Relatório de Ensaio Micrográfico

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Disciplina: GNE263 – Tecnologia de Materiais
Departamento de Engenharia
Relatório de Micrografia
Docente: Tómas de Aquino Ferreira
Discente: Izabela Fernandes Resende 	 Matrícula: 201421411 
Turma: 3 A 
Introdução
A Micrografia consiste no processo de análise da micro estrutura de amostras metálicas que, previamente, tenham passado por polimento e por um ataque de um reativo específico. Essa análise é feita com o auxílio de microscópios de aumento de 50x, 100x, 200x, 400x, e 1000x permitindo assim a identificação da textura e constituintes do metal.
A partir desse processo, é possível: caracterizar a matriz da microestrutura, identificando os microconstituintes (como ferrita, perlita, martensita, e austenita, por exemplo.) e os tratamentos térmicos realizados (como por exemplo: cementação, têmpera, normalização, revestimento); classificar inclusões em aços; tamanho dos grãos; proporção de fases; homogeneidades (segregação, porosidades, etc.); classificação de grafitas em ferros fundidos; contagem de nódulos de grafita em ferros fundidos; e dimensionar a descarbonetação superficial. 
Sendo assim, o ensaio micrográfico fornece características essenciais para a realização do controle de qualidade, em uma siderúrgica, por exemplo. 
Etapas do Ensaio:
	Escolha do corpo de prova, localização e escolha da seção que será analisada; lixamento e aplanar o local escolhido, lavagem, secagem e ataque com o reativo químico adequado.
Corpos de prova: escolha, preparos e reagentes químicos
Escolha:
 Anteriormente a realização do ensaio, antes mesmo da retirada de um corpo de prova, é importante definir o objetivo principal do ensaio, ou seja, ter uma noção da estrutura procurada e das descontinuidades que possam ser detectadas. É importante realizar um exame visual na peça, a fim de identificar alguma característica física relevante.
Preparo:
1. Desbaste ou corte: utiliza-se cortador de disco abrasivo ou serra; desbaste da superfície por esmeril ou plaina até que se atinja a região desejada, complementando é feito o uso de uma lixadeira mecânica ou lima fina. É importante ter cuidado para evitar aquecimento da região (além de 150°C), pois esse fator distorcerá a interpretação da análise. 
Antes do início do processo de lixamento, foi realizado o processo de lavagem com água corrente e consequentemente, o enxugamento da superfície, evitando assim, que as partículas mais grossas fossem levadas a essa etapa.
 Em caso de vestígios de óleo ou graxa, deve ser feita uma limpeza especial para retirada dessas substâncias. 
2. Embutimento: realizado depois de feito o corte do corpo de prova, com intuito de deixa-lo apto para ser realizado o teste. O embutimento pode ser a quente ou a frio e facilita o manuseio de peças pequenas, evitando que arestas existentes em alguma amostra rasguem a lixa ou o pano de polimento, e o abaulamento durante o processo de polimento. 
Embutimento a quente: a amostra que se deseja analisar é colocada numa prensa específica para esse fim, com acréscimo de uma resina (a mais usada é o Baquelite, pois tem baixo custo e dureza relativamente alta).
Embutimento a frio: nesse processo, a amostra é colocada em um molde, que é reenchido com resinas sintéticas de polimerização rápida.
Para corpos de prova com dimensões de superfície relativamente grandes, o processo do embutimento não se faz necessário.
Obs: o embutimento não foi realizado em aula prática, devido à uma impossibilidade da máquina. O professor forneceu corpos de prova já embutidos para que o ensaio continuasse. 
O lixamento: processo de atrito da peça sobre a lixa. Tal processo, manual, se deu através do uso de uma série de lixas com granulações diferentes: 600, 400, 320, 220, respectivamente. Essa ordem se justifica pela necessidade de certificar que a direção do lixamento seja sempre perpendicular aos riscos deixados pela lixa anterior. 
Não é aconselhável usar demasiada pressão e altas velocidades no processo de lixamento, pois, uma vez ocorrido alguns destes fatores, o corpo pode sofrer deformações plásticas (parcial ou totalmente) em sua superfície (amassamento ou aumento de temperatura).
O polimento: é realizado após o lixamento e através de um equipamento chamado politriz e tem a finalidade de proporcionar um acabamento superficial e isento de marcas. É utilizado um abrasivo como pasta de diamante e alumina como abrasivo.
É preciso ressaltar que: o polimento não deve ser muito brilhante, pois se for, irá prejudicar o ataque, devido à tensão superficial do líquido que o corpo de prova será submetido. 
Lavagem e secagem: submeteu-se a peça a água corrente e fricção em papel toalha; dando seguimento, aplicou-se álcool na superfície preparada, seguido de um jato de ar quente obtido de um pequeno secador. É preciso tomar cuidado com: a parte preparada e seca, não deixando os dedos tocarem nela e evitar mascarar a superfície examinada, através acúmulo de água nas descontinuidades; e com a forma como deve ser realizada a secagem.
Ataque Químico: consiste em colocar o corpo de prova em contato direto com um reagente químico. O reativo atua de formas diferentes nas heterogeneidades devido à diferença na estrutura cristalina e composição química numa mesma amostra. Esse ataque pode ser rápido e superficial ou lento e profundo, sendo o primeiro o método mais utilizado.
O ataque químico, a ser realizado após os processos de lavagem e secagem, pode ser de dois tipos: imersão, aplicação.
- Imersão: foi o processo realizado no laboratório, nesta aula prática. Nele, o reagente (nesse caso o ácido nítrico) é colocado em um cuba onde a superfície do corpo de prova é imersa por certo tempo, sem deixar que o corpo toque o fundo do recipiente. Os reagentes são escolhidos em função do material e dos constituintes macroestruturais que se deseja contrastar na análise metalográfico microscópica. Logo, alguns grãos e fases serão mais atacados que outros permitindo que cada grão reflita a luz de maneira diferente de seus vizinhos. Isso realça os contornos e grãos e dá diferentes tonalidades às fases permitindo identifica-las no microscópio.
- Aplicação: esse processo é realizado com o auxílio de um pincel ou pinça com chumaço de algodão. 
O ataque pode ser a quente, a frio, rápido, lento, ou ainda em temperatura ambiente. Ressalta-se que, quando necessários ataques mais profundos (ataques em texturas fibrosas ou dendríticas) a temperatura pode chegar a 100°C.
Ressalta-se que: o tempo de ataque está estritamente ligado ao tipo de material analisado, bem como a sua composição; além dos cuidados já citados, é preciso ter cautela quanto à: certos detalhes a composição química do suporte para que não ocorra depósito de material estranho na superfície preparada, em caso de ataque longo; formação de bolhas de ar (imersão), pois elas resultam em falhas no ataque de certas áreas; aquecimento ou deformação plástica do corpo de prova.
Reagentes Químicos: os mais utilizados são: ácido clorídrico, reativo de iodo, reativo de pensulfato de amônio e reativo nital. 
No processo prático realizado na aula foi utilizado o ácido clorídrico.
Resultados e Discussões 
A análise do exame e resultados foi feita de acordo com Tomás, (2005, p. 69) ”Algumas regiões escurecerão mais que outras. O reativo de iodo é o mais utilizado e se presta melhor para fotografia. Um repolimento leve após o primeiro ataque poderá ser desejável com o intuito de realçar certos aspectos estruturais produzidos por uma reação mais profunda ou para novos ataques. 
Com relação à composição química, escurecem bastante:
As áreas com maior teor de carbono;
 As áreas com maior quantidade de inclusões não metálicas, como o fósforo e, principalmente os sulfuretos.
Portanto, as zonas segregadas, as bolhas cheias de material mais impuro, superfícies cementadas, etc., se sobressaem em tom escuro. 
As regiões com cristalização diferente dividem-se em:
Granulações muito grosseiras, comopequenos mosaicos claros e escuros;
Texturas diferentes devido a tratamentos térmicos (têmpera, etc.); as regiões escurecerão bastante;
Texturas deformadas plasticamente a frio (encruadas), as regiões serão mais corroídas, portanto, estarão mais escuras.” 
O experimento foi realizado em diferentes amostras, e segundo a análise dos corpos de prova com auxílio de um microscópio, foi constatado que as amostras se tratavam de: aço 1020, 1030, 1045, e um exemplar de ferro fundido, sendo assim classificados devido ao tipo de granulação, quantidade de ferro, carbono presentes e de outros elementos. 
A primeira análise foi feita antes mesmo do ataque químico, sendo que, a superfície espelhada era praticamente sem riscos e com um aumento de 100 a 200X. Foram observadas inclusões, escórias, trincas, porosidades e outras ocorrências que eram visíveis sem ataque.
Depois do ataque, na análise micrográfica foi possível avaliar aproximadamente o teor e carbono do aço pela quantidade de ferrita, perlita ou cementita. Foram verificadas também, as dimensões destes constituintes, uniformidade, distribuição, estruturas anormais, possível presença de elementos estranhos, se há existência intensa de encruamento, descarbonetação.
A classificação dos aços segundo a Society of Automotive Engineers - EUA) é a mais utilizada em todo o mundo para aços-carbono e aços de baixa liga. A mesma classificação também é adotada pela AISI (American Iron and Steel Institute-EUA).Um extrato contendo exemplos das classificações de alguns aços mais comuns é apresentado na listagem contida no anexo 2. 
Os aços, 1020 e 1045, por exemplo, têm 0,2 % de carbono e 0,45% de carbono em sua composição, respectivamente. Ambos são de fácil usinagem, baixa dureza e alta tenicidade, são aplicados na mecânica em geral como peças comuns por ter baixo custo. 
O aço 1020 não aceita têmpera, pois seu carbono é baixo. Somente a partir do 1030 que os ações endurecem por têmpera, sendo assim, 1045 pode ser temperado e beneficiado.
A seguir, algumas características dos aços 1020 e 1045: 
 
>> Aço 1020:
Carbono = C - 0,20% 
Manganês= Mn -0,22% 
Silício =Si - 0,04% 
Fósforo= P - 0,01% 
Enxofre= S - 0,01% 
Alumínio= Al -0,007% 
>> Aço 1045:
Carbono = C- varia de 0,43 a 0,48 (mas é considerado como 1045) 
Manganês= Mn- 0,70% 
Fósforo= P - 0,019% 
Enxôfre= S- 0,010% 
Silício = Si- 0,23% 
Aluminío =Al -0,030% 
Cobre= Cuprum =C.u- 0,004% 
Molibdênio =Mo- 0,001% 
Cromo = Cr- 0,018% 
Níquel =Ni-0,010% 
Nióbio=Nb-0,001% 
Vanádio=V- 0,002% 
Titânio= Ti- 0,002% 
Para fotos dos aparelhos utilizados no experimento, vide Anexo 1. Para breve classificação dos aços e importância na atualidade, Anexo 2.
Anexo 1: Aparelhos usados no experimento.
 
Lixa manual ácido clorídrico reservado para uso na imersão
 
Cuba: recipiente onde foi feita a imersão do corpo de prova em ácido.
 
					Politrizes
 
Caixa armazenadora das lixas Microscópio utilizado nas análises 
 
 Discos de polimento
 
 Amostra que será embutida		 Corpos de prova embutidos (sortidos)
 Exemplar de corpo de fundo embutido
Sentido correto de lixamento
Anexo 2:
A classificação dos aços segundo a SAE (Society of Automotive Engineers – EUA) é baseada na composição química do aço. A cada composição normalizada pela SAE corresponde a uma numeração com 4 ou 5 dígitos. 
A mesma classificação também é adotada pela AISI (American Iron and Steel Institute-EUA) 
Um extrato contendo exemplos das classificações de alguns aços mais comuns é apresentado na listagem a seguir. 
No total são previstas muitas dezenas de classificações. Nelas, os 2 dígitos finais XX indicam os centésimos da porcentagem de C (Carbono) contida no material, podendo variar entre 05, que corresponde a 0,05% de C, a 95, que corresponde a 0,95% de C. Se a porcentagem de C atinge ou ultrapassa 1,00%, então o final tem 3 dígitos (XXX) e a classificação tem um total de 5 dígitos. 
SAE 1XXX – aço-Carbono 
SAE 10XX – aço-carbono simples (outros elementos em porcentagens desprezíveis, teor de Mn de no máximo 1,0%)
SAE 11XX – aço-carbono com S (Enxofre) 
SAE 12XX – aço-Carbono com S e P (Fósforo) 
SAE 13XX – aço com 1,6% a 1,9% de Mn (Manganês) (aço-Manganês) 
SAE 14XX – aço-Carbono com 0,10% de Nb (Nióbio) 
SAE 15XX – aço-Carbono com teor de Mn de 1,0% a 1,65% (aço-Manganês) 
SAE 2XXX – aço-Níquel 
SAE 23XX – aço com Ni entre 3,25% e 3,75% 
SAE 25XX – aço com Ni entre 4,75% e 5,25% 
SAE 3XXX – aço-Níquel-Cromo 
SAE 31XX – aço com Ni entre 1,10% e 1,40% e com Cr entre 0,55% e 0,90% 
SAE 32XX – aço com Ni entre 1,50% e 2,00% e com Cr entre 0,90% e 1,25% 
SAE 33XX – aço com Ni entre 3,25% e 3,75% e com Cr entre 1,40% e 1,75% 
SAE 34XX – aço com Ni entre 2,75% e 3,25% e com Cr entre 0,60% e 0,95% 
SAE 4XXX – aço-Molibdênio 
SAE 40XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30% 
SAE 41XX – aço com Mo entre 0,08% e 0,25% e com Cr entre 0,40% e 1,20% 
SAE 43XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%, com Cr entre 0,40% e 0,90% e com Ni entre 1,65% e 2,00% 
SAE 46XX – aço com Mo entre 0,15% e 0,30%, com Ni entre 1,40% e 2,00% 
SAE 47XX – aço com Mo entre 0,30% e 0,40%, com Cr entre 0,35% e 0,55% e com Ni entre 0,90% e 1,20% 
SAE 48XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%, com Ni entre 3,25% e 3,75% 
SAE 5XXX – aço-Cromo 
SAE 51XX – aço com Cr entre 0,70% e 1,20% 
SAE 6XXX – aço-Cromo-Vanádio 
SAE 61XX – aço com Cr entre 0,70% e 1,00% e com 0,10% de V 
SAE 7XXX – aço-Cromo-Tungstênio 
SAE 8XXX – aço-Níquel-Cromo-Molibdênio 
SAE 81XX – aço com Ni entre 0,20% e 0,40%, com Cr entre 0,30% e 0,55% e com Mo entre 0,08% e 0,15% 
SAE 86XX – aço com Ni entre 0,30% e 0,70%, com Cr entre 0,40% e 0,85% e com Mo entre 0,08% e 0,25% 
SAE 87XX – aço com Ni entre 0,40% e 0,70%, com Cr entre 0,40% e 0,60% e com Mo entre 0,20% e 0,30% 
SAE 92XX – aço-Silício-Manganês 
SAE 92XX – aço com Si entre 1,80% e 2,20% e com Mn entre 0,70% e 1,00% 
SAE 93XX, 94XX, 97XX e 98XX – aço-Níquel-Cromo-Molibdênio 
SAE 93XX – aço com Ni entre 3,00% e 3,50%, com Cr entre 1,00% e 1,40% e com Mo entre 0,08% e 0,15% 
SAE 94XX – aço com Ni entre 0,30% e 0,60%, com Cr entre 0,30% e 0,50% e com Mo entre 0,08% e 0,15% 
SAE 97XX – aço com Ni entre 0,40% e 0,70%, com Cr entre 0,10% e 0,25% e com Mo entre 0,15% e 0,25% 
SAE 98XX – aço com Ni entre 0,85% e 1,15%, com Cr entre 0,70% e 0,90% e com Mo entre 0,20% e 0,30% 
Apesar da classificação SAE ser bastante extensa e completa, conforme mostrado no extrato apresentado, muitos aços comumente usados não se enquadram nela, devido aos elementos de suas ligas não estarem dentro das faixas previstas nesta classificação. 
I. Aços Carbono (mais usual em construção metálica) 
Segundo a NBR 6215 aço carbono é aquele não contém elementos de liga isto é, apenas teores residuais de Cr = 0,20%, Ni = 0,25% etc e no qual os teores de Si e Mn não ultrapassem limites máximos de 0,60% e 1,65% respectivamente. 
São classificados em função do teor de carbono. 
a)Baixo Carbono: C £ 0,30% 
Limite de resistência: 440 N/mm² 
Características: 
Boa tenacidade, conformabilidade e soldabilidade. 
Baixa temperabilidade. 
Aplicações: 
Pontes, edifícios, navios, vagões, caldeiras, tubos gerais, estruturas mecânicas, etc. 
b) Médio Carbono: 0,30% < C £ 0,50% 
Limite de resistência: 440 a 590 N/mm² 
Características: 
Média conformalidade e soldabilidade. 
Média temperalidade. 
c) Aço de Alto Carbono: 
Limite de resistência: 590 a 780 N/mm² 
Características: 
Má conformabilidade e soldabilidade. Altas temperaturas e resistência ao desgaste. 
Aplicações: 
Peças metálicas, parafusos especiais, implementos agrícolas, trilhos e rodas ferroviárias, etc. 
Os aços são ligas metálicas de ferro e carbono, com percentagens deste último variáveis entre 0,008e 2,11%. Distinguem-se dos ferros fundidos, que também são ligas de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 2,06% e 6,67%. 
A diferença fundamental entre ambos é que os aços, pela sua ductibilidade, são facilmente deformáveis por forja, laminação e extrusão, enquanto que peças em ferros fundidos são fabricadas pelo processo de fundição. 
Classificação dos aços 
Os aços podem ser classificados da seguinte maneira: 
Quantidade de carbono 
Composição química 
Quanto à constituição microestrutural 
Quanto à sua aplicação
A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química o SAE é o mais utilizado, e adota a notação ABXX, onde AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente, e XX ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem. 
Além dos componentes principais indicados, os aços incorporam outros elementos químicos, alguns prejudiciais, provenientes da sucata, do mineral ou do combustível empregue no processo de fabricação, como o enxofre e o fósforo. Outros são adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço para aumentar a sua resistência, ductibilidade,dureza ou outra, ou para facilitar algum processo de fabrico, como usinabilidade, é o caso de elementos de liga como o níquel, o cromo, o molibdênio e outros. 
No aço comum o teor de impurezas (elementos além do Ferro e do Carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode considerado aço de baixa-liga, acima de 5% é considerado de alta-liga. O Enxofre e o Fósforo são elementos prejudicais ao aço pois acabam por intervir nas suas propriedades físicas deixando o aço quebradiço. Dependendo das exigências cobradas, o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um antisulfurante como o magnésio e outros elementos de liga benéficos. 
O aço inoxidável é um aço de alta-liga com teores de cromo e de níquel em altas doses (ultrapassam 20%) 
O aço é atualmente a mais importante liga metálica, sendo empregue de forma intensiva em numerosas aplicações tais como máquinas, ferramentas, em construção, etc . Entretanto, a sua utilização está condicionada a determinadas aplicações devido a vantagens técnicas que oferecem outros materiais como o alumínio no transporte por sua maior leveza e na construção por sua maior resistência a corrosão, o cimento (mesmo combinado com o aço) pela sua maior resistência ao fogo, e os materiais cerâmicos em aplicações que necessitem de elevadas temperaturas. 
Ainda assim atualmente emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às demais ligas considerando-se o seu preço. Já que: 
Existem numerosas jazidas de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata. 
Os procedimentos de fabricação são relativamente simples e económicos, e são chamados de aciaria. Os aços podem ser fabricados por processo de aciaria eléctrica, onde se utiliza eléctrodos e processo de aciaria LD, onde se utiliza sopro de oxigénio no metal líquido por meio de uma lança. 
Apresentam uma interessante combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificados dentro de uma ampla faixa variando-se os componentes da liga e as suas quantidades, mediante a aplicação de tratamentos. 
A sua plasticidade permite obter peças de formas geométricas complexas com relativa facilidade. 
A experiência acumulada na sua utilização permite realizar previsões de seu comportamento, reduzindo custos de projetos e prazos de colocação no mercado. 
Tal é a importância industrial deste material que a sua metalurgia recebe a denominação especial de siderurgia, e a sua influência no desenvolvimento humano foi tão importante que uma parte da história da humanidade foi denominada Idade do ferro, que se iniciou em 3500 a.C., e que, de certa forma, ainda perdura. 
Referências Bibliográficas:
[1] FERREIRA, Tomás de Aquino. Tecnologia de Materiais. Lavras, MG. Editora UFLA, FAEPE. 2005. 65 a 78 p.
[2] Análises Metalográficas. Disponível em: <http://www.labteste.com.br/analises_metalograficas.asp> Acesso em 03 de julho 2015
[3] Guia do Aço. Disponível em: <http://brasil.arcelormittal.com/pdf/quem-somos/guia-aco.pdf> Acesso em 03 de julho de 2015
[4] Classificações e aplicações dos aços. Disponível em: <http://slideplayer.com.br/slide/44171/> Acesso em 03 de julho de 2015
[5] Ética Empreendimentos Tecnológicos. Disponível em: <http://www.eticalaboratorio.com.br/laboratorio-metalurgico/ensaios-metalograficos/ensaio-de-macrografia/> Acesso em 03 de julho de 2015
[6] Ensaio Metalográfico no controle da qualidade. Disponível em: <http://www.spectru.com.br/ensaio_metal.pdf> Acesso em 03 de julho de 2015