Caracterização-1_Capitulo 2_2019

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Caracterização dos Materiais I. 2010. Anatoliy Matlakhov – Autor 
/ Lioudmila Matlakhova – Inventariante. Certidão de Registro no Escritório de Direitos Autorais N
o
 621481. EDA/FBN – Rio de Janeiro 
 
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CAPÍTULO 2: MÉTODOS DE OBSERVAÇÕES ESTRUTURAIS 
 
 Os principais métodos de observações estruturais de amostras metalograficamente preparadas são: 
campo claro, campo escuro, iluminação lateral, luz monocromatizada, luz polarizada e interferência 
diferencial. 
 
1 Campo claro 
 
Nas observações estruturais de campo claro (CC), a amostra é iluminada pelo feixe de luz que 
passa através da objetiva e incide normalmente em relação à sua superfície (Fig.1). Uma imagem da 
estrutura (um contraste estrutural) se forma devido à reflexão não uniforme (sob diferentes ângulos) dos 
raios luminosos da amostra. As regiões da amostra que: 
– refletem todos os raios luminosos incidentes para a objetiva percebem-se claras; 
– refletem todos os raios luminosos para fora da objetiva percebem-se escuras; 
– refletem parcialmente os raios luminosos para a objetiva percebem-se em semitons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Esquema do método de campo claro e micrografias das ligas atacadas. 
 
 
2 Campo escuro 
 
 Nas observações estruturais de campo escuro (CE), também chamado de iluminação oblíqua, a 
amostra é iluminada pelo feixe de luz que não passa através da objetiva e incide inclinado, sob um 
determinado ângulo, em relação à sua superfície (Fig.2). O desvio e inclinação do feixe é feito com o 
auxílio do seletor de campo escuro e refletor cônico-cilíndrico, dispostos antes da objetiva e ao redor da 
objetiva, respectivamente. Uma imagem da estrutura (um contraste estrutural) se forma devido à reflexão 
não uniforme (sob diferentes ângulos) dos raios luminosos da amostra. As regiões da amostra que: 
– refletem todos os raios luminosos para fora da objetiva percebem-se escuras; 
– refletem todos os raios luminosos para a objetiva percebem-se claras; 
– refletem parcialmente os raios luminosos para a objetiva percebem-se em semitons. 
 
Este método permite revelar os detalhes microestruturais quase invisíveis na observação de campo 
claro como riscos, finas trincas, pequenos poros e outros defeitos estruturais. 
 
Aço carbono; 200x Aço carbono; 2000x Bronze ao Ni; 200x 
 
Feixe de luz 
Objetiva 
Imagem 
Amostra 
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Figura 2. Esquema do método de campo escuro e micrografias das ligas polidas e atacadas. 
 
 
3 Iluminação lateral 
 
As observações estruturais de iluminação lateral (IL) podem ser executadas no microscópio 
Neophot equipado com o bloco ótico B utilizando o espelho refletor móvel (Fig.3). O feixe de luz não 
passa através da objetiva e incide inclinado em relação à superfície da amostra, sendo que, o operador 
pode alterar o ângulo de incidência do feixe. Uma imagem da estrutura (um contraste estrutural) se forma 
devido ao efeito de sombra proveniente do relevo da superfície da amostra opaca (Fig.4). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Esquema do método de iluminação lateral. 
 
Imagem 
Espelho refletor 
 móvel 
Bloco ótico B 
do microscópio 
Neophot 
Objetiva 
Amostra 
Espelho refletor 
móvel 
Objetiva 
Imagem 
Amostra 
Ocular 
Aço carbono mal polido; 200x Aço carbono atacado; 500x 
Refletor 
Seletor de campo escuro 
Objetiva 
Refletor 
Feixe de luz 
Feixe desviado Feixe desviado 
Imagem 
Amostra 
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Figura 4. Micrografias de ligas metálicas obtidas através de iluminação lateral. 
 
 
No caso de materiais semitransparentes bem polidos, como poliméricos, a imagem da estrutura 
pode adquirir um significativo contraste colorido devido ao efeito ótico combinado proveniente de 
absorção, refração e reflexão não uniforme da luz (Fig.5). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Micrografias de materiais poliméricos obtidas através de iluminação lateral. 
 
 
4 Luz monocromatizada 
 
As observações estruturais através de luz monocromatizada (LM) são executadas com dupla 
finalidade: eliminar a aberração cromática e melhorar a percepção da imagem da estrutura, pois o olho 
humano é mais sensível à cor verde, vermelha e amarela (Fig.6). A monocromatização da luz é feita com 
o auxílio dos filtros fabricados de vidros coloridos e dispostos entre o iluminador e a objetiva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Esquema do método de luz monocromatizada e micrografias de uma liga. 
 
polipropileno polipropileno+polietileno polipropileno+polietileno+poliestireno 
precipitados intermetálicos inclusões não metálicas superfície de fratura 
Objetiva 
Bloco ótico C 
Filtro colorido 
Amostra 
Imagem 
Ocular 
Seletor de filtros coloridos 
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5 Luz polarizada 
 
 A luz branca visível representa um conjunto de ondas eletromagnéticas com oscilações aleatórias 
do vetor do campo elétrico e magnético. 
Polarizar a luz branca visível significa modificar as oscilações aleatórias do vetor do campo 
elétrico (associado aos efeitos óticos) de tal modo que este vetor seja oscilado em uma determinada 
direção no plano perpendicular à propagação da luz (polarização do tipo plano-linear). 
Para polarizar a luz incidente e a analisar as alterações possíveis de ocorrer na direção de 
polarização da luz refletida, são utilizados o polarizador e o analisador, também chamados de nicois 
óticos, dispostos entre o iluminador e a objetiva e entre a objetiva e o ocular, respectivamente (Fig.7). 
 
Quando (Fig.7a-b) os nicois estão cruzados em 90
o
 e a luz refletida não altera a direção de 
polarização, o analisador não transmite a luz e, portanto, não aparece nenhuma imagem. 
 
Quando (Fig.7a-c) os nicois estão cruzados em 180º e a luz refletida não altera a direção de 
polarização, o analisador transmite a luz e, portanto, aparece uma imagem, mas que não difere da imagem 
obtida de campo claro. 
 
Quando (Fig.7a-d) os constituintes estruturais alteram a direção de polarização da luz refletida, a 
imagem da estrutura pode adquirir um significativo contraste estrutural, colorido ou preto-branco, 
dependendo do ângulo de cruzamento dos nicois e das características óticas dos constituintes estruturais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Esquema do método de luz polarizada (LP). 
 
 
Desta maneira, para obter uma imagem com um contraste estrutural desejável e distinguir os 
constituintes estruturais, mesmo sem ataque químico da amostra, o operador deve mexer no analisador ou 
no polarizador e analisador simultaneamente (Fig.8). 
 
Polarizador (P) Analisador (A) 
Bloco ótico C do microscópio Neophot 
A 
Objetiva 
P 
Ocular 
Amostra 
Bloco ótico C 
Amostra 
d) 
A P 
a) 
A 
b) 
A 
c) 
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Figura 8. Micrografias de ligas metálicas obtidas através de iluminação pela luz polarizada.6 Interferência diferencial 
 
 O método de interferência diferencial, também chamado de contraste de interferência (DIC - 
diferential interference contrast) e interferência de Nomarski, consiste na iluminação da amostra pelos 
dois feixes luminosos, paralelos e polarizados que quando refletidos da amostra interferem entre si. 
Para desdobrar o feixe primário polarizado é utilizado o prisma de Vollaston de dupla refração 
(fabricado de quartzo) disposto entre o polarizador e a objetiva (Fig.9). 
Antes de instalar o prisma de Vollaston no bloco ótico C do microscópio Neophot, o polarizador e 
o analisador devem ser cruzados de tal modo que a imagem da amostra esteja mais escura possível e não 
mudar mais o ângulo de cruzamento dos nicois (Fig.9a-b). 
 Após a introdução do prisma de Vollaston no sistema ótico do microscópio (Fig.9c-d), logo pode 
aparecer um contraste estrutural, colorido ou preto-branco, ou não. 
Para obter um contraste estrutural desejável e distinguir os constituintes estruturais presentes na 
amostra, mesmo sem ataque químico da amostra, deslocar gradualmente o prisma de Vollaston por 
rotação do seu botão (Fig.10). 
 
 
 
 
 
Liga Ti-Nb-Al policristalina 
sem ataque com ataque sem ataque 
Liga Cu-Al-Ni policristalina 
sem ataque com ataque sem ataque 
Liga Cu-Al-Ni monocristalina 
sem ataque sem ataque com ataque 
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Figura 9. Esquema do método de interferência diferencial (ID). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10. Micrografias de ligas metálicas obtidas através de interferência diferencial. 
Amostra 
a) 
P A 
b) 
A 
d) 
PV 
c) 
P 
PV 
A 
Objetiva 
P 
Ocular 
PV 
Polarizador (P) Analisador (A) 
Bloco ótico C equipado 
com o prisma de Vollaston (PV) 
Amostra 
Liga Cu-Al-Ni polida 
Aço carbono polido 
Aço carbono atacado 
CC CE 
Liga Ti-Nb-Al polida Liga Cu-Al-Ni atacada