Relatório II - Ensaio Micrográfico

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
METALOGRAFIA
Turma 3003
ENSAIO MICROGRÁFICO EM AÇOS CARBONO 
Professor: PASCHOAL
Alunos: CLAUDIO RIBEIRO 201309050971
 RENAN CARDOSO 201309050953
1. Objetivos
Analisar uma amostra polida com pasta de diamante e em geral atacada por um reagente específico, de modo a expor a microestrutura da amostra analisada, ou seja, através deste ensaio é possível com o uso do microscópio determinar os constituintes e a textura de um metal.
2. Referencial Teórico
A micrografia estuda os produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, visando à determinação de seus constituintes e de sua textura. Este estudo é feito em superfícies previamente polidas e, em geral, atacadas por um reativo adequado, para fazer parecer o desenvolvimento da estrutura, dependendo da composição e condições estruturais do metal ou da liga, visando à determinação de seus constituintes e de sua textura. A apreciação da natureza destes, suas respectivas percentagens, suas dimensões, arranjo e formato, e a interpretação destes dados constituem o escopo do exame micrográfico dos metais. Podendo alterar as suas propriedades mecânicas. As propriedades mecânicas de um metal dependem fortemente da forma que estes grãos se organizam na estrutura do metal, e seus respectivos tamanhos. A formação diferenciada dos grãos pode decorrer de trabalhos mecânicos aplicados à peça, ou mesmo de tratamentos térmicos, tornando os aços quebradiços, elásticos, tenazes, duros, “moles”, etc.
Austenita - (ou ferro na fase γ) é um metal solução sólido em ferro gama de carbono e às vezes outros solutos, caracterizada uma fase sólida não magnética constituída de ferro na estrutura cúbica da face centrada CFC. O ferro possui a propriedade de transformar-se da estrutura CCC (cúbico de corpo centrado, característica da ferrita-α) para a estrutura CFC (cúbico de face centrada, característica principal da austenita-γ). A transformação de cúbico de corpo centrado para cúbico de face centrado pode ocorrer a várias temperaturas, temperaturas as quais são determinadas pelos elementos presentes na liga metálica em questão. A austenita é o ponto de partida para vários tratamentos térmicos nas ligas de ferro, pois partindo da austenita é possível a transformação da liga em vários microconstituintes.
Identificação Metalográfica: Apresenta uma estrutura de grãos poligonais irregulares, possui boa resistência mecânica e apreciável tenacidade. É não magnética. Quando o aço é aquecido acima de 732°C, os átomos se modificam para formar a austenita. Esta solução sólida é facilmente manipulada a temperaturas extremas e resiste à corrosão. Estas propriedades tornam a austenita adequada para fabricação de equipamentos. Ao forjar este aço, a austenita fica flexível o suficiente para moldar e forjar imperfeições. Constituinte básico dos aços inoxidáveis.
Ferrita - Solução sólida de carbono no ferro alfa origina-se na zona crítica e composta por ferro e baixíssimo teor de carbono. É a forma estável a temperatura ambiente. Apresenta-se ao microscópio em grãos claros com finos contornos pretos.
Identificação Metalográfica: Apresenta-se ao microscópio como grãos brancos com finos contornos pretos. Arranha e deforma-se facilmente- Arestas arredondadas. É fortemente atraída pelo ímã.
Perlita - Composta por ferro e cerca de 0,8% de carbono. Corresponde a lamelas de ferrita (88%) e cementita (12%). As lamelas podem ser planas, curvas ou ondeadas. A perlita se apresenta escura ao microscópio. Agregado mecânico e que ocorre abaixo de 723°C (Linha A1). As lamelas são mais ou menos paralelas podendo ser planas, curvas ondeadas, etc.. O afastamento entre elas depende, entre outros fatores, da velocidade de resfriamento e do ângulo segundo o qual o grão de perlita é cortado. Dureza é intermediária entre ferrita e cementita. Proporção de ± 1 de cementita para 6 de ferrita. Formas mais comuns lamelas ou grânulos. Em determinadas condições pode apresentar-se sob outras formas.
Identificação Metalográfica: Em aços com baixo carbono se localiza em geral nos contornos da ferrita, aumentando-se a %C este quadro vai se modificando até se tornar o constituinte principal. São envolvidos ou quase, por rede de ferrita ou cementita. Possui coloração marrom, verde ou preta, dependendo do ataque (reagente e tempo), aumento de observação e estrutura da perlita. As lamelas só podem ser vistas com ampliações de mais de 200 X. Expandido através do calor resulta num produto leve e branco em forma de grãos.
Cementita - Carboneto de ferro Fe3C. Apresenta-se clara com contornos pretos, chega a riscar o vidro. É responsável pela elevada dureza e resistência dos aços de alto carbono, assim como pela sua menor ductilidade.
Identificação Metalográfica: Apresenta-se como uma só massa e não mostra subdivisão em grãos. Não é riscada, se apresenta precipitada, forma um abaulamento. Possui cor amarelada. Brilho intenso. Forma bastonetes ou nódulos. Atacada com picrato de sódio em ebulição se torna escura diferenciando da ferrita.
3. Material necessário
Amostra de aço carbono;
Lixa D’água (220, 400 e 600);
Ácido Nital 2% (solução de ácido nítrico em etanol) dissolvido em 100 ml de álcool;
Politriz para o polimento da amostra;
Lubrificante para polimento;
Pasta de diamante;
Secador;
Microscópio;
4. Procedimento da Experiência
Com o objetivo de eliminar as imperfeições da superfície da amostra, o lixamento deve ser executado por meio de uma série de lixas d’água de numeração crescente, tomando cuidado quando passar de uma lixa mais grossa para outra mais fina, verificar que os riscos da lixa anterior tenham sido totalmente eliminados e que a direção do lixamento seja sempre perpendicular aos riscos deixados pela lixa da operação anterior. Após o lixamento a amostra passa por uma máquina de polimento (politriz).
Após o polimento, a superfície está pronta para sofrer o ataque do ácido Nital dissolvido em álcool. O reativo é colocado em um recipiente e a superfície da amostra a ser ensaiada é colocada na solução.
Feito esse ataque, lavamos a amostra com água corrente e em seguida, executa-se a secagem através da aplicação de álcool na superfície preparada, seguido de um jato de ar, de preferência quente, nesse caso foi usado um secador de cabelo. Em seguida a peça é analisada no microscópio.
5. Resultados e fotografia
Primeiramente foi registrado por meio de uma câmera fotográfica o estado inicial da peça em análise para apreciação dos sinais encontrados. Para que no final da atividade não se confunda a análise com sinais que possivelmente já existiam na peça, antes do evento que deu motivo ao estudo.
O lixamento da peça foi executado por meio de lixas d’água de numeração 220, 400 e 600, tomando cuidado quando se passa de uma lixa mais grossa para outra mais fina, pois para a preparação de uma superfície plana, isenta de deformações é necessário um correto lixamento. Verificou-se que os riscos da lixa 220 tinham sido totalmente eliminados quando se começou o processo com a lixa 400, e que os riscos da lixa 400 tinham sido totalmente eliminados quando se começou o processo com a lixa 600. Analisou-se também que a direção do lixamento foi sempre perpendicular aos riscos deixados pela lixa da operação anterior. Após esse processo usamos a politriz para fazer o polimento com pasta de diamante e lubrificante para um melhor resultado.
Em seguida, a solução de ácido Nital dissolvido em álcool usado para revelar a zona de grãos refinados bem como o metal de solda é colocada em um recipiente e a superfície da amostra a ser ensaiada é colocada por imersão na solução de ácido Nital dissolvido em álcool.
Após o ataque da peça em análise, a peça fica fosca rapidamente e devemos lavar com rapidez a amostra com água corrente e álcool na superfície preparada para que se produza um grau de contraste apropriado entre os diferentes componentes da estrutura e a superfície atacada. É sempre importante não atacarmais que o necessário para fazer aparecer o detalhe significativo.
Em seguida, executou-se a secagem através da aplicação de um jato de ar, nessa atividade foi usado um secador de cabelo. Por conseguinte, a peça foi analisada com o auxílio de microscópio, onde se observou nas ampliações disponíveis, os vários aspectos estruturais do material possibilitando a determinação de diversas características do material.
6. Conclusões
Na seguinte atividade, inicialmente a microestrutura era Ferrita e Perlita. Após um aumento de temperatura acima da zona crítica, a amostra transformou-se em Austenita, em seguida por meio de um rápido resfriamento em água fria (Têmpera Violenta), a peça passou a ter uma estrutura Martensítica.