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Relatório 5 - Micrografia de Materiais Metálicos

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 
SETOR DE CIENCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
ANA LUÍSA TERESAWA SENRA 
AUGUSTO ARAUJO VUITIK 
ERIKA ALBAN 
GUSTAVO LUÍZ WALCHAKI 
 
 
 
 
 
 
MICROGRAFIA DE MATERIAIS METÁLICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
ABRIL/2014
 
ANA LUÍSA TERESAWA SENRA 
AUGUSTO ARAUJO VUITIK 
ERIKA ALBAN 
GUSTAVO LUÍZ WALCHAKI 
 
 
 
 
 
 
 
 
MICROGRAFIA DE MATERIAIS METÁLICOS 
 
Relatório apresentado à disciplina de 
Ensaios e Caracterização de Materiais do 
Curso de Engenharia de Materiais, 3ª 
série, da Universidade Estadual de Ponta 
Grossa – UEPG. 
 
Prof. Dr. André Luís Moreira de Carvalho 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
ABRIL/2014 
 
SUMÁRIO 
 
1 OBJETIVOS ..................................................................................................... 3 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................ 3 
2.1 MICROGRAFIA ................................................................................................ 3 
2.2 PREPARO DO CORPO DE PROVA ................................................................ 3 
3 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................ 5 
3.1 MATERIAIS ...................................................................................................... 5 
3.2 PROCEDIMENTOS .......................................................................................... 5 
3.2.1 Lixamento ......................................................................................................... 5 
3.2.2 Polimento .......................................................................................................... 5 
3.2.3 Ataque químico ................................................................................................. 5 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 6 
4.1 AÇO 1006 ......................................................................................................... 6 
4.2 AÇO 1020 ......................................................................................................... 7 
4.3 AÇO 1045 ......................................................................................................... 8 
4.4 AÇO MICROLIGADO........................................................................................ 9 
4.5 AÇO MOLA ..................................................................................................... 10 
4.6 FERRO FUNDIDO NODULAR ....................................................................... 11 
4.7 FERRO FUNDIDO NODULAR COM BAINITA ............................................... 12 
4.8 FERRO FUNDIDO CINZENTO ....................................................................... 13 
5 CONCLUSÃO ................................................................................................. 15 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 16 
 
3 
 
 
1 OBJETIVOS 
Análise micrográfica de amostras metálicas de aços e ferros fundidos. 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
Metalografia é o estudo da morfologia e estrutura dos metais. A 
metalografia é uma área da materialografia que além do estudo dos materiais 
metálicos, compreende a plastografia (materiais plásticos ou poliméricos) e 
a ceramografia (materiais cerâmicos). 
Para a realização da análise, o plano de interesse da amostra é cortado, 
lixado, polido e atacada com reagente químico, de modo a revelar as interfaces 
entre os diferentes constituintes que compõe o metal. 
 
2.1 MICROGRAFIA 
 
A micrografia é feita em um microscópio com aumentos que 
normalmente são 50X, 100X, 200X, 500X, 1000X e 5000X. Este tipo de análise 
é realizada em microscópios específicos, conhecidos como "microscópios 
metalográficos" ou "microscópios metalúrgicos". Este tipo de microscópio 
possui baixo campo focal, permitindo apenas a observação de superfícies 
perfeitamente planas e polidas. Em razão disto, a preparação metalográfica 
tem grande importância na qualidade de uma análise Estes microscópios, em 
geral, possuem sistemas de fotografia integrados, que permitem o registro das 
análises realizadas. 
 
2.2 PREPARO DO CORPO DE PROVA 
 
Para realizar a análise, é necessária a obtenção de um pequena 
amostra da peça. Escolhe-se a área em que será realizada o corte pela 
geometria da peça, e pelos dados que se deseja obter. Como a amostra é 
muito pequena, isso dificulta a preparação da superfície – lixamento e 
polimento –é necessário que ela seja envolta por um material que facilite seu 
manuseio. 
4 
 
 
Normalmente é usado um polímero termofixo – baquelite – para o 
embutimento. Nesse processo, coloca-se a superfície a ser estudada em 
contato com o êmbolo da prensa, deposita-se a baquelite sobre a amostra, e 
aplica-se a pressão juntamente com o fornecimento de calor. 
Durante o lixamento, procura-se eliminar as marcas deixadas pela 
ferramenta de corte na amostra, melhorando assim, o acabamento superficial 
da amostra. Utiliza-se lixas d'água de granulometria decrescente, sendo que 
cada troca de lixa ocasiona na rotação de 90º da amostra, com o intuito de que 
cada nova lixa deve retirar as marcas deixadas pela lixa anterior. 
O polimento tem como finalidade a retirada de todas as marcas ainda 
existentes na amostra, melhorando assim o seu acabamento superficial. O 
polimento pode ser realizado com uma politriz, sendo a amostra trabalhada 
manualmente no disco de polimento com auxílio de alguma suspensão 
cerâmica abrasiva. As mais utilizadas são a pasta de diamante e a alumina, o 
critério utilizado na escolha do abrasivo utilizado depende das propriedades do 
material estudado, tendo cada material seu abrasivo especifico. 
Após ser realizado o polimento é feito o ataque químico na amostra, que 
pode ser realizado utilizando-se de vários reagentes. Para os ações e ferros 
fundidos é utilizada uma solução alcoólica ácida, o Nital. Com a realização do 
ataque pode-se verificar a presença de fases distintas existentes na amostra, 
sendo o reconhecimento dessas fases fundamentais para o entendimento das 
propriedades mecânicas do material 
A análise micrográfica propriamente dita é feita com um microscópico, 
que tem como finalidade tornar mais fácil e nítida a observação da 
microestrutura. Durante a análise deve-se tomar alguns cuidados, como o 
correto posicionamento das amostras, iluminação apropriada e técnicas 
fotográficas adequadas, com o objetivo de melhorar a qualidade das imagens 
em estudo, ocasionando em um melhor reconhecimento das propriedades 
micrográficas da amostra. 
 
 
 
5 
 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 MATERIAIS 
 
 Aço 1006; 
 Aço 1020; 
 Aço 1045; 
 Aço microligado API X60 
 Aço mola recozido; 
 Aço eutetoide 
 Ferro fundido nodular 
 Ferro fundido cinzento 
 Lixadeira d'água 
 Lixas de diferentes granulometrias: 150, 240, 320, 400, 600, 1200 
e 1500 Mesh. 
 Algodão 
 Solução de (2ml ; 2ml e 96ml álcool) 
 Pinça 
 Álcool 
 Compressor de ar 
 Suspensões de Alumina ( ) 1 e 0,3 micra 
 
3.2 PROCEDIMENTOS 
 
3.2.1 Lixamento 
 
3.2.2 Polimento 
 
3.2.3 Ataque químico 
Para as amostras de ferro fundido e aços o reagente mais comum 
utilizado é o nital. O nital consiste em uma solução com 2mL de HNO3 e 96mL 
de álcool.A solução é colocada sobre a superfície lixada com o auxilio da pinça 
6 
 
 
com algodão, é feito o ataque até o ponto em que a macrografia desejada 
fosse alcançada, então lavou-se as amostras e secou-as. 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Realizados os acabamentos superficiais e os ataques nas diferentes 
amostras, o resultado foi registrado em fotografias. Cada uma delas revela 
detalhes interessantes sobre as amostras. 
 
4.1 AÇO 1006 
 
O ferro gusa, primeira etapa de fabricação do aço, é o mesmo para 
todos os produtos. Na fase seguinte, quando os elementos de liga são 
adicionados ou suprimidos no ferro gusa, é que são determinadas as grandes 
famílias de aço, dos mais rígidos aos mais estampáveis. O Carbono é o 
principal elemento endurecedor em relação ao ferro. Outros elementos, como o 
manganês, o silício e o fósforo, participam igualmente do ajuste do nível de 
resistência do aço. A quantidade de Carbono define sua classificação: o baixo 
carbono possui no máximo 0,30% do elemento; o médio carbono apresenta de 
0,30 a 0,60% e o alto carbono possui de 0,60 a 1,00%. 
Baixo carbono: possui baixa resistência e dureza e alta tenacidade e 
ductilidade. É usinável e soldável, além de apresentar baixo custo de produção. 
Geralmente, este tipo de aço não é tratado termicamente. Aplicações: chapas 
automobilísticas, perfis estruturais, placas para produção de tubos, construção 
civil, pontes e latas de folhas de flandres. 
A composição química do aço 1006 pode variar, no máximo, entre: 8% 
de Carbono; 25 – 40% de Manganês; 40% de Fósforo e 5% de Enxofre. 
O aço 1006 destaca-se entre os aços com baixo teor de carbono em sua 
composição. Ele apresenta boa usinabilidade e é também chamado de extra-
doce. Este tipo de aço não adquire têmpera, mas é de grande maleabilidade e 
fácil de soldar-se. Suas principais aplicações são: parafusos e usos destinados 
a usinagem. 
7 
 
 
 
 
4.2 AÇO 1020 
 
O aço 1020 é um tipo especial de aço carbono utilizado para propósitos 
gerais. Barras de aço 1020 são caracterizadas pela combinação de força e alta 
ductilidade, que é a habilidade do material em ser dobrado ou moldado. É um 
dos aços ao carbono mais comum utilizado como aço para cementação com 
excelente relação custo benefício comparado com aços mais ligados para o 
mesmo propósito. Possui excelente plasticidade e soldabilidade. 
 Esse tipo de aço é também conhecido pela sua empregabilidade em 
maquinarias. As barras de aço 1020 podem ser usadas para uma variedade de 
aplicações em engenharia e construções, incluindo eixos e peças 
automobilísticas. É utilizado em componentes mecânicos de uso como 
engrenagens, eixos, virabrequins, eixos-comando, pinos guia, anéis de 
engrenagem, colunas, catracas, capas. 
O aço 1020 é composto principalmente de manganês e carbono. As 
porcentagens de manganês variam de 30% a 90%. As porcentagens de 
carbono variam de 15% a 25%. O silício pode compreender de 0% a 35%. 
8 
 
 
Quantidades menores de fósforo e enxofre podem representar até 5% da 
composição do aço. 
 
Nos aços SAE 1020, podemos observar as fases (Ferrita e Perlita), 
presentes neste material, bem como os contornos de grãos. A fase ferrita é 
representada pelos grãos mais claros e a perlita pelos grãos mais escuros. 
 
4.3 AÇO 1045 
 
9 
 
 
4.4 AÇO MICROLIGADO 
 
O aço microligado APIX60 possui baixa concentração de carbono, 
inferior a 0,26% em peso de carbono, isso faz deste um aço hipoeutetóide. É 
usado no transporte de gás natural e petróleo, submetido a tratamentos 
térmicos de austenitização e resfriamento sob diferentes taxas. 
Assim como nas amostras 1006, 1020 e 1045 há a formação de ferrita 
proeutetóide no aço microligado APIX60. A figura a seguir mostra a micrografia 
deste material. 
 
Na Figura observa-se a microestrutura da liga onde há uma região clara, 
que é a ferritaproeutetóide, e uma região mais escura, que é a perlita. 
É possível notar que a perlita não está bem distribuída como nas ligas 
anteriores. Isso ocorre devido a diferença de composição desta para aquelas 
ligas. 
 
 
10 
 
 
4.5 AÇO MOLA 
 
11 
 
 
4.6 FERRO FUNDIDO NODULAR 
 
O ferro fundido é uma liga de ferro em mistura eutética com elementos à 
base de carbono e silício. Forma uma liga metálica de ferro, carbono (a partir 
de 2,11%), silício (entre 1 e 3%), podendo conter outros elementos químicos. 
Sua diferença para o aço é que este também é uma liga metálica formada 
essencialmente por ferro e carbono, mas com percentagens entre 0,008 e 
2,11%. 
Um ferro possui um teor de carbono muito maior que o dos aços. A 
solubilidade de carbono se modifica com a temperatura, e normalmente ele se 
organiza na forma de veios de grafita no material. 
A adição de uma pequena quantidade de magnésio (Mg) e/ou cério (Ce), 
antes da fundição, aos ferros fundidos facilmente grafitizados, pode produzir 
uma nova microestrutura, juntamente com um conjunto de propriedades 
mecânicas diferentes. 
Nódulos ou esferóides, em lugar de veios, de grafita, são nucleados pela 
adição de Ce ou Mg ao ferro fundido e esses afetam de forma positiva a 
ductilidade do ferro fundido. 
 
12 
 
 
A liga resultante é denominada ferro nodular ou ferro dúctil. Dependendo 
da velocidade de resfriamento, a matriz que circunda as partículas ou nódulos 
pode consistir de perlita ou de ferrita. O ferro fundido nodular pode ser tratado 
para ser ferrítico, perlítico ou para conter martensita revenida, e possui 
características mecânicas que se aproximam daquelas do aço. 
 
4.7 FERRO FUNDIDO NODULAR COM BAINITA 
 
Resfriando a austenita até a faixa de temperaturas entre 200 e 540°C, a 
cementita crescerá na forma de agulhas extremamente finas, ao invés 
de camadas. A estrutura em forma de agulhas é chamada bainita. A fase 
ferrita na bainita é, em geral, altamente deformada. A deformação advém das 
alterações volumétricas provocadas pela transformação e no excesso de 
carbono preso nos interstícios atômicos, devido ao rápido resfriamento até 
baixas temperaturas. 
Para temperaturas entre aproximadamente 300 e 540°C, a bainita se 
forma como uma série de tiras paralelas ou agulhas de ferrita, separadas por 
partículas alongadas da fase cementita. Entre 200 e 300°C, a fase ferrita forma 
placas finas com partículas delgadas de cementita, formando-se no interior 
dessas placas de ferrita. Essa estrutura é chamada de bainita inferior. 
Como existem agentes noduladores na amostra estudada, a cementita 
não se organiza na forma alongada, mas sim em nódulos de grafita 
circundados por bainita, numa matriz de austenita. 
13 
 
 
 
 
As transformações perlítica e bainítica são concorrentes, ou seja, se 
uma fração da liga se transformar em perlita ou bainita, a transformação no 
outro microconstituinte (perlita ou bainita) só é possível se for feito um 
reaquecimento na faixa da temperatura austenítica 
 
4.8 FERRO FUNDIDO CINZENTO 
 
O ferro fundido é uma liga de ferro em mistura eutética com elementos à 
base de carbono e silício. Forma uma liga metálica de ferro, carbono (a partir 
de 2,11%), silício (entre 1 e 3%), podendo conter outros elementos químicos. 
Sua diferença para o aço é que este também é uma liga metálica formada 
essencialmente por ferro e carbono, mas com percentagens entre 0,008 e 
2,11%. 
Entre os ferros fundidos, o cinzento é o mais comum, devido às suas 
características como baixo custo (em geral é fabricado a partir de sucata); 
elevada usinabilidade, devida à presença de grafita livre em sua microestrutura; 
Alta fluidez na fundição, permitindo a fundição de peçascom paredes finas e 
14 
 
 
complexas; e facilidade de fabricação, já que não exige equipamentos 
complexos para controle de fusão e solidificação. Este tipo de material é 
utilizado em larga escala pela indústria de máquinas e equipamentos, indústria 
automobilística, ferroviária, naval e outras. 
Durante a solidificação surgem lamelas ou flocos de grafita no metal. 
Para a maioria dos ferros fundidos, a grafita existe na forma de flocos, que são 
normalmente circundados por uma matriz de ferrita ou de perlita. Durante a 
fratura, a trinca se propaga de uma lamela para outra, devido à pouca 
resistência da grafita; o nome ferro fundido cinzento advém da aparência 
acinzentada da superfície de fratura. Na temperatura eutetóide, a austenita se 
transformará em perlita e a estrutura resultante, com veios de grafita em uma 
matriz perlítica, será denominada ferro fundido cinzento perlítico. 
 
 
Se a velocidade de resfriamento for extremamente lenta ao passar pela 
temperatura eutetóide, a austenita se transformará em grafita e ferrita, e a 
estrutura, com veios de grafita em uma matriz ferrítica, será denominada ferro 
fundido cinzento ferrítico. No entanto, usualmente prevalecem as velocidades 
de resfriamento intermediárias, das quais resultam as microestruturas híbridas. 
Um exemplo disso ocorre nos ferros fundidos cinzentos, resfriados a uma 
15 
 
 
velocidade entre “moderada” e “baixa”. A perlita se decompõe apenas 
parcialmente e a estrutura resultante é uma matriz perlítica, com veios de 
grafita envolvidos por ferrita. 
 
5 CONCLUSÃO 
 
A micrografia é uma técnica muito utilizada para se monitorar o 
crescimento e a disposição das fases e dos microconstituintes em um metal. 
Seguindo procedimentos básicos é possível determinar as concentrações dos 
elementos de liga e a textura do material. Essas são duas características 
importantes e que justificam a maioria das propriedades de um metal. 
Entretanto, é preciso sempre observar se as técnicas utilizadas estão 
adequadas para a amostra de estudo. Além disso, é sempre válido repetir as 
observações, comparando-as com modelos confiáveis para a elaboração de 
um bom laudo técnico. 
 
 
 
16 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
1. BORGES, J. N. Preparação de Amostras para Análise Microestrutural. 
Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis. 
2. COLPAERT, H. Metalografia de Produtos Siderúrgicos Comuns. 2ª. ed. 
São Paulo: [s.n.], 1965. 
3. FORTES, C. Metalurgia da Soldagem. ESAB, São Paulo, 2004. 
4. SOARES, M. Ferros e Aços I-20. São Paulo. 2009. 
5. MILAN, M. T. et al. Metais - Uma visão Objetiva. São Carlos: Escola de 
Engenharia de São Carlos.

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