Relatório Metalográfico FOFO

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CURSO TÉCNICO EM METALURGIA E MATERIAIS
KLEITON DE SOUZA CANDIDO
ENSAIO METALOGRÁFICO DO FERRO FUNDIDO
RELATÓRIO METALOGRÁFIA
VITÓRIA – ES
2017
KLEITON DE SOUZA CANDIDO
RELATÓRIO METALOGRÁFIA
ENSAIO METALOGRÁFICO DO FERRO FUNDIDO
Relatório solicitado pelo professor Fernando César Loss Passagem, regente à disciplina de Tratamento Térmico, para obtenção de nota que compõe a ficha avaliativa referente ao quarto período, tendo sido elaborado pelos citados autores, alunos dessa série de ensino do curso Técnico em Metalurgia e Materiais. 
VITÓRIA – ES
2017
INTRODUÇÃO
O estudo metalográfico oferece informações básicas das estruturas dos materiais em questão, favorecendo a prévia de possíveis problemas que essas peças possam apresentar durante o seu uso. A metalografia é uma forma de aprimorar o entendimento a respeitos dos materiais para que o homem possa empregá-los da melhor maneira possível em uma certa situação, minimizando erros e maximizando resultados.
Os principais objetivos da preparação metalográfica são: 
Conhecimento de técnica de preparação metalográfica;
Metodologia de lixamento e polimento de superfícies;
Metodologia de “revelação” de grãos. 
MATERIAIS E METODOS
Com o incremento da tecnologia, um controle mais severo tornou necessário o exame em laboratório com outros meios, ou seja, com máquinas, aparelhos ou instrumentos que forneçam de preferência, um valor numérico que servirá para o confronto com normas e especificações.
A técnica de preparo de uma amostra metalográfica abrange basicamente três partes distintas: A preparação de uma superfície plana e polida; Ataque; A sua observação através de um instrumento óptico.
ANÁLISE METALOGRÁFICA	
Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana seccionada de uma peça ou amostra metálica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu intermédio tem-se uma ideia de conjunto, referente à homogeneidade do material, à distribuição e natureza de falhas, impurezas e ao processo de fabricação.
A técnica do preparo de um corpo-de-prova de macrográfia abrange as seguintes fases: Escolha e localização de seção a ser estudada; Preparação de uma superfície plana e polida no lugar escolhido; Ataque dessa superfície por um reagente químico adequado.
ANÁLISE DE FAGULHA
É utilizado para fazer a classificação do teor de carbono de um aço, em função da forma das centelhas que o material emite ao ser atritado num esmeril. Por meio desses tipos de ensaios não se obtêm valores precisos, apenas conhecimentos de características específicas dos materiais. Os ensaios podem ser realizados em protótipos, no próprio produto final ou em corpos de prova e, para serem confiáveis, devem seguir as normas técnicas estabelecidas.
CORTE
A etapa de corte ou desbaste tem como finalidade definir o tamanho da amostra. Ela é feita de forma a não afetar a estrutura do material, isto é, evitar o aumento de temperatura e pressão em excesso. Logo, deve ser feito a frio, com serras ou em máquinas de corte contendo líquido refrigerado.
Para que a etapa de corte seja bem sucedida devem-se fazer algumas considerações:
Estudar o material para definir como será o processo de corte ou desbaste a fim de observar se já há relatos que indiquem uma posição, sentido e tamanho da amostra a ser cortada;
Cortar a amostra em um tamanho suficientemente representativo do material a ser analisado;
Utilizar líquidos refrigerantes para reduzir o efeito de aquecimento provocado pelo processo de abrasão no corte;
Escolher adequadamente a serra ou o disco de corte, sabendo que para metais de dureza elevada utilizam-se discos mais maleáveis, e para materiais de baixa dureza discos mais rígidos;
Fixar a peça de maneira que ela não escorregue durante o procedimento de corte;
Aplicar a força mínima necessária durante o corte para não provocar aquecimento, fraturas na amostra ou no disco e danos maiores na máquina.
Vale ressaltar que para a escolha da lixa deve-se levar em conta que existem discos específicos para determinadas famílias de metais, como por exemplo, o óxido de alumínio para metais ferrosos e discos de carboneto de silício para metais não ferrosos.
Para melhor explicar, a tabela 1 contém a relação dos tipos de defeitos, a sua origem e a recomendação para saná-lo.
EMBUTIMENTO
O processo de embutimento visa, em geral, moldar a peça para melhor manuseio e pode ser feito a quente, com o baquelite, ou a frio, utilizando resina e catalisador.
No embutimento a quente se faz uma prensa de embutimento, onde a amostra é colocada em um cilindro de embutimento com o baquelite e exposta a uma temperatura de até 200ºC e uma força de até 50kN e em seguida refrigerado a baixa pressão para o resultado desejado.
Já o embutimento a frio mistura-se apenas a resina com o catalisador para cobrir a amostra, em um molde adequado. Assim, vale destacar que a maior diferença entre os dois tipos de embutimento é o tempo gasto no processo, uma vez que feito a frio deve-se ter um intervalo de 2h para a resina secar por completa, enquanto à quente em alguns minutos a peça está pronta para o lixamento.
No embutimento, tanto a frio quanto a quente é comum aparecerem defeitos, isto se deve, em geral, ao não segmento das indicações de utilização disponibilizadas pelos fabricantes dos produtos utilizados.
LIXAMENTO
O lixamento tem por finalidade lixar a peça a fim de manter um mesmo plano na superfície por completa, retirando as irregularidades da peça. Em geral ele é feito com lixas d’água fixadas em discos rotativos ou até mesmo à mão, ambos sob-refrigeração, onde se prensa a amostra a fim de obter uma superfície com riscos na mesma direção.
Normalmente o lixamento é iniciado com a lixa de granulometria 220 em seguida a 320, depois 400 podendo chegar até a 1200 e para cada nova lixa, deve-se virar a peça para que os novos riscos sejam perpendiculares com os antigos.
No final dessa etapa a superfície lixada deverá apresentar apenas um plano e um sentido dos riscos, mas para isso é necessário tomar alguns cuidados, são eles:
Executar o processo de lixamento com líquido refrigerante para minimizar o aquecimento, o empastamento e remover partículas de abrasivo que podem ficar aderidas na superfície da peça;
Lixar de forma suave para evitar danificar a amostra, o aparecimento de riscos e de cometas, mas em caso de aparecimento, devem-se retirar os danos na lixa subsequente;
A cada nova lixa, deve-se girar a peça 90° graus;
Para casos de lixamento a mão, observar em cada etapa se não há riscos de lixas anteriores;
Evitar a formação de planos nas peças, isto é, pressionar de maneira homogênea a amostra de maneira a ter apenas um único plano;
Limpar rigorosamente à superfície da amostra a fim de evitar o aparecimento de cometas, utilizando a máquina de ultrassom.
 Não utilizar a mesma lixa para metais diferentes.
É importante ressaltar que todos os cuidados a cima são tomados para ter-se o resultado desejado, isto é, uma superfície regular, de apenas um plano, sem riscos ou qualquer imperfeição.
Para melhor explicar, a tabela 04 contem o tipo e a origem do defeito e as recomendações para evitá-lo.
Polimento
A etapa do polimento serve para dar acabamento à peça para receber o ataque químico. Esta pode ser feita com discos rotativos onde se utilizam panos e pastas especiais, sendo as mais comuns a pasta de óxido de alumínio, também conhecido como alumina e a pasta de diamante.
No final do polimento de uma peça não deverá conter riscos em nenhum sentido e podendo chegar ao ponto de ter a superfície de estudo totalmente espelhada
Ao seguir atenciosamente todos os cuidados, a amostra estará pronta para a secagem.
secagem
O processo de secagem da amostra é feito de maneira a retirar todas as gotículas e resíduos que podem ficar ao fim do polimento. Logo, essa etapa consiste, basicamente em exporo corpo de prova a uma determinada condição de temperatura e pressão a fim de fazer qualquer líquido que exista na superfície da amostra evaporar de maneira rápida sem manchar a amostra.
Na secagem é comum a aparição de manchas, resultado da oxidação da amostra e/ou resíduos do líquido utilizado para a lavagem. Assim, a fim de minimizar esse fato pode-se lavar-se a superfície da amostra com água corrente, algodão e detergente, seguido de um banho de álcool etílico e exposição direta ao calor, proveniente, por exemplo, de um secador, até a evaporação completa do líquido refrigerante.
A figura 01 ilustra a secagem com o secador, apontando a maneira correta, à esquerda, e a incorreta, à direita, de se posicionar a máquina em direção à amostra.
Figura 1 - Posição de secagem da amostra
Ataque químico	
Para o ataque químico existe uma enorme gama de substancias, cada uma específica para um tipo de material, mas que no final, possuem um mesmo objetivo relevar a microestrutura da amostra.
Assim, é nessa última etapa que se deve tomar mais cuidado, uma vez que os defeitos encontrados na superfície atacada refletem na ocorrência de áreas não atacadas, devido à formação de bolsas de ar, revelação pouca ou fracamente da estrutura ocasionada pelo ataque insuficiente e até à queima da amostra ocasionada pelo ataque excessivo.
PROCEDIMENTO DE MICROGRÁFIA
Dentre as diversas técnicas de observação da microestrutura dos aços e ferros fundidos, a mais comum é a microscópica ótica. Neste caso, emprega-se luz visível que incide sobre a amostra e é refletida até o observador. A resolução que pode ser obtida em uma imagem depende do comprimento da onda da radiação empregada.
Quando se usa a microscopia ótica, a pequena profundidade de foco pode ser útil na distinção entre pequenos poros e cavidades e inclusões não-metálicas. Ao variar o foco do microscópico com aumentos relativamente elevados é possível, no caso de poros e cavidades, focalizar pontos no interior da cavidade, desfocando sua borda. No caso de inclusões não-metálicas, não se observa este efeito, por estarem no mesmo plano da seção metalográfica.
Os reativos agem ou dissolvendo superficialmente certos constituintes, ou certas regiões, como os contornos dos grãos, tirando-lhes às vezes o brilho dado pelo polimento, ou colorindo-os diversamente, ou ainda depositando um composto qualquer sobre eles. A escolha do reativo depende da natureza do material e do fim que se tem em vista.
ANÁLISE DE RESULTADO
Foi efetivado o experimento metalográfico em um coletor de escapamento que é um componente do motor responsável pela criação da mistura ar/combustível e sua dosagem. O coletor foi extinto dos novos modelos de carros e substituído pela injeção eletrônica, tecnologia esta que cumpre a mesma função, o objetivo desse estudo é a macrografia que é o exame da superficial da amostra e a micrografia que é analisar os constituintes com auxílio do microscópico.
Coletor de gases antes do estudo metalográfico.
Materiais utilizados para o estudo: Esmeril; Cut-off; Lixadeira; Lixas 80, 180, 220, 320, 400, 600 e 1000; Ultrassom; Secador; Álcool; Água; Politriz com alumina 0,1 e 0,3; Reativos: Micrografia – Nital.
3.1. PROCEDIMENTOS DE ANÁLISE
ANÁLISE DE FAGULHA
Esta análise aborda as características das fagulhas, tais como: Número de explosões, forma e tamanho para identificar o tipo de aço e composição química.
Análise de fagulha do carburador.
De acordo com as características das fagulhas com coloração alaranja que é um ferro fundido com o teor acima de 2% de carbono.
CORTE
Foi realizado um corte longitudinal pela máquina Cut-off.
 
Amostrada cortada Cut-off
LIXAMENTO
A amostra metálica foi novamente lixada para um preparamento superficial para micrografia. Utilizando as lixas de alumina a prova d’água com a granulometria de 400, 600 e 1000. A cada troca de lixa a amostra foi girada 90º e mergulhada no ultrassom para retirar partículas de lixas anteriores, sendo borrifada com álcool e secada com secador.
 
LIXADEIRA ULTRASSOM SECADOR
POLIMENTO
O polimento visa o acabamento superficial isento de marcas, para o polimento foi utilizado uma politriz e alumina 0,1 e 0,3 mícro e a cada troca de alumina foi feita a limpeza do corpo de prova com algodão e água corrente.
 
Politriz. Alumina 0,1 e 0,3 mícro.
ATAQUE QUÍMICO
Após 10 segundos de imersão da amostra no reativo nital que é utilizado para tornar visíveis os constituintes. Após ataque a amostra foi limpa com a água corrente, álcool e secada com secador. 
 Reativo de nital
MICROGRÁFIA	
Após ataque químico ocorrer com sucesso a amostra metálica foi levada para o microscópico. Onde foi possível observar a seguinte fase, ferrita e perlita. Sendo que a parte branca ferrita e parte escura perlita. Podemos concluir que é um ferro fundido cinzento de matriz Ferritica Perlitica, com aproximadamente 97% perlita e 3% ferrita.
 
Micrográfia do ferro fundido cinzento – Aumento de 100X e 200X.
É um ferro fundido cinzento de disposição:
Grafita lamelar 
Forma E
Tamanho 4
97% Perlita e 3% Ferrita
CONCLUSÃO
Com a análise metalográfica pode comprovar as principais características e constituintes dos metais, onde a amostra metálica de ferro fundido apresenta 97% perlita e 3% ferrita.
A prática no laboratório também foi uma forma de demonstrar que as várias etapas da metalografia podem interferir nos resultados finais, gerando incoerências no estudo dos metais. Portanto, é de grande importância a aplicação de uma boa técnica no manuseio das amostras, juntamente com a boa prática das etapas do experimento, a fim de evitar resultados insatisfatórios.
BIBLIOGRÁFIA
[1] COLPAERT, H. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns – 3ª edição. São Paulo, Edgard Blücher LTDA, 1974.
[2] FAZANO, CARLOS ALBERTO T.V. A prática metalográfica – 1ª edição. Paraná, Hemus-Livraria Editora LTDA, 1980.
[3] Apostila Metalografia – Cursos serviços testmat. Disponível em: 
<http://pt.slideshare.net/freddypoetscher/apostila-metalografia-cursos-servicos-testmat>. Acesso em: 29/11/2017.