Metalografia- análise de microestrutura

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¾ Análise da microestrutura preparação
de amostras
Micrografia [4]
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¾ Etapas: ƒ Inspeção preliminar
ƒ Critérios para análise
ƒ Extração da amostra (corte)
ƒ Montagem e identificação da amostra
ƒ Desbaste (lixamento)
ƒ Acabamento (polimento)
ƒ Revelação da microestrutura (ataque)
ƒ Análise da microestrutura
micrografia
2>
¾ 1) Inspeção preliminar: 
permite obter informações básicas do material, 
principalmente de caráter qualitativo, que mais
dificilmente serão conseguidas com a extração
da amostra.
ƒ aspecto da superfície;
ƒ aspecto da falha / fratura (dúctil/frágil);
ƒ dureza (ação da lima);
ƒ composição química (centelhas no esmeril);
ƒ magnetismo;
ƒ sonoridade;
micrografia
3>
¾ 2) Critérios de análise: 
definição de quais parâmetros estruturais
deverão ser investigados na amostra em preparação.
ƒ Micrografia: tamanho de grão, microconstituintes,
proporção e dispersão de fases, 
inclusões, microsegregação.
micrografia
4>
¾ 3) Extração da amostra (corte): 
Transversal
Localização
Longitudinal
corte transversal:
ƒ natureza do material 
ƒ homogeneidade
ƒ segregação
ƒ presença de defeitos
ƒ morfologia dendrítica
corte longitudinal: 
ƒ processo de fabricação
ƒ roscas
ƒ qualidade de solda
ƒ tratamentos superficiais
T L
micrografia
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¾ Corte por serramento mecânico: 
Aplicado em materiais
em geral, permite bom
controle do corte. Não
aplicável a materiais
muito duros.
Fonte: Guia de Ferramentas ABF
micrografia
6>
¾ Corte com disco abrasivo: 
O corte feito com
discos de corte
abrasivo, sob 
refrigeração, 
possibilita obter
secções com
boa qualidade e
baixo nível de 
modificações na
estrutura da
amostra. 
Fonte: Catálogo Strüers
micrografia
7>
¾ Disco abrasivo: fabricado com partículas de material 
cerâmico (Al2O3 ou SiC), aglomeradas com uma resina. 
Dimensões típicas: ∅ext 235 x 1,5 x ∅furo 19 mm.
materiais “duros” discos “moles”
materiais “moles” discos “duros”
¾ Aspectos construtivos:
ƒ resistência da resina aglomerante
ƒ tamanho e velocidade do disco
ƒ tipo de abrasivo
ƒ tamanho de partícula
ƒ densidade de partículas
Dureza:
Al2O3 < SiC
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¾ Corte com disco diamantado: 
Fonte: Catálogo Strüers
O corte de precisão,
feito com disco diaman-
tado em baixa rotação
sob refrigeração, pode
ser feito em objetos
pequenos como uma
moeda (acima).
Espessura do disco:
de 0,15 a 1,5 mm
micrografia
micrografia
9>
¾ 4) Montagem e identificação da amostra: 
ƒ Facilita o manuseio da amostra;
ƒ Evita danos à lixa ou pano de polimento;
ƒ Não há interferência na revelação da estrutura;
ƒ Impede que a infiltração de soluções químicas
ocorra em toda a amostra;
Montagem
Dispositivo mecânico
Resina sintética
• cura a quente
• cura a frio
micrografia
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¾ Montagem em resina sintética: 
Requisitos básicos:
ƒ estabilidade dimensional (baixa contração);
ƒ resistência mecânica e ao desgaste;
ƒ estabilidade química;
ƒ condutividade térmica / elétrica; 
Moldagem a frio: requer o uso
de resinas autopolimerizáveis,
que necessitam o uso de um 
molde (flexível ou não) devido
ao seu estado líquido.
micrografia
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¾ Resinas para embutimento a frio: 
necessário misturar o volumoso (resina) com um catalisador,
na proporção especificada pelo fabricante.
translúcidotranslúcidotransparenteaspecto
médiobaixoaltocusto
18 – 2425 - 2817 - 24dureza HV
0,553contração (%)
10 h40 min30 mintempo de cura
líquido / líquidolíquido / líquidopó / líquidofornecimento
termofixotermofixotermoplásticotipo
EpóxiPoliésterAcrílico
micrografia
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¾ Resinas para embutimento a quente: 
necessário que se faça a prensagem a quente da resina
termofixa, para que a mesma seja polimerizada.
• baquelite (fenol-formaldeído): 
a cura ocorre sob pressão de 
aproximadamente 200 kgf/cm2
a 150°C, fornecidas por uma
prensa especialmente projetada.
micrografia
¾ Técnicas de reforçamento da montagem: 
13>
Visa minimizar os efeitos do abaulamento sobre as bordas da
amostra em preparação, minimizando problemas de focalização.
A B C
Defeito A: dureza excessiva da amostra em relação ao reforço.
Defeito B: dureza excessiva do reforço em relação a amostra.
Defeito C: dispersão irregular do reforço.
Tipos de reforço: 
ƒ peças metálicas
ƒ esferas de aço
ƒ partículas de cerâmica
micrografia
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¾ 5) Preparação da superfície da amostra:
estrutura
alterada
estrutura
real
Lixamento: remoção da camada de material que teve a sua
estrutura alterada pelo corte da amostra.
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¾ Desbaste (lixamento) obtenção de uma superfície
adequada para análise
amostra
suporte
abrasivo
adesivo
Lixa abrasivo + adesivo + suporte
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¾ Granulometria das partículas abrasivas:
ƒ A 
granulometria
das partículas
usadas na
fabricação das 
lixas é
controlada pela
malha (mesh) 
das
peneiras
utilizadas.
Ref.: BUEHLER® SUM-MET™ - The Science Behind Materials Preparation, 2004.
micrografia
17>
¾ Procedimento prático:
ƒ pressão uniforme: contribui para a formação de um único
plano de desbaste na amostra.
ƒ velocidade de desbaste: em processos mecanizados deve
ser criteriosamente escolhida, 
evitando falhas e aquecimento na peça.
ƒ fluxo de água: inibe a formação de pó, além de garantir um
bom resfriamento da superfície da amostra.
ƒ troca da lixa:
ƒ limpeza da peça: evita riscamentos devido contaminação.
#120 #220 #320
90° 90°
lixa
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¾ Limpeza da amostra após o lixamento:
ƒ visa remover eventuais partículas que possam estar
aderidas à superfície recém lixada ou no embutimento. 
Estas partículas podem comprometer o resultado da
próxima etapa de preparação, o polimento.
Limpeza banho ultrasônico
secagem
micrografia
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¾Polimento mecânico:
o acabamento da superfície ocorre devido a ação abrasiva
de partículas muito mais finas que as normalmente utilizadas
nas lixas (desbaste mais grosseiro), dispersas sobre um pano
montado em um disco giratório de uma politriz.
amostra
pano (suporte)
abrasivo
lubrificante
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¾ Polimento mecânico:
ƒ em pó
ƒ em pasta
ƒ em suspensão
aplicação
ƒ óxido de cromo (Cr2O3)
ƒ óxido de magnésio (MgO)
ƒ óxido de alumínio (Al2O3)
ƒ diamante (natural ou sintético)
abrasivos
diamante sintético policristalino, com
tamanho médio 15μm, visto por MEV.
micrografia
21>
¾ Cuidados no polimento mecânico:
ƒ escolha do pano adequado;
ƒ aplicação do abrasivo;
ƒ velocidade do polimento;
ƒ pressão sobre a amostra;
ƒ lubrificação do pano;
ƒ limpeza do pano e amostra.
micrografia
22>
¾ Armazenamento de amostras:
ƒ limpeza cuidadosa da amostra polida;
ƒ lavagem e secagem da amostra polida;
ƒ acondicionamento em dessecador;
ƒ realizar o ataque metalográfico o mais
rapidamente possível.
incorreto correto
micrografia
¾ Revelação da estrutura ataque
(contraste)
23>
ataque
ótico
ƒ campo claro
ƒ campo escuro
ƒ luz polarizada
ƒ contraste de interferência
químico ƒ reações red-ox
físico ƒ ataque térmicoƒ evaporação
Reativos químicos são aplicados sobre a superfície polida da amostra,
promovendo reações químicas que a visualização da microestrutura.
micrografia
24>
¾ Efeito do ataque químico sobre a superfície:
reflexão difusa gera o
contraste observado
com o auxílio do microscópio.
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25>
¾ Ataque químico em aço com baixo carbono:
(a) (b) (c)
100μm
nital 2% picral 2% Beraha (*)
(*) - 100ml H2O; 10g Na2S2O3; 3g K2S2O5
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26>
¾ Artifatos: riscos (scratches)
Riscos de lixamento encontrados sobre a superfície mal polida
100μm
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27>
¾ Artifatos:deformação (deformation)
Vestígios de deformação deixados na superfície de corte da amostra
100μm
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28>
¾ Artifatos: abaulamento (edge rounding)
O abaulamento impede a perfeita visibilidade da superfície (fora de foco)
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29>
¾ Artifatos: cometas (comet tails)
Os cometas são oriundos do polimento unidirecional da amostra
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30>
¾ Artifatos: manchamento (staining)
O manchamento pode ser provocado pela retenção de reativo em
frestas e/ou outras irregularidades superficiais.
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¾ Referências: 
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• Metallography: An Introduction, Metallography and 
Microstructures, Vol 9, ASM Handbook, ASM 
International, 2004, p. 3–20.
• ESAB – Metalurgia da Soldagem, 2004.
• Colpaert, H. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns.
Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1974.
• STRUERS. Metalog Guide. ISBN 87-987767-0-3, 2002.
• BUEHLER SUM-MET - The Science Behind Materials 
Preparation. ISBN 0-9752898-0-2, 2004.
Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Lab. Materiais de Construção Mecânica I.
® 2015. Permitida a impressão e divulgação. 
http://www.feis.unesp.br/#!/departamentos/engenharia-mecanica/grupos/maprotec/educacional/