2.Relatório - Metalografia

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE PAULISTA DE SOROCABA - UNIP 
INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA - ICET 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
ICARO NEGRETTI FARO - C66EHE-4 – EM6P17 
LARISSA COSTA SILVA - C6663A-8 – EM6Q17 
LUCAS PERCINATO DA SILVA DE PAULO - C694JA-9 – EM6Q17 
 
 
 
 
 
EXPERIÊNCIA LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO APLICADA 
MICROESTRUTURA DO AÇO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sorocaba/SP 
2º semestre/2017 
 
 
ICARO NEGRETTI FARO - C66EHE-4 – EM6P17 
LARISSA COSTA SILVA - C6663A-8 – EM6Q17 
LUCAS PERCINATO DA SILVA DE PAULO - C694JA-9 – EM6Q17 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIÊNCIA LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO APLICADA 
MICROESTRUTURA DO AÇO 
 
 
 
 
 
 
 
Experiência laboratorial apresentada à 
Universidade Paulista de Sorocaba, sob 
orientação da Prof.ª Dra. Adriane Ferreira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sorocaba/SP 
2º semestre/2017 
1 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 2 
1.1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 2 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 2 
2.1 TRATAMENTO TÉRMICO .......................................................................................... 2 
2.1.1 Recozimento ................................................................................................................. 2 
2.1.2 Normalização................................................................................................................ 3 
2.1.3 Revenido ....................................................................................................................... 3 
2.1.4 Têmpera ........................................................................................................................ 3 
2.2 METALOGRAFIA ......................................................................................................... 4 
2.2.1 Ataque químico ............................................................................................................ 4 
2.3 EQUIPAMENTOS ......................................................................................................... 5 
2.3.1 Mufla ............................................................................................................................ 5 
2.3.2 Embutidora ................................................................................................................... 5 
2.3.3 Politriz lixadora ............................................................................................................ 5 
2.3.4 Microscópio .................................................................................................................. 5 
3 MATERIAIS E MÉTODO ............................................................................................. 5 
3.1 MATERIAIS ................................................................................................................... 5 
3.2 MÉTODO ....................................................................................................................... 6 
3.2.1 Processo de Têmpera .................................................................................................... 6 
3.2.2 Processo de embutimento metalográfico ...................................................................... 7 
3.2.3 Processo de Lixamento ................................................................................................. 9 
3.2.4 Processo de Polimento................................................................................................ 11 
3.2.5 Ataque Químico ......................................................................................................... 12 
3.2.6 Análise ........................................................................................................................ 13 
3.3 RESULTADOS ............................................................................................................ 14 
4 CONCLUSÃO .............................................................................................................. 16 
2 
 
5 REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 16 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
1.1 OBJETIVOS 
 
O principal objetivo será obter o entendimento a respeito dos procedimentos e normas 
para a realização do ensaio metalográfico. 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
2.1 TRATAMENTO TÉRMICO 
 
O tratamento térmico basicamente consiste em aquecer o material e expô-lo ao um certo 
tipo de resfriamento com determinados procedimentos. 
 
2.1.1 Recozimento 
 
O recozimento consiste em aquecer o aço acima da zona crítica seguido de um 
resfriamento lento (dentro do forno por exemplo). O objetivo desse tratamento térmico é 
restituir as propriedades normais do aço que foram alteradas por um esforço mecânico ou por 
outro tratamento térmico anterior. 
Para que se tenha sucesso no recozimento faça-se necessário levar em consideração os 
seguintes fatores: 
a. aquecimento. 
b. temperatura de recozimento. 
c. tempo de permanência a essa temperatura. 
d. atmosfera do forno. 
e. esfriamento lento. 
 
3 
 
2.1.2 Normalização 
 
Normalização é quando o recozimento é resfriado a ar. Com esse processo é possível 
obter uma granulação mais fina do que com esfriamento no forno. A dureza e o limite de 
escoamento e a resistência são elevados e em contrapartida o alongamento e a estrição 
diminuem ligeiramente. 
 
2.1.3 Revenido 
 
O revenido é o tratamento que tem como objetivo corrigir as propriedades perdidas no 
processo de têmpera, sem afetar as propriedades positivas que já foram impostas. 
Quase todos os tipos de molas são temperados e revenidos, pois a resiliência (capacidade 
de armazenar energia na fase de deformação elástica) à flexão ou à torção e a resistência ao 
choque são elevadas pelo revenido. 
 
2.1.4 Têmpera 
 
A partir do resfriamento rápido imposto logo em seguida ao aquecimento da peça (acima 
da zona crítica), a têmpera tem como objetivo aumentar a dureza do aço e tornar mais elevado 
o seu limite de escoamento e sua resistência à tração, à compressão e ao desgaste. Porém, em 
decorrência desse processo, a resistência ao choque, o alongamento, a estricção e a ductilidade 
diminuem. 
 
2.1.4.1 Esfriamento 
 
Dependendo da têmpera que se quer obter e da qualidade do aço a ser tratado utiliza-se 
um meio de resfriamento diferente. São vários os líquidos utilizados, o mesmo é escolhido 
conforme a velocidade de resfriamento desejada. 
a. água e soluções aquosas (água é um meio de têmpera bastante eficiente e econômico). 
b. óleos minerais, vegetais ou animais (os óleos são empregados quando há perigo de 
empenamento, trinas, tensões internas excessivas). 
c. chumbo fundido ou sais fundidos. 
d. ar, nitrogênio, hélio e argônio. 
4 
 
É importante que o volume do banho esteja em proporção com o tamanho da peça. Pois 
a capacidade da absorção do calor diminui com a elevação da temperatura. Também é 
importante que durante o resfriamento, a peça seja agitada, para que a pressão do vapor que se 
forma ao redor da peça não interfira na velocidade do resfriamento e prejudique o processo. 
 
Figura 1 – Aços obtidos a partir da têmpera 
 
Fonte: Hubertus Colpaert. 1974. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns, 263. São Paulo. Edgar Blücher. 
 
2.2 METALOGRAFIA 
 
2.2.1 Ataque químico 
 
No ataque químico, um reagente é colocado em contato com a superfície da peçapor 
um determinado tempo, até que ocorra a corrosão da superfície. 
Esse ataque faz com que cada grão e fase reflita a luz de uma maneira diferente de seus 
vizinhos permitindo então a identificação das mesmas quando vistas no microscópio. 
 
 
5 
 
2.3 EQUIPAMENTOS 
 
2.3.1 Mufla 
 
O forno mufla consiste basicamente em uma câmara metálica, sendo seu revestimento 
composto por material refratário. Ele é equipado com resistências aptas a elevar a temperatura 
a mais de 1000°C. 
 
2.3.2 Embutidora 
 
É uma prensa utilizada para embutir amostras metalográficas em resina fenólica. 
 
2.3.3 Politriz lixadora 
 
É um equipamento que é utilizado basicamente para polir e lixar a superfície da peça 
antes de sofrer o ataque químico. 
 
2.3.4 Microscópio 
 
É o instrumento onde pode ser realizada a análise de microscopia. São utilizadas lentes 
de aumentos de 5x até 2500x. 
3 MATERIAIS E MÉTODO 
 
3.1 MATERIAIS 
 
Para realizar o experimento de análise metalográfica foram utilizados os seguintes 
materiais: 
a. ácido nítrico 3% ou nital; 
b. água; 
c. álcool 70%; 
d. alicate; 
6 
 
e. amostra de aço 1040 (peça); 
f. baquelite; 
g. conta gotas; 
h. desmoldante; 
i. embutidora; 
j. forno mufla; 
k. lixa 360 e lixa 600; 
l. luvas de segurança; 
m. microscópio; 
n. pasta de diamante de 1 mícron; 
o. pasta de diamante de 3 mícrons; 
p. politriz lixadeira; 
q. reservatório; 
r. secador; 
s. suporte de vidro (prato); e 
t. televisor. 
 
3.2 MÉTODO 
 
Para se realizar o experimento de análise metalográfica os seguintes processos e passos 
foram seguidos: 
 
3.2.1 Processo de Têmpera 
 
O primeiro processo é a têmpera. Para a realização do processo de têmpera foram 
utilizados os seguintes equipamentos: 
a. alicate; 
b. amostra de aço 1040; 
c. forno mufla; 
d. luvas de segurança; e 
e. reservatório com água. 
 
 
7 
 
Figura 2 – Forno mufla 
 
Disponível em: <http://www.jung.com.br/linhas_produtos/produto/2/37/fornos_mufla>. Acesso em novembro 
de 2017. 
 
Foi-se realizado o processo através dos seguintes passos: 
1. posicionou-se a amostra de aço 1040 dentro da mufla; 
2. programou-se a mufla para aquecer a peça a uma temperatura de 800ºc; 
3. ligou-se mufla. a peça permaneceu aquecendo por um período de aproximadamente 6 
horas; 
4. desligou-se a mufla; 
5. passado o tempo, com o auxílio das luvas de segurança, desligou-se a mufla, abriu-se a 
porta e retirou-se o corpo de prova da máquina utilizando um alicate; 
6. colocou-se a peça aquecida dentro de um reservatório com água para que ocorresse o 
resfriamento rápido da amostra. 
Após a efetivação de todos os passos anteriores, obteu-se um aço 1040 temperado como 
o esperado. 
 
3.2.2 Processo de embutimento metalográfico 
 
Para que seja possível realizar o processo de lixamento e polimento manuseando a 
amostra manualmente, foi-se necessário realizar o processo de embutimento metalográfico. 
8 
 
Existe duas maneiras de realizar o embutimento, a quente ou a frio. Neste caso foi-se 
realizado a quente, e os materiais usados foram: 
a. amostra; 
b. baquelite; 
c. desmoldante; e 
d. embutidora. 
 
Figura 3 – Embutidora 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
 
Realizou-se o processo de embutimento através dos seguintes passos: 
1. removeu-se a trava da embutidora; 
2. acionou-se a alavanca para mover o êmbolo para cima e para retirar a tampa do êmbolo; 
3. adicionou-se desmoldante na amostra e no êmbolo da embutidora para que no final do 
processo fosse possível retirar a peça sem dificuldades; 
4. colocou-se a amostra no êmbolo; 
5. acrescentou-se 10 pás de baquelite (resina utilizada no embutimento a quente) junto a 
amostra; 
6. pressionou-se a resina com a tampa do êmbolo de maneira que ficasse bem compactado; 
7. travou-se a trava da embutidora; 
8. foi-se pressionada a alavanca para aumentar a pressão no interior da embutidora; 
9. antes de ativar o processo da embutidora, programou-se a mesma; 
10. manteou-se a pressão numa faixa de 1750 kgf/cm² pressionando a alavanca sempre que 
abaixasse para a faixa de 1500 kgf/cm²; 
9 
 
11. a peça passou-se por um processo de aquecimento que durou 9 minutos a uma 
temperatura de 170ºc, e em seguida por um processo de resfriamento que durou 6 
minutos; 
12. após o término do processo desligou-se a embutidora, soltou-se a pressão contida na 
embutidora; 
13. retirou-se a trava da máquina e pressionou-se a alavanca para remover a tampa do 
êmbolo e por fim retirar a amostra embutida; e 
14. lavou-se a peça. 
Na Figura X pode-se analisar a amostra após o embutimento. 
 
Figura 4 – Amostra pós-embutimento 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
3.2.3 Processo de Lixamento 
 
Para realizar o processo de lixamento corretamente é necessário utilizar 7 lixas 
metalográficas de granulometria diferentes, porém no experimento foram utilizadas apenas 2 
lixas, a de grão 360 e a de grão 600. 
Após o embutimento é possível visualizar detritos da baquelite na amostra, também por 
esse motivo faça-se necessário o processo de lixamento. 
Para a realização do processo foram-se utilizados os seguintes materiais: 
a. amostra pós-embutimento; 
b. fluido (água); 
c. lixa de grão 360; 
d. lixa de grão 600; e 
e. politriz lixadeira. 
 
10 
 
Figura 5 – Politriz lixadeira 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
Realizou-se o processo através dos seguintes passos: 
1. ligou-se a lixadeira com a lixa de grão 360; 
2. manuseando manualmente a amostra, pressionou-se a mesma contra a lixa; 
3. lixou-se a peça até que sua superfície ficasse sem os detritos da baquelite. Durante este 
processo foi-se necessário utilizar água para o resfriamento da amostra; 
4. desligou-se a lixadeira e lavou-se a peça para retirar os grãos da lixa; 
5. com a peça limpa, realizou-se o mesmo processo na lixadeira que utiliza a lixa de grão 
600; e 
6. desligou-se a lixadeira assim que a amostra estivesse com todos os riscos em um único 
sentido, lavou-se a peça novamente para que as impurezas não passassem para o 
próximo processo. 
Na Figura X visualiza-se a amostra após a etapa de lixamento. 
 
Figura 6 – Amostra pós-lixamento 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
11 
 
3.2.4 Processo de Polimento 
 
Este processo divide-se em duas etapas, assemelhando-se ao processo de lixamento, 
porém ao invés de utilizar lixas foi-se utilizado panos de polimento. Devido aos seguintes 
equipamentos foi-se possível realizar o processo de polimento do corpo de prova: 
a. água; 
b. amostra pós-lixamento; 
c. pasta de diamante de 1 mícron; 
d. pasta de diamante de 3 mícrons; e 
e. politriz lixadeira. 
 
Figura 7 – Pasta de diamante de 1 e 3 mícrons 
 
Fonte: elaborado pelo autor em 2017. 
 
O processo de pré-polimento e polimento foram-se realizados através dos seguintes 
passos: 
1. primeiramente é realizado o pré-polimento. Neste aplica-se a pasta de diamante de 3 
mícrons no pano de polimento localizado na politriz; 
2. liga-se a politriz e pressiona-se a amostra contra o disco. Visa-se a diminuição das 
ranhuras deixadas pelo processo de lixamento; 
3. durante este processo utilizou-se água para o resfriamento da peça, pois se a mesma 
fosse aquecida o tratamento de têmpera poderia ser danificado; 
4. conseguindo-se um resultado satisfatório, desligou-se a máquina e lavou-se a amostra; 
5. a segunda parte deste processo é o polimento final. Este difere-se do pré-polimento 
apenas no tipo da pasta de diamante, utilizando-se a pasta de 1 mícron. 
6. repetiu-seas etapas realizadas para o pré-polimento; e 
7. desligou-se a máquina após a conclusão das etapas e por fim lavou-se a amostra para 
que a mesma pudesse passar para o próximo processo. 
 
12 
 
3.2.5 Ataque Químico 
 
Foi-se o último processo ao qual submeteu-se a amostra antes de ser levada para a 
análise. Neste, a peça é posta em contato com um fluido ácido que tem a finalidade de revelar 
a sua microestrutura. Para o processo utilizou-se os seguintes materiais: 
a. ácido nítrico 3% ou nital; 
b. álcool 70%; 
c. amostra pós-polimento; 
d. conta-gotas; 
e. secador; e 
f. suporte de vidro (prato). 
 
Figura 8 – Ataque químico 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
O ataque químico foi-se realizado conforme descreve os passos a seguir: 
1. com o auxílio de um conta-gotas, pingou-se o ácido nítrico 3% no suporte de vidro; 
2. colocou-se a amostra sobre o suporte de vidro; 
3. aguardou-se entre 30 segundos e 1 minuto para retirar a amostra. 
4. apresentando-se uma coloração amarelada, concluiu-se que o ataque químico foi-se 
efetuado; 
5. lavou-se a peça com álcool 70%; e 
6. secou-se a peça cuidadosamente com um secador em potência baixa. 
 
13 
 
3.2.6 Análise 
 
Após a efetivação do ataque químico analisou-se a microestrutura da amostra. Para a 
realização da análise microscópica utilizaram-se os seguintes materiais: 
a. amostra após ataque químico; 
b. microscópio (lentes de 5, 10, 20 e 50x); e 
c. televisor. 
 
Figura 9 – Microscópio (lente de 20x) 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
Para a realização da análise microscópica foram-se efetuados os seguintes passos: 
1. levou-se a amostra ao microscópio; 
2. posicionou-se a amostra no centro do microscópio; 
3. primeiramente ajustou-se o microscópio para a utilização da lente de 5x; 
4. através do televisor, pode-se visualizar a microestrutura da amostra; 
5. registrou-se os resultados; 
6. alterou-se o foco da lente para 10x e registrou-se o resultado obtido; 
7. alterou-se o foco da lente para 20x e registrou-se o resultado obtido; e 
8. alterou-se o foco da lente para 50x e registrou-se o resultado obtido. 
 
14 
 
3.3 RESULTADOS 
 
Com os resultados obtidos e registrados da análise microscópica, pode-se realizar a 
discussão em cima da conclusão do processo de têmpera, se o mesmo efetivou-se com qualidade 
ou não. 
 
Figura 10 – Microestrutura (lente de 5x) 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
Figura 11 – Microestrutura (lente de 10x) 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
Analisando-se a microestrutura da amostra em uma lente de 5x e outra de 10x, percebe-
se que os grãos são em sua maioria pequenos e bem distribuídos. Em grande parte, é difícil 
identificar os contornos dos grãos, exceto por algumas partes separadas pela perlita, que são 
15 
 
bastante visíveis. Entre os elementos que podem sem identificados estão a ferrita, perlita e a 
cementita. 
 
Figura 12 – Microestrutura (lente de 20x) 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
Através da lente de 20x, percebe-se que os grãos que apresentam maior área, são os 
brancos. Os contornos de alguns grãos que eram difíceis de discernir com a lente 5x e 10x agora 
estão ligeiramente visíveis, enquanto a perlita fica ainda mais aparente. Os elementos 
representados por verde e marrom estão bem distribuídos pela estrutura, enquanto os brancos 
apesar de apresentar uma área maior são encontrados em apenas alguns pontos na imagem. 
 
Figura 13 – Microestrutura (lente de 50x) 
 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
Na lente de 50x, fica evidente que os grãos com maior área são os brancos. Os contornos 
podem ser facilmente identificados. Os elementos predominantes são a ferrita e a cementita que 
16 
 
estão bem distribuídos em toda a estrutura. A parte branca da imagem representa a presença de 
ferro na estrutura. A perlita pode ser identificada em várias partes da imagem. 
4 CONCLUSÃO 
 
Com a efetivação do tratamento térmico de têmpera com resfriamento em água, obteu-
se uma amostra de aço 1040 onde sua dureza, seu limite de escoamento e sua resistência a tração 
foram-se aumentadas. Essa conclusão se deve ao fato das análises microscópicas, podendo-se 
determinar a partir da distribuição dos grãos. 
Através do experimento conclui-se que análise metalográfica é um estudo importante 
que possibilita a determinação de textura e constituintes na microestrutura de um material. Ele 
ocorre geralmente em materiais polidos, e que sofreram ataque químico de um reativo adequado 
para a pesquisa. 
Outro fator importante da análise metalográfica é o seu papel na pesquisa de formações 
de novas estruturas, pois como foi visto com ele é possível determinar diversos fatores de uma 
liga tais como composição física, química, mecânica, entre outros. 
Quanto ao experimento em sua análise percebe-se um material composto principalmente 
de ferro, cementita, ferrita e perlita, com grãos relativamente pequenos, porém bem 
distribuídos. 
5 REFERÊNCIAS 
 
COLPAERT, H. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 3ª ed. São Paulo. 
Editora Edgar Blücher Ltda. 1974. 
URISAN. Metalografia. Disponível em: 
<http://www.urisan.tche.br/~lemm/metalografia.pdf>. Acesso em novembro de 2017. 
PROLAB. Saiba o que é e como funciona um forno mufla. Disponível em: 
<http://www.prolab.com.br/blog/saiba-o-que-e-e-como-funciona-um-forno-mufla/>. Acesso 
em novembro de 2017.