679572420-Metalografia

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Materiais Mecânicos I 
 
 
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Laboratório de Metalografia 
 
Daniel Rafael Pereira RA: 0234011 
Mateus Carpeggiani RA: 0253517 
Pedro Dambros RA: 26135981 
Rafael Matté RA: 0252867 
 
 
Gustavo Ludwig 
 08 de Julho de 2021 
 
1. Objetivos 
 O objetivo da atividade é realizar a análise de Metalografia em duas amostras de aço, um 
pedaço de barra chata de SAE 1020 e um pedaço de vergalhão SAE 1045. 
 As amostras serão submetidas a embutimento, lixamento, utilizando lixas de diferentes 
granulometrias, a fim de deixar a superfície das amostras mais planas para que o ensaio seja mais 
assertivo, seguido por polimento. Logo após, será realizado um ataque químico nas amostras para que 
se possa verificar a estrutura do grão de cada uma das amostras utilizando um microscópio ótico. 
 
2. Introdução Teórica 
 
 O termo Metalografia é bastante genérico, causando controvérsias quanto à sua definição. 
Uma tentativa é defini-lo como o estudo das características estruturais ou da constituição dos metais 
e suas ligas, para relacioná-los com suas propriedades físicas, químicas e mecânicas. 
Para a realização da análise, o plano de interesse da amostra é cortado, embutido, lixado, polido e 
atacado com reagente químico, de modo que na microscopia revela as interfaces entre os diferentes 
constituintes que compõem o metal. 
 
 
 
 
 
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2.1 Etapa de embutimento 
 
 O propósito do embutimento é de proteger os materiais frágeis ou revestidos durante a 
preparação, além de facilitar o manuseio da amostra, também evita que corpos de prova com arestas 
rasguem a lixa e o pano de polimento, bem como evita o abaulamento dos corpos de prova durante 
estes processos. Também é utilizado para produzir amostras de tamanho uniforme. 
O processo de embutimento metalográfico pode ser dividido em dois grupos, embutimento a 
quente no qual é utilizado baquelite e uma embutidora metalográfica e o embutimento a frio que são 
utilizados dois produtos, resina e catalisador, ambos os métodos visam obter a amostra embutida para 
conseguir um bom resultado na preparação metalográfica. 
 
2.2 Etapa de lixamento 
 
A etapa de lixamento é essencialmente o processo de preparação de uma superfície lisa e plana 
da amostra metalográfica para o subsequente polimento. São utilizadas lixas do tipo d’água e metal, 
fixadas em uma superfície plana. 
Normalmente inicia-se o lixamento com a lixa de granulometria maiores como 80, seguida 
pelas lixas 220, 320, 400 e 600. Em alguns casos usam-se lixas mais finas, chegando-se a 1000 ou 
até 2000. Todo o processo de lixamento com lixas do tipo d’água é feito sob refrigeração com água. 
Se, por ventura, surgir riscos profundos na amostra, iniciasse novamente todo processo de lixamento 
para que a superfície da amostra atinja uma uniformidade e possa avançar para a etapa de polimento. 
 
2.3 Etapa de polimento 
 
 A etapa de polimento consiste na obtenção de uma superfície isenta de riscos de modo que se 
obtenha uma imagem nítida no microscópio, para isso normalmente é executada com panos especiais, 
colados à pratos giratórios, sob os quais são depositadas pequenas quantidades de abrasivos. Estes 
abrasivos seriam em função do tipo do metal que está sendo preparado. Os mais comuns são o óxido 
de alumínio (alumina) e a pasta de diamante. 
 
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 Para isso deve-se ainda ter alguns cuidados como a escolha do pano correto para que não se 
tenha riscos, ao fazer a troca dos panos, a superfície da amostra deve estar isenta de poeira do 
polimento anterior 
Durante o polimento a amostra também é refrigerada com a utilização de álcool ou agentes 
refrigerantes específicos. 
 
2.4 Etapa de ataque químico 
 
 Há uma enorme variedade de ataques químicos para diferentes tipos de metais e situações. 
Em geral, o ataque é feito por imersão da amostra em uma cuba com o reagente, durante um período 
de aproximadamente de 5 a 15 segundos dependendo da textura da amostra, assim a microestrutura é 
revelada. Após o ataque químico lava-se a superfície da amostra com álcool e realiza-se a secagem 
com chumaço de algodão umedecido em álcool e inserido um jato de ar quente para a limpeza total. 
 Um dos reagentes mais usados é o Nital, (ácido nítrico e álcool), que funciona para a grande 
maioria dos metais ferrosos. 
 
2.5 Microscopia 
 
 É a análise feita em um microscópio com aumentos que normalmente são de 50x, 100x, 200x, 
1000x, 1500x e 2500x. 
 Este tipo de análise é realizada em microscópio específicos, conhecidos como microscópios 
metalográficos ou microscópios metalúrgicos. Este tipo de microscópio possui baixo campo focal, 
permitindo apenas a observação de superfícies perfeitamente planas e polidas. Em razão disto, a 
preparação metalográfica tem grande importância na qualidade de uma análise. Normalmente 
funciona através da emissão do feixe de luz, que pode ser direcionada de forma superior ou inferior. 
Após isso, a luz passa pela objetiva e reflete na superfície da amostra que será analisada. A luz 
refletida atravessa a objetiva novamente, exibindo a imagem ampliada. A ocular possibilita maior 
ampliação da imagem formada, que pode ser visualizada ou registrada. 
Estes microscópios, em geral, possuem sistemas de fotografias integrados, que permitem o 
registro das análises realizadas. 
 
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2.7 Microconstituintes que compõem a amostra 
 
 As amostras de metais podem apresentar várias fases nas amostras de microscopia. As 
principais são: 
 Ferrita: Composta de ferro puro, com uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado. É 
dúctil e pouco resistente quando comparada a outros constituintes devido a sua estrutura cristalina. 
 Perlita: Formada por uma mistura eutetoide de duas fases, ferrita e cementita com 0,8% de 
carbono. É mais dura e resistente que a ferrita. 
 
3. Descrição da Atividade 
 
 Na atividade prática de metalógrafa, os alunos reuniram-se para examinar as propriedades de 
dois materiais. Os materiais analisados se tratam de uma liga de aço SAE 1045 e uma liga de aço 
SAE 1020. As amostras não contêm quaisquer tratamentos superficiais. 
 Para analisar as propriedades dos corpos de prova, as amostras passaram por alguns 
procedimentos que evidenciaram a distintas características que ambos possuem. Com isso as etapas 
que sucederam esta afirmação foram: embutimento, lixamento, polimento, ataque químico e 
microscopia. 
 
3.1 Embutimento 
 
 No início do experimento colocou-se a peça em uma embutidora metalógrafa que por meio de 
pressão e calor, ocasionou o embutimento da amostra. Este processo consistiu em escolher a 
superfície com menos imperfeições da amostra, onde esta foi inserida virada para baixo dentro do 
tubo da máquina. 
 Foi utilizado um desmoldante (WD40) no tubo da máquina, e no batente superior, que 
auxiliaram na retirada da peça embutida. 
 Foi utilizado baquelite em pó para cobrir toda amostra. Posteriormente foi compactada, então 
as alças da tampa da máquina serviram para selar o conjunto (amostra e baquelite). 
 
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 Por fim, liga-se a máquina responsável por fundir o baquelite ao redor da amostra. Um calor 
é mantido no interior (até 150°C) juntamente da adição de uma pressão entre 1000 a 1500 lb/pol², 
onde a mesma precisou ser mantida até o fim deste procedimento, pois com o passar do tempoa 
pressão acabava diminuindo, exigindo novos ajustes. Vale ressaltar que processo durou cerca de vinte 
minutos para cada amostra. 
 
3.2 Lixamento 
 
 Ao final do processo de embutimento o baquelite já estava envolto na amostra. Com isso o 
conjunto foi resfriado e iniciou-se o lixamento, onde foram utilizadas nesta experimentação lixas com 
grãos distintos. 
 O lixamento da superfície ocorreu através de uma sequência de escalas de grão de lixas com 
uma leve corrente de água, começando por uma lixa mais grossa de grão 80 para desbastar toda 
superfície e torna-la plana. Em seguida usou-se uma lixa de grão 220 ainda para desbastar, porém 
com mais cautela, processo esse que necessita de extremo cuidado para garantir uma superfície plana, 
pois só assim é possível de analisar a mesma no fim do processo. As lixas de grão 400 e 2000 foram 
usadas para um melhor acabamento das amostras, assim eliminando possíveis riscos na superfície. 
 No instante em que se substituía uma lixa por outra, a amostra teve de ser girada em 90º no 
sentido horário repetindo o processo até a utilização de todos os modelos de lixas. É importante 
destacar que a força aplicada foi mantida durante o lixamento, assim evitando desníveis na amostra 
estudada. 
 
3.3 Polimento 
 
 Finalizando o procedimento de tratamento de superfície, a amostra foi colocada em uma 
politriz de bancada, mais precisamente no centro do disco. Após ligado o equipamento, foram 
dispostas contra sua superfície macia com adição de água e alumina, a fim de tornar a superfície da 
amostra mais brilhante. 
 
 
 
 
 
 
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3.4 Ataque Químico 
 
 Para uma melhor analise, as superfícies já lixadas e polidas, foram expostas a um ataque 
químico com ácido, sendo responsável por revelar a microestrutura do material. O reagente químico 
utilizado neste ensaio foi o Nital, onde este ficou em contato com a amostra por um período 
aproximado de 10 segundos. 
 
3.5 Microscopia 
 
 Logo em seguida as amostras foram destinadas para uma observação em um microscópio, 
para poder assim verificar a organização estrutural do elemento e suas variações, tendo assim visão 
nítida das divisões das fases do elemento em questão. 
 Esta etapa foi realizada com auxílio do professor, pois exigiu uma certa praticidade com o 
equipamento. Após posicionada a amostra e com a iluminação adequada, foi possível visualizar 
nitidamente a microestrutura das peças. 
 
4. Análise dos Resultados 
4.1 Embutimento 
 
 Através deste procedimento foi possível envolver o baquelite na amostra, aumentando a área 
de manuseio da mesma, permitindo uma facilidade na execução dos processos posteriores a este, além 
de garantir uma face plana, permitindo boa resolução no processo de microscopia. Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1: Amostra embutida em baquelite. 
 
 
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4.2 Lixamento 
 
 Devido à utilização das lixas com a sequência da maior para a menor granulometria, foi 
possível invalidar imperfeições superficiais nas amostras, como áreas profundas e rebarbas, tornando-
a plana, conforme mostrado na Figura 1. Foi necessário avaliar o ângulo de lixamento em relação ao 
grão, girando a amostra à 90º para cada vez que o processo fosse interrompido. Ao esquecer deste 
cuidado, obrigou-se a repetição do processo até que o procedimento fosse executado de maneira 
correta, gerando assim o resultado conforme o esperado. 
 
 
Figura 2: Amostra em processo inicial de lixamento. 
 
 
4.3 Polimento 
 
 Esta etapa da experimentação foi possível devido o auxílio da politriz de feltro e a Alumina 
(Figura 3), utilizada como abrasivo, onde a peça apresentou uma face espelhada e sem a presença de 
arranhões. Vale ressaltar que somente quando a amostra apresentar espelhamento e não obter mais 
nenhum tipo de ranhura nela, o processo pode ser visto como concluído. 
 
Figura 3: Processo de polimento. 
 
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4.4 Ataque Químico 
 
 Este processo foi responsável por revelar a microestrutura do material, pois com o reagente 
químico a camada amorfa foi removida através da corrosão, conforme mostra a Figura 4, ressaltando 
a verdadeira estrutura do metal, desta forma sendo possível a observação microscópica detalhada. 
 
 
Figura 4: Processo de ataque químico na amostra. 
 
4.5 Microscopia 
 
 Com as amostras preparadas, destinamo-las para uma observação cautelosa em um 
microscópio, conforme mostrado na Figura 5. Às características de cada peça, principalmente sua 
granulação, ficaram nítidas e não apresentaram problemas de reflexão. 
Utilizamos a lente de 20x de aumento para encontrar um ponto nítido da amostra, mudando então 
para as lentes de 40x e 60x de aumento, comparando ambas, conforme observado na Figura 6. 
 
 
Figura 5: Análise no microscópio metalúrgico. 
 
 
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Figura 6: Comparação da mostra Aço SAE 1045, aumentado 40x (Esquerda) 
 e aumentado 60x (Direita). 
 
 
5. Conclusão 
A importância de efetuar cada etapa meticulosamente conforme as orientações previstas 
devem ser respeitadas para que não haja alterações indevidas no resultado final. A correta execução 
do conjunto obtido na etapa de embutimento é fundamental para que os experimentos sejam bem-
sucedidos, visto que sem a etapa de embutimento, o manuseio da amostra fica comprometido e dessa 
forma poderá trazer complicações e dificuldades nas avaliações e análises. 
 Na etapa de lixamento da amostra, deve-se atentar a quantidade de força imposta contra a lixa, 
esta força deverá ser mantida constante e quando aplicada, também deverá ser distribuída de maneira 
mais uniforme possível sobre a amostra, dessa forma, evitam-se os desníveis. Se não efetuado 
corretamente, o processo deverá ser repetido, até que o resultado almejado seja obtido. 
 O procedimento de polimento é de ordem mais simples, deve-se tomar cuidado após a 
realização do processo para que a parte polida não entre em contato com impurezas que possam 
interferir no polimento, por exemplo, marcas digitais, ácido úrico, eventuais riscos dentre outros 
exemplos. 
 Já os ensaios de ataque químico e microscopia estão diretamente ligados. O reagente é o fator 
que permite a visualização da estrutura, porém o posicionamento da amostra e a iluminação, seguida 
de uma boa técnica para captura da imagem, em um microscópio, vão influenciar a análise final. 
 No ensaio de microscopia, foi possível observar a mudança de fase do aço. Foi possível 
também observar o comportamento dos grãos nas respectivas fases da estrutura, como pode ser visto 
na Figura 8 e na Figura 9. 
Nas imagens obtidas pela microscopia óptica, podemos ver na figura 8, o aço 1020, e sua 
principal composição, a cementita (~3%) e ferrita (~97%), em proporções idênticas aquelas previstas 
pelo diagrama de fases. Praticamente todo o carbono presente no aço 1020 está na forma de cementita 
apesar da mesma só representar 3% do volume. O restante do carbono está junto da ferrita. Esse tipo 
de liga se chama hipoeutetoide, visto que se formou com aproximadamente 0,2% de carbono, estando 
à esquerda do ponto eutetoide, no diagrama de fases. 
40X 60X 
 
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Partindo para a análise doaço 1045, figura 9, percebemos que a parte mais escura aumentou 
de tamanho, isso porque a concentração de carbono também aumentou. Consequentemente, a 
quantidade de ferrita diminuiu. Assim como no aço 1020, no 1045, praticamente todo o carbono está 
na forma de cementita e, o restante, está junto da ferrita. Essa liga também é do tipo hipoeutetoide, 
visto que se formou com aproximadamente 0,45% de carbono, estando à esquerda do ponto eutetoide, 
no diagrama de fases. A perlita será constituída de ferrita eutetoide intercalada com lamelas de 
cementita e, a ferrita pro-eutetoide, vai se nuclear nos contornos de grão. 
 
 
Figura 2: Análise microscópica do Aço na fase martensita. 
 
 
Figura 3: Análise microscópica do Aço na fase austenita. 
 
 
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Por fim, diante da execução criteriosa do roteiro proposto, o experimento possibilitou aos 
integrantes do grupo terem contato com o processo de metalografia e equipamentos utilizados durante 
a atividade. Os experimentos atingiram seus objetivos. O grupo considera relevante destacar que para 
obter bons resultados nesta atividade prática, os procedimentos devem ser seguidos à risca, conforme 
são descritos no roteiro da atividade. 
 
6. Referências Bibliográficas 
 
- Professor Paulo, Acessado em 01/07/2019 - 
; 
 
- CALLISTER, William D. Jr.; Introdução à Ciência e Engenharia de Materiais. 5ª Edição, Editora 
LTC, São Paulo, 2002; 
 
- TECLA GO. Disponível em: . Acesso em 03 de julho de 2021 
 
- MICROSPOCIOS ROSTER, Acesso em 03 de julho de 2021: 
https://www.lojaroster.com.br/microscopios/metalografico; 
 
- SEIDEL, Luis Guilherme, Metalografia e ensaio de tração nos aços 1020 e 1045, Lajeado, março 
de 2016.