Relatorio de aço Abiassafe

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL e SUDESTE DO PARÁ 
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS 
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
Abiassafe Rodenbergue Araujo Lima 
 
 
 
 Relatório de metalografia executado em amostra de aço 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marabá-PA 
 2017 
1 
 
Abiassafe Rodenbergue Araujo Lima 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de metalografia executado em amostra de aço 
 
Relatório técnico apresentado como 
requisito parcial para obtenção de 
aprovação na disciplina Metalografia, na 
Universidade Federal do Sul e Sudeste do 
Pará, sob a responsabilidade da Prof. Dra. 
Giselle Barata Costa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marabá-PA 
 2017 
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RESUMO 
 
 
 
A metalografia estuda a organização interna das fases presente das ligas 
metálicas e metais, bem como que o processo pode ser executado por meio 
da macrográfia ou micrográfia de uma amostra. No procedimento 
experimental foi executado um estudo da metalografia microscópica de uma 
amostra de aço SAE 1020, no qual foi possível observar as propriedades 
mecânicas e fases da mesma. Além disso, executou-se uma análise 
microscópica da secção da amostra atacada com reagente Picral. No ataque, 
com o auxílio do microscópico óptico, observou-se que as regiões claras são 
ás maiores concentração de ferrita. Por fim, por meio de pesquisas na 
literatura, concluiu-se que a microestrutura da amostra é de aço 
hipoeutetóide, constituída de ferrita e perlita. 
Palavras-chave: Metalografia, lixamento, amostra, aço SAE 1020. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ………………………………………................................................04 
2. OBJETIVOS………………………………………….................................................05 
2.1 OBJETIVO GERAL ……………………………………...........................................05 
2.1.1 Objetivos específicos …………………………….............................................05 
3. METODOLOGIA …………………………………….................................................05 
3.1 MICROSCOPIA ……………………………............................................................05 
3.2 Corte …………………………………….................................................................06 
3.3 Lixamento……......................................................................................................07 
3.4 Polimento……......................................................................................................08 
3.5 Ataque químico …….............................................................................................08 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL …………......................................................09 
4.1 O EXPERIMENTO ……………….........................................................................09 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ……………………............................................10 
6. CONCLUSÃO ……………………..........................................................................14 
7. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA...........................................................................15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
O avanço de novas técnicas na área da metalurgia, abrange a preparação e 
a melhoria das mais diversas formas de minérios e tem incrementado o 
desenvolvimento das inúmeras sociedades ao longo do tempo. A conscientização 
sobre como trabalhar com os metais, permitiu que sociedades conseguissem evoluir 
de tal forma que determinou o início de uma era que ficou conhecida como idade do 
bronze e o término da idade da pedra. 
 Com a modernização, a metalurgia garantiu a necessidade dos 
entendimentos mais específicos que pudesse quantificar a mais variada 
classificação de metais, quanto a sua estrutura, quantidade de elementos e as fases 
existentes. E é nessa percepção que surge a metalografia, ou seja, ciência que 
estuda a morfologia e estrutura dos metais. Através de análises micrográficas e 
macrográficas é possível determinar diversas características do material, inclusive 
informar a causa de algumas fraturas, desgastes prematuros e outros tipos de 
discordâncias que podem surgir na estrutura da peça. (COUTINHO,1980). 
 A análise por meio da metalografia torna-se um meio muito proveitoso para 
antever ou demonstrar as propriedades e o comportamento de uma amostra 
metálica, uma vez que possibilita conhecer o arranjo da estrutura do metal. 
Este relatório tem em vista analisar uma amostra de aço SAE 1020 por meio 
da metalografia microscópica, para que possa ser definida as estruturas 
constituintes na amostra de metal. Esta análise é essencial para que se possa 
conhecer a estrutura do material examinado, tendo em vista que as propriedades 
mecânicas do metal dependem de sua composição química. 
 
 
 
 
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 2. OBJETIVOS 
 
 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 
Conhecer o funcionamento da metalografia, ter domínio pleno da aplicação 
nos diferentes metais para poder o identificar corretamente, através das técnicas 
laboratoriais e interpretar os resultados obtidos. 
 
2.1.1 Objetivos específicos 
 Realizar o procedimento de metalografia; 
 Identificar as fases da amostra. 
 Definir as propriedades químicas. 
 Definir o material analisado. 
 Verificar se a amostra passou por algum tratamento térmico. 
 
 
3. METODOLOGIA 
 Para realizar a análise micrografica é necessário que a amostra tenha 
passado por alguns processos que facilitam a identificação das fases existentes. 
3.1 MICROSCOPIA 
 A microscopia é uma análise feita por meio de um microscópio óptico (Figura 
1), que apresenta dois sistemas de lentes convergentes; a objetiva e a ocular, que 
proporciona o aumento das imagens através do contraste com a luz, que logo após 
refletir-se sobre a amostra de metal passa por um conjunto de lentes objetivas (que 
formam a imagem) e oculares que aumentam a imagem. A amostra previamente 
deverá passar pelos seguintes processos: lixamento, polimento e ataque químico. 
Esses procedimentos facilitam a visualização das fases. 
 
6 
 
 
 Fonte: O autor. 
3.2 Corte 
 A amostra antes de ser analisada, precisa ser cortada cuidadosamente no 
equipamento de corte (Figura 2), para não sofrer alterações que possam influenciar 
nas fases. O corte que frequentemente é efetuado no laboratório no qual foi feito a 
micrografia, utiliza-se uma máquina poli corte com disco abrasivo com sistema de 
resfriamento a água ou outro liquido refrigerante afim de dissipar o calor gerado pelo 
atrito entre o disco e a amostra. Em seguida a amostra foi seccionada 
transversalmente em três partes (Figura 3), uma para cada membro do grupo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: O autor. Fonte: O autor. 
 
Figura 1: Microscópio óptico. 
 
Figura 2: Equipamento de corte. 
 
Figura 3: Amostra de aço 1020. 
 
Figura 3: Amostra 
F 
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3.3 Lixamento 
Para o um resultado satisfatório é necessário de um bom acabamento na 
superfície da amostra metalográfica, tornando essencial que cada etapa de 
preparação necessite um esmero. Dessa maneira, na etapa de lixamento que requer 
maior disponibilidade
de tempo no processo de preparação da amostra, utilizou-se 
lixas de diversas granulometria. 
O lixamento é um processo que pode ser executado de duas formas, manual 
(úmido ou seco) e automático, neste caso, optou-se pelo lixamento automático. O 
lixamento automático consiste em lixar a amostra sucessivamente com lixas de 
granulometria cada vez menor, mudando-se de direção (90º) em cada lixa 
subsequente até desaparecem os traços da lixa anterior, ( Rohde, R, A, 2010). 
Nessa etapa utilizou-se as seguintes lixas de granulometria: 100, 220, 380, 600, 800, 
1000, 1200 e 1500, na lixadeira e politriz (Figura 4), com um tempo médio de 10 
minutos para a alteração de cada lixa. 
 
 
 Fonte: O autor. 
 
 
3.4 Polimento 
 O polimento é uma etapa que é efetuada pós lixamento que visa um 
acabamento superficial livre de marcas, neste processo utilizou-se pasta de 
Figura 4: Lixadeira e politriz modelo PLF. 
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diamante (Figura 5) como material abrasivo sobre o pano de polimento (Figura 5). 
Depois a amostra necessitou ser lavada, a substancia ideal para a lavagem e um 
liquido com baixo ponto de ebulição (álcool), recomenda-se ainda que a amostra 
passe por processo de secagem com ar quente, para que elimine todos os 
resquícios de água que possam estar armazenados na amostra e que venha passar 
por um processo de corrosão. 
 
 
 Fonte: O autor. 
 
3.5 Ataque químico 
 O objetivo do ataque químico é permitir a visualização dos contornos de grão 
e as diferentes fases da microestrutura presente na amostra, essa etapa é realizada 
por meio da aplicação de um reagente acido que é colocado em contato com a 
superfície da amostra por um tempo, o reagente causa um ataque químico na 
superfície destacando as fases existente. O reagente utilizado foi Picral na 
composição: 4g de ácido pícrico, 100 ml de álcool 5 gotas de cloreto de zephiran. O 
Picral é indicado para todos os graus de aços carbono, recozido, normalizado, 
temperado e esferoidizado. Ele revela detalhadamente perita, martensita, martensita 
revenida e bainita, faz distinção entre bainita e perlita fina, detecta carbornetos não 
dissolvidos na martensita e revela partículas de carbonetos no contorno dos grãos 
de aço de baixo teor de carbono. 
Pasta de 
diamante 
Pano de polimento 
Figura 5: Pasta de diamante e pano de polimento 
9 
 
4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
4.1 O EXPERIMENTO 
 O processo experimental iniciou-se na preparação da amostra no laboratório 
do IFPA (Instituto Federal do Pará – Campus Marabá). A amostra foi submetida ao 
processo de usinagem conhecido como faceamento, com a finalidade de planificar a 
superfície da amostra. Em seguida a amostra foi levada para o laboratório de 
preparação de amostra nas dependências da UNIFESSPA (Universidade Federal do 
Sul e Sudeste do Pará). 
No laboratório de preparação de amostra iniciou-se o processo de lixamento, 
por onde foi requerido maior disponibilidade de tempo, haja vista quer, se faz 
necessário um tempo medido de aproximadamente 10 min para a mudança de lixa 
com granulometrias que foram de 100 até 1500. É necessário ressaltar que durante 
esse processo alguns cuidados foram obedecidos entre este estão, o operador não 
pode exercer uma força excessiva sob a amostro durante o lixamento e a cada 
mudança de granulometria da lixa a amostra deve ser girada em (90º) da posição 
anterior, após essa etapa a amostra pode ser levada para o polimento. 
 O polimento tem como finalidade dar a amostra um acabamento mais 
requintado “espelhado”, proporcionando a amostra um espelhamento na superfície a 
ser alisada e livre de quaisquer riscos advindo das ultimas lixas, o polimento foi 
realizado em um pano (Figura 5), para melhor visualização durante essa etapa, pode 
-se acrescentar ao pano uma pasta de diamante (Figura 5), que são abrasivos 
utilizados para esse fim, no termino a essa etapa a amostra foi submetida ao ataque 
químico. 
 O ataque químico é a etapa da metalografia que se utiliza um reagente que 
causa a corrosão sob a superficial da amostra, com intuído de destacando algumas 
áreas da amostra que possa facilita a identificação no microscópio, neste 
experimento foi utilizado como reagente o Picral. O tempo de exposição da amostra 
ao reagente foi de aproximadamente 1 minuto, depois de se imergido no reagente, a 
10 
amostra foi lavada com álcool e também se recomenda ainda que a amostra passe 
por um processo de secagem com ar quente, para que elimine todos os resquícios 
de água que possam ter ficado após a evaporação do álcool. A amostra em seguida 
pode ser levada ao microscópico para ser realizada a metalografia de fato. 
 A visualização da superfície da amostra no microscópio foi feita em todas as 
lentes e também registrada com fotos todas as posições, no entanto só utilizaremos 
as imagens que foi possível identificar regiões que comportava inclusões, pontos de 
corrosão e fase, é conveniente evitar que sujeiras que se acumularam nas marcas 
das lixas possam ser confundidas com fases, orienta-se ainda que realizem fotos 
com campos claros e campos escuros, aumentando assim a assertividade quanto a 
composição da amostra. 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 O resultado obtido na amostra foi dividido em duas partes. A primeira parte 
consiste na analise antes do tratamento térmico, que visou identificar as fases 
existente na amostra. Executado essa análise preliminar notou-se que a amostra já 
tinha passado por um tratamento térmico de recozimento, devido a uniformidade dos 
grãos e apresentou microestrutura de ferrita e perlita. Logo abaixo temos a imagem 
de um aço 1020 que foi atacado com nital (Figura 6), ao lado temos a imagem da 
amostra usada nesse experimento, que apresentou a fase de perlita e ferrita, com a 
ampliação do microscópio em 100 vezes (Figura 7). As imagens foram realizadas por 
meio de uma câmera fotográfica do celular junto a lente ocular do microscópio. 
 
 
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.Fonte: Introdução a metalógrafia dos aços carbono, Fonte: O autor 
 (UNICAMP) 
As imagens (Figura 9 e 10) abaixo mostram outras posições (Figura 8) em que foram 
retiradas as fotografias da amostra (1) esquerda e (2) direita. 
 
 
 Fonte: O autor 
 
 
 
1 
2
 
Figura 6 : Aço 1020, atacado com nital 125x Figura 7: amostra de aço 1020, ampliada 100x 
 
Figura 8: Amostra de aço 1020 
 
12 
 
Fonte: O autor Fonte: O autor 
 A segunda parte realizou-se a analise após o tratamento por têmpera. Os 
resultamos é notório, haja vista que houve a visualização de uma nova fase na 
superfície de bainita conforme imagens abaixo (Figura 11, 12 e 13). 
 
 
 
 
 
 
Fonte: O autor 
 
Fonte: O autor 
Bainita 
Perlita (cor escura) 
Ferrita (cor clara) 
Fonte: O autor 
 
Figura 9: Amostra de aço 1020, ampliada 
100x 
Figura 10: Amostra de aço 1020, ampliada 
100x 
Figura 11: Amostra de aço 1020, 
ampliada 100x, atacada por Picral. 
 
Figura 12: Amostra de aço 1020, ampliada 
200x, atacada por picral 
 
Figura 13: Amostra de aço 1020, ampliada 
100x, atacada por Picral. 
 
13 
Segundo Colpaert, 1974. A ferrita é uma solução sólida no ferro alta, e se 
origina na zona crítica, durante o esfriamento por transformação do ferro gama. A 
bainita é uma dispersão de carbetos submicroscópicos em uma matriz α altamente 
deformada
e que contém mais de 0,02%C[10]. 
 A perlita é formada por ferrita e cementita e que ocorre abaixo de 723º C nas 
ligas de ferro carbono. A perlita quando atacada com reagente químico apresenta-se 
como grãos pretos. (Colpaert, 1974) 
 As ligas de metais de aços SAE 1020 é um dos aços mais utilizados, devido 
ter um excelente forjabilidade, fácil usinagem e baixo custo. É um aço tenaz, 
particularmente indicado para peças que devam receber tratamento superficial para 
aumento da dureza, eixos, engrenagens entre outros. A sua composição química é 
de: carbono: 0,15-0,20% ; Fosforo : 0,04% ; Silicio : 0,15-0,35%; magnésio:0,30-
0,60%; enxofre: 0,05%. Composição mecânica do aço SAE 1020, limite de 
elasticidade :170 GPa ; limite de escoamento: 210 MPa e limite de resistência a 
tração: 380 MPa (catálogo Gerdau, 2013). 
O diagrama TTT (Figura 14) deixa claro porque o tratamento realizado não é 
o mais indicado, haja vista que a amostra só possui 0,20%C, sendo assim 
considerado um “ferro doce”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia mecânica 
 
Figura 14: Diagrama TTT do aço 1020, 
 
14 
CONCLUSÃO 
 
A metalografia é um estudo que analisa a macroestrutura e a microestrutura 
das matérias, propriedades que cada material ganha ou pede ao ser submetido ao 
um tratamento térmico, por isso é de grande valia, e de grande importância que um 
engenheiro mecânico tenha o domínio sob o assunto. 
Com base nas imagens analisadas, artigos estudados e livros lidos, 
podemos concluir que a amostra analisada neste relatório se constitui em um aço 
SAE 1020 que supostamente foi submetido algum tratamento térmico, em virtude da 
uniformidade dos grãos por se tratar de um aço hipoeutetóide, esse aços possui 
características de baixo porcentagem de carbono e forma geralmente ferrita e perlita. 
Segundo Colpaert, os resultados obtidos nesse experimento, foram 
satisfatórios. Tendo em vista, que uma análise de micrografia considerada ideal, 
deve se capaz de determinar após o ataque químico, o teor de carbono pela 
quantidade de ferrita, perlita ou cementita presente na amostra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] COLPAERT; Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns, 3a 
Edição, 
Editora Edgarg Blücher Ltda, São Paulo – 1974. 
[2] COUTINHO, Telmo de Azevedo. Metalografia de Não-Ferrosos, Editora Edgard 
Blücher Ltda, São Paulo – 1980. 
[3] LEMM Laboratório de Ensaios Mecânicos e de Materiais. Metalografia e 
Preparação de amostras – uma abordagem prática. Regis Almir Rohde 
[4] Inclusões metálicas em aços. Origem das inclusões. Disponível em : 
www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=226. 
Acessado 13 de dezembro de 2017. 
[5] Acos longos especiais. Aço SAE 1020. Disponivel em 
https://www.gerdau.com/pt/produtos/gerdau-1020#ad-image-0. Acessado 12 de 
dezembro de 2017 
[6] CALLISTER, William D.; SOARES, Sérgio Murilo Stamile. Ciência e engenharia 
de materiais: uma introdução. 7ª ed. Rio de Janeiro: Livros 
Técnicos e Científicos, 2008. 
[7] ASM HANDBOOK, Vol. 09 Metallography and Microstructures, ASM International 
The Materials Information Company, 2004. 
 
[8] ASM HANDBOOK, Vol. 04 Metallography and Microstructures, ASM 
International The Materials Information Company, 1991 
[9] CHIAVERINI, Vicente. Acos e ferros fundidos: característicos gerais, tratamentos 
térmicos, principais tipos. 5ª ed. ampl. e rev. São Paulo: Associação Brasileira de 
Metalurgia, Materiais e Mineração – ABM, 1982. 
[10] Estruturas Longe das Condições de Equilíbrio. Disponivel em https: 
http://www.cienciadosmateriais.org/index.php?acao=exibir&cap=13&top=281 . 
Acessado 15 de dezembro de 2017