixas de granas: 220, 320, 400 e 600. 
• Luvas 
• Microscópio óptico - Olympus bx51m 
• Óculos de proteção 
• Secador 
• Solução de Nital 3% 
 
4. Procedimento experimental 
 O experimento é realizado em duas etapas. Primeiramente ocorre a 
preparação das amostras do aço carbono 1010, passando por diversas 
etapas, e depois a realização da análise em microscópio óptico. 
Etapas da preparação da amostra: 
● Corte 
Para a realização do corte foi utilizado uma cortadora metalográfica 
Cut-Off (Érios GS-80) que é equipada com um disco fino e um sistema de 
refrigeração a base de água e aditivos que evita que a amostra sofra 
modificações em sua estrutura por conta do calor gerado. 
A amostra obteve dois cortes com propósitos diferentes. O corte 
transversal teve como objetivo apenas diminuir as dimensões da barra de 
aço. Já corte longitudinal permite verificar a natureza do material. Esse 
processo de corte foi realizado de maneira não continua, permitindo a 
penetração do agente refrigerante na amostra. 
 
● Embutimento 
 
 
Neste passo a amostra foi embutida em uma resina termofixa 
(baquelite) através de uma prensa de embutimento (AROTEC PRE30Mi). 
Esse procedimento tem como objetivo de acoplar a amostra nesse material 
para facilitar então o seu manuseio. A técnica consiste em inserir a amostra 
com a face de análise desejada voltada para baixo na lacuna da prensa, 
adicionar o baqueline, e então de submeter às condições de temperatura e 
pressão. 
 
● Lixamento 
Esta etapa teve como finalidade a remoção de marcas e riscos 
resultantes do procedimento de corte. No lixamento a amostra entra em 
contato, de modo mais fixo possível, com 4 diferentes lixas giratórias semi-
automaticas (Aropol 2V, da Arotec) até que marcas e riscos sejam 
eliminados. 
 
● Polimento 
O polimento ocorreu de forma parecida ao lixamento, entretanto, no 
lugar de lixas a ação ocorreu através de um pano de feltro e adição de 
alumina (granulometria de 1 μm) como abrasivo para destaque do brilho e 
retirada de impurezas. 
 
● Ataque químico 
Nesta etapa, a superfície da amostra polida é submersa em reagente 
Nital 3%(Álcool etílico + Ácido nítrico) por cerca de 7 segundos para realizar o 
ataque químico e assim ressaltar os contornos de grão da amostra. 
 
Por fim, a última etapa foi a análise em microscópio óptico de luz 
refletida(Olympus bx51m). A amostra foi posicionada sob a objetiva, com 
aumento resultante de 200x na obtenção da imagem. Desse modo, foram 
obtidas 5 fotomicrografias de regiões diferentes da amostra, através do 
programa Belniew. 
 
5. Resultados e Imagens 
A seguir, estão anexadas 5 fotomicrografias de diferentes regiões da amostra 
 
 
 
Fotomicrografia 1 
 
 
 
Fotomicrografia 2 
 
 
Fotomicrografia 3 
 
 
 
Fotomicrografia 4 
 
 
Fotomicrografia 5 
Todas as imagens possuem escala de 32.45 um 
 
 
 
6. Cálculos 
 
As cinco foto micrografias obtidas foram impressas e em cada uma foi 
desenhado um círculo com diâmetro de 100 mm. Posteriormente contou-se o 
número de grãos que interceptam o círculo para a realização dos demais 
cálculos. 
O número de grãos interceptados por mm foi calculado pela equação (1): 
𝑁L = (N * M)/(π * D) (1), 
Onde: 
NL - Número de intersecções por mm 
N - Número de intersecções com o círculo 
M - Aumento utilizado (no caso, foi utilizado um aumento 200x). 
D - Diâmetro do círculo (100 mm) 
Posteriormente, foi calculado o comprimento de intercepto linear pela equação 
(2): 
𝑙 = 1/ 𝑁L (2), 
Onde: 
𝑙 - Comprimento de intercepto linear 
NL - Número de intersecções por mm 
Após isso, foi calculado o tamanho de grão ASTM pela equação (3): 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 𝑙) + 3,288) (3), 
Onde: 
G - Tamanho de grão ASTM 
l - Comprimento de intercepto linear 
 
Após a obtenção do valor do tamanho de grão de cada uma das foto 
micrografias, obtêm-se o valor final do tamanho de grão a partir da média 
simples destes cinco valores e seus respectivos desvios-padrão. 
Para cada região foram feitos os seguintes cálculos: 
 
Região 1: 
𝑁L = (N * M)/(π * D) 
𝑁L = (35 * 200)/(π * 100) = 22,28169 
𝑙 = 1/ 𝑁L 
𝑙 = 1/ 22,28169 = 0,044880 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 𝑙) + 3,288) 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 0,044880) + 3,288) = 5,66777 
 
Região 2: 
𝑁L = (N * M)/(π * D) 
𝑁L = (48 * 200)/(π * 100) = 30,55775 
𝑙 = 1/ 𝑁L 
𝑙 = 1/ 30,55775 = 0,03272 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 𝑙) + 3,288) 
 
 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 0,03272) + 3,288) = 6,57958 
 
Região 3: 
𝑁L = (N * M)/(π * D) 
𝑁L = (44 * 200)/(π * 100) = 28,01127 
𝑙 = 1/ 𝑁L 
𝑙 = 1/ 28,01127 = 0,03570 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 𝑙) + 3,288) 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 0,03570) + 3,288) = 6,32808 
 
Região 4: 
𝑁L = (N * M)/(π * D) 
𝑁L = (40 * 200)/(π * 100) = 25,46479 
𝑙 = 1/ 𝑁L 
𝑙 = 1/ 25,46479 = 0,03927 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 𝑙) + 3,288) 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 0,03927) + 3,288) = 6,05307 
 
Região 5: 
𝑁L = (N * M)/(π * D) 
𝑁L = (50 * 200)/(π * 100) = 31,83099 
𝑙 = 1/ 𝑁L 
𝑙 = 1/ 31,83099 = 0,03142 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 𝑙) + 3,288) 
𝐺 = −(6,644. (𝑙𝑜𝑔 0,03142) + 3,288) = 6,6969 
 
 
As cinco fotomicrografias apresentaram valores muito próximos, desvio 
padrão muito pequeno o que indica uma homogeneidade do material analisado, 
apontando para uma boa preparação do material anteriormente a análise. Regiões 
em branco da fotomicrografia são grãos ferrita, enquanto os grãos escuros são 
 
 
outras formações cristalinasde ferro e carbono com maior concentração chamadas 
de perlita, em menor quantidade e tamanho (CALLISTER,2008). 
 
7. Conclusão 
 O bom procedimento de preparo metalográfico é de suma importância 
para a apropriada análise da amostra coletada. Quando realizado 
rigorosamente é possível coletar informações corretas sobre o produto 
analisado. 
 O material analisado demonstrou-se em conformidade com o 
esperado, uma vez que para o Aço Carbono 1010, devido ao seu baixo teor de 
carbono sua estrutura cristalina deve ser composta de grãos em maioria com 
estrutura ferrítica derivada do composto ferritica que possui teor baixíssimo de 
carbono, enquanto a fase perlítica de Estrutura Cristalina Cúbica de Face 
Centrada que é composta de cementita e ferrita é mínima na amostra 
apresentada (CALLISTER,2008) 
 O resultado do tamanho de grão condiz ao esperado, tamanho médio 
de grão foi de 6,26508 em uma escala da ASTM de 0 a 10, uma vez que 
materiais metálicos com grãos de tamanho relativamente alto, indicam 
propriedades mecânicas mais baixas como dureza e resistência a tração, 
porém maior ductibilidade sendo a finalidade desse tipo de aço 
(CALLISTER,2008 apud MODENESI,2011). Em comparação temos a liga de 
cobre e zinco, conhecido como latão que apresenta propriedades mecânicas 
mais altas relacionadas à resistência a corrosão, por exemplo, com tamanho 
de grão em torno de 5,21(FAZANO,2007). 
 
 
 
8. Referências 
CALLISTER, William – Ciência e engenharia de materiais: uma introdução; 
 
ROHDE, R. A. Metalografia: Preparação de amostras – Uma abordagem 
prática. Laboratório de ensaios mecânicos e materiais. Universidade Regional 
Integrada (Campus de Santo Ângelo). Rio Grande do Sul, 2010. 30p. 
 
 
 
FAZANO, C.A.; Determinando-se o tamanho de grãos em ligas de Cobre-
Zinco através de análise de imagem. Revista Analytica nº 27. 2007. 
Disponível em: < 
http://www.revistaanalytica.com.br/ed_anteriores/27/art04.pdf>. Acesso em: 
16 de Julho de 2016. 
 
MODENESI, P.J.; Soldabilidade de algumas ligas metálicas. UFMG, 
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. 2011. Disponível 
em: < http://demet.eng.ufmg.br/wp-
content/uploads/2012/10/soldabilidade.pdf>. Acesso em: 16 de Julho de 
2016.