Relatório 2 - Micrografia

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 
SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
 
 
 
ISIS DE OLIVEIRA ÁVILA DE MATOS 
LEONARDO BESSA BARROS FERREIRA 
MILENA NOGUEIRA MACEDO 
MÔNICA CODOGNOTO BÉRGAMO 
 
 
 
 
 
 
MICROGRAFIA DE LIGAS FERROSAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2019 
ISIS DE OLIVEIRA ÁVILA DE MATOS 
LEONARDO BESSA BARROS FERREIRA 
MILENA NOGUEIRA MACEDO 
MÔNICA CODOGNOTO BÉRGAMO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MICROGRAFIA DE LIGAS FERROSAS 
Trabalho apresentado para obtenção de 
nota parcial na disciplina de Ensaios e 
Caracterização de Materiais I do Curso de 
Engenharia de Materiais, da Universidade 
Estadual de Ponta Grossa. 
Prof. Dr. Osvaldo Mitsuyuki Cintho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2019 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 – a) Diagrama Fe-C com maior escala de % de carbono. b) Diagrama Fe-C 
com menor escala de % de carbono............................................................................5 
Figura 2 – Aço SAE 1006...........................................................................................10 
Figura 3 – Aço SAE 1020...........................................................................................11 
Figura 4 – Aço SAE 1045...........................................................................................12 
Figura 5 – Aço SAE 1080...........................................................................................13 
Figura 6 – Conexão FoFo...........................................................................................14 
Figura 7 – Disco de freio............................................................................................15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 4 
1.1 AÇOS E FERROS FUNDIDOS .......................................................................... 4 
1.2 DIAGRAMA FERRO CARBONO ........................................................................ 4 
2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 6 
3 MATERIAIS E MÉTODOS..................................................................................7 
3.1 MATERIAIS.........................................................................................................7 
3.2 MÉTODOS..........................................................................................................7 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO..........................................................................9 
4.1 REALIZAÇÃO DA PRÁTICA CONFORME AS NORMAS TÉCNICAS...............9 
4.2 AÇOS HIPOEUTECTÓIDES.............................................................................10 
4.3 AÇO HIPEREUTECTÓIDES ............................................................................ 12 
4.4 FERROS FUNDIDOS ....................................................................................... 13 
5 CONCLUSÕES ................................................................................................ 16 
 REFERÊNCIAS ................................................................................................ 17 
 
4 
 
1 INTRODUÇÃO 
A metalografia aborda a estrutura e morfologia dos materiais metálicos com o 
auxílio de um microscópio para observar a microestrutura do metal. Desta forma, é 
possível determinar sua textura e microconstituintes. Para isso, é necessário um 
conjunto de processos como: seleção da amostra, embutimento, lixamento, polimento 
da amostra e ataque com o devido reagente (1). 
1.1 AÇOS E FERROS FUNDIDOS 
Pode classificar os aços com base em diferentes critérios, com relação a sua 
composição química (aços carbono, aços baixa ligas), na aplicação (aços para 
construção mecânica, aços para embalagens) e nas características microestruturais 
(aços austeníticos, aços dualphase). É comum que nenhuma das classificações 
atendam completamente todas as características de um determinado aço, sendo esse 
dependente do ponto de vista que se deseja considerar na classificação. Para os 
produtos de aços as especificações mais utilizadas são da American Society for 
Testing and Materials (1, 2). 
Dentre as ligas ferro-carbono, os ferros fundidos constituem um grupo de ligas 
de fundamental importância para a indústria, não devido apenas as características 
inerentes ao próprio material, como também pelo fato de, mediante introdução de 
elementos de liga, aplicação de tratamentos térmicos adequados e pelo 
desenvolvimento do ferro fundido nodular, ter sido viável ao seu emprego em 
aplicações que, de certo modo, eram exclusivas dos aços (2). 
A definição clássica que separa aços de ferro fundidos emprega a solubilidade 
máxima de carbono na austenita. Maiores teores de carbono, significa maior facilidade 
em fundir ligas, devido a menor temperatura da linha liquidus do diagrama Ferro-
carbono (1). 
1.2 DIAGRAMA FERRO-CARBONO 
O diagrama ferro-carbono permite a discussão das combinações de 
composições químicas e estruturais em diferentes escalas. A composição química é 
controlada fundamentalmente pelo conjunto de operações de deformação mecânica 
e variações de temperatura, chamado de tratamentos termomecânicos (1). 
5 
 
Dependendo da temperatura, em equilíbrio a pressão atmosférica, o ferro 
pode ter em equilíbrio duas estruturas cristalinas sendo essas CCC e CFC, além 
também de poder se apresentar no estado liquido. Podemos ter também elementos 
de liga que favorecem e ajudam a formação de uma ou outra estrutura. O modo 
clássico de apresentar, em metalurgia, estas informações é sob a forma de diagramas 
de equilíbrio de fases, como mostra a figura 1 abaixo (1). 
 
Figura 1 – a) Diagrama Fe-C com maior escala de % de carbono. b) Diagrama Fe-C com menor 
escala de % de carbono. 
 
Fonte: (1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
2 OBJETIVOS 
Verificar e comparar as microestruturas de amostras de ligas ferrosas por 
meio da técnica metalográfica de micrografia, seguindo as normas ASTM. 
 
 
 
 
7 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 MATERIAIS 
Para a realização da prática de micrografia foram utilizadas 6 amostras 
metálicas, sendo elas os aços SAE 1006, SAE 1020, SAE 1045, SAE 1080 e também 
conexão FoFo e disco de freio. Para o lixamento, utilizou-se a sequência de lixas com 
granulometria de 240 mesh até a última de 1500 mesh, além de água destilada e da 
máquina politriz. Para o polimento utilizou-se as suspensões de alumina de 1µm e 
0,3µm, pano para polimento, vidro relógio e nital 2% para realizar o ataque, assim 
como, secador e álcool etílico para a secagem. Realizou-se as fotos das amostras no 
microscópio óptico Olympus EX51, além dos devidos equipamentos de segurança 
(EPI). 
3.2 MÉTODOS 
Primeiramente foi realizado o lixamento, foi preparado 6 amostras em lixas de 
granulometria de 240 mesh. Após obter-se uma superfície com alinhamento de riscos, 
virou-se a amostra em 90° e passou-se para a lixa seguinte sendo essa de 320 mesh, 
assim por diante até chegar na última lixa de 1500 mesh. Devido a problemas como 
arredondamento, utilizou-se 6 amostras já preparadas porem com superfície com 
certa oxidação, sendo cada grupo responsável por 2, e passou-se cada uma delas 
apenas na últimalixa de 1500, descartando as amostras iniciais. Sendo assim temos 
que a norma ASTM E 3 - 01 Standard Guide for Preparation of Metallographic 
Specimens não teve o devido seguimento, além disso ao final de cada amostra, lavou-
as com álcool etílico e realizou-se a secagem com o auxílio de um secador (3). 
Os polimentos das amostras metálicas também foram realizados com base na 
norma ASTM E 3 - 01, onde cada uma delas foi polida primeiramente com uma 
suspenção de alumina de 1µm e, em seguida, com uma suspenção de 0,3µm. Além 
disso, a norma recomenda um manuseio para o polimento com movimentos rotativos 
contra o disco da politriz, com o lubrificamento correto dos discos, para se obter 
melhores resultados. 
Para a realização do ataque químico após o devido preparo das amostras, é 
necessário conhecer a fica MSDS do reagente utilizado, que no caso desta prática foi 
o nital 2%. Após o conhecimento das normas de segurança, realizou-se o ataque 
químico que durou aproximadamente alguns segundos, que já foi o suficiente para a 
8 
 
perda do brilho das amostras. Após entrar em contato com o nital, as amostras foram 
lavadas e secadas rapidamente para evitar a queima da superfície (4). 
Após sofrerem o ataque químico, as 6 amostras metálicas foram levadas para 
o microscópio óptico Olympus EX51 e realizou-se as capturas das imagens de cada 
superfície, seguindo as especificações da norma ASTM E 7. Para melhor análise dos 
resultados, ajustou-se corretamente o brilho e foco do aparelho para uma imagem 
mais nítida, assim como, é indicado um aumento na lente que seja ideal para a 
visualização da microestrutura (5). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
4.1 REALIZAÇÃO DA PRÁTICA CONFORME AS NORMAS TÉCNICAS 
Durante a realização da prática, foram propostas pelo devido roteiro de 
práticas normas técnicas para realização do experimento de micrografia, dispostas 
pela American Society for Testing and Materials. Com relação a elas, é realizado a 
analise se as mesmas foram seguidas de maneira correta. 
A seleção da amostra foi realizada de acordo com a intenção do exame 
metalográfico, como o objetivo era realizar uma análise mais geral, foi escolhida as 
amostras que apresentavam uma maior probabilidade de revelar variações da 
microestrutura. Por conveniência as amostras escolhidas não apresentavam mais que 
12-15 mm (3). 
O embutimento foi realizado utilizando resina moldável de poliéster um 
material que não reage eletroliticamente com a espécie, sendo a resina vazada em 
um molde de plástico com formato circular, onde as devidas resinas e amostras foram 
deixadas em um vidro para que fossem curadas além disso, se fez necessário revestir 
o vidro com um fixador para que a resina não escoasse entre a parte de baixo do 
molde e o a superfície do vidro (3). 
Durante a etapa de lixamento, foi realizado uma maior pressão nas ligas mais 
duras do que nas mais suaves. No polimento ocorreu a subdivisão em duas etapas, 
sendo o tipo e tamanho dos abrasivos de polimento ditados pela dureza da amostra 
sendo necessário uma relação mínima entre o tempo e a força para evitar ao máximo 
a probabilidade de se gerar fatores que prejudicassem a análise da microestrutura, 
tais esses como riscos fora do sentido de usinagem e arredondamento dos corpos de 
prova (3). 
A etapa de lixamento apresentou problemas devido ao não seguimento do 
indicado a cima. 
O ataque a superfície devidamente preparada foi realizado utilizando luvas, 
jaleco e óculos de proteção como sugerido pela norma ASTM 407 – 99. Sendo o 
ataque realizado utilizando nital 2%, pois foi o reagente observado na tabela que se 
enquadrava melhor para se obter os resultados necessários. Deixando a superfície 
em contato apenas por alguns segundos com o reagente até se observar uma 
superfície com menor brilho que a superfície antes do ataque. Sendo que foi realizado 
a limpeza cuidadosamente ao final de cada etapa como prescrito pelas normas 
técnicas (3, 4). 
10 
 
4.2 AÇOS HIPOEUTETÓIDES 
O Aço SAE 1006 é classificado como um aço hipoeutetóide considerado com 
baixo teor de carbono, a temperatura ambiente se apresenta na forma de ferrita de 
estutura CCC e pertita, sendo essa caracterizada por lamelas alternadas de ferrita e 
cementita. O resfriamento lento a partir de altas temperatura torna viável a 
visualização da transformação de austenita de estrutura CFC em ferrita de estrutura 
CCC, como resultado dessa baixa taxa de resfriamento a austenita remanescente se 
torna cada vez mais concentrada de carbono fazendo com que abaixo de 727°C o aço 
hipoeutetóide passa a se dividir em ferrita e cementita. Já a transformação de 
austenita em ferrita ao atingir a temperatura de 727°C é brusca e repentina, para se 
assumir diferentes posições acabam se dispondo de maneira característica, lamelas 
alternadas e delgadas (2). 
 
Figura 2 – Aço SAE 1006. 
 
Fonte: Os autores. 
 
A composição nominal do aço SAE 1006 é de 0,06%, pela figura 2 pode-se 
observar uma distribuição heterogênea de perlita, com regiões com maiores 
concentrações. Sendo que as partes claras da microestrutura desse aço é ferrita 
proeutetóide e as partes mais escuras sendo cementita (6). 
11 
 
O aço SAE 1020 apresenta uma composição nominal de 0,2% de carbono, 
quando comparado com o aço SAE 1006 apresenta uma maior quantidade de perlita, 
porem mesmo assim não foi suficiente para observar as lamelas alternadas de ferrita 
próeutetóide de estrutura CCC e cementita. Pode observar pela figura 3 de micrografia 
a presença de alguns pontos, sendo esses inclusões geradas através do ataque 
metalografico (6). 
 
Figura 3 – Aço SAE 1020. 
 
Fonte: Os autores. 
 
O aço SAE 1045 apresenta uma composição nominal média 0,45% de 
carbono, com relação aos outros dois aços discutidos anteriormente apresenta uma 
porção escura muito maior, ou seja, presença maior de pertita relacionado com a 
maior porcentagem de carbono do que ferrita proeutetóide representado pela fase 
clara disposto na figura 4 de micrografia. Porém, ainda assim, apresenta um teor de 
carbono inferior ao ponto eutetóide, relacionado a isso classifica-se como um aço 
hipoeutetóide. 
 
 
 
 
12 
 
Figura 4 – Aço SAE 1045.
 
Fonte: Os autores. 
 
4.3 AÇO HIPEREUTETÓIDE 
O aço SAE 1080 é classificado como um aço hipereutetóide, devido ao 
percentual de carbono nominal de 0,8%, ou seja, superior ao valor de um aço 
eutetóide. Sua microestrutura é formada por cementita e perlita, durante o 
resfriamento a austenita começa a se transformar em cementita até atingir a 
temperatura de 727°C, sendo que a austenita que permaneceu chamada na literatura 
de remanescente se transforma em ferrita, dando assim origem ao microconstituinte 
perlítico, característico por lamelas alternadas de ferrita e cementita (2). 
Um fator que pode alterar a imagem da microestrutura é a temperatura de 
austenitização desses aços, com percentual maior que 0,77% de carbono, a 
temperatura é ajustada para que não haja a austenitização completa, e 
posteriormente, formação de cementita em rede, nos contornos de grão, fato esse que 
quando realizado o ataque ele se confunde gerando imagens pontos escuros nessas 
regiões (1). 
 
13 
 
Figura 5 – Aço SAE 1080 
 
Fonte: Os autores. 
 
 
A figura 5 mostra a microestrutura desse aço, onde é observado a presença de 
pontos escuros, sendo esses cementita pró-eutetóide. Com relação ao 
microconstituinte perlítico, para uma melhor análise de suas lamelas alternadas de 
ferrita de estrutura CCC e cementitacomposto intermetálico Fe3C, uma imagem da 
microestrutura com maior ampliação seria o mais indicado. 
4.4 FERROS FUNDIDOS 
O ferro fundido conexão FoFo, é mostrado na figura 6 e pode-se observar que 
a grafita apresenta uma morfologia um tanto quanto esférica, porém, percebe-se que 
o processo de nodularização não foi completo em algumas regiões, fato esse que se 
deve a algumas regiões não apresentarem esse formato esférico. A grafita na forma 
esferoidal é obtida pela adição de alguns elementos como magnésio e césio, onde a 
adição deles deve ser controlada, para se produzir a forma desejada da grafita e 
também minimizar o efeito dos elementos que interferem no processo mudando a 
morfologia como observado nesse ferro fundido (1, 2). 
14 
 
Figura 6 – Conexão FoFo. 
 
Fonte: Os autores. 
 
A nodularização de ligas ferrosas, ocorrem com as ligas no estado líquido, 
onde ocorre a adição de magnésio em pequenas quantidades, levando em conta que 
se deve ter o controle de algumas variáveis como, composição, temperatura, tempo e 
a sua taxa de resfriamento (1). 
Quando as condições de composição química e de velocidade de 
resfriamento são propícias à solidificação do eutético de equilibro, forma-se grafita, 
sendo que a morfologia mais comum da fase grafita é de lamelas, caso esse do disco 
de freio, mostrado na figura 7, apresentada na página seguinte (1). 
 
15 
 
Figura 7 – Disco de freio.
 
Fonte: Os autores. 
 
Pode-se observar algumas regiões em que temos o desaparecimento dos 
veios da grafita sendo que nessas regiões ocorreu a oxidação, nelas é gerado um 
aumento de volume, mais conhecido como “inchamento”. Ocorre através da reação 
do oxigênio com a grafita, formando CO e CO2 (1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
5 CONCLUSÕES 
Os procedimentos realizados na devida pratica não seguiram fielmente as 
normas técnicas E 3 - 01, apenas a norma E 407 – 99 foi seguida corretamente. 
Durante a etapa de lixamento constatou-se problemas com os corpos de provas, que 
se encontravam arredondados, sendo necessário a troca deles por amostras já 
preparadas. 
Concluiu-se que para os diferentes ferros fundidos, obteve-se uma diferença 
muito grande de morfologia, sendo que na conexão Fofo observou-se uma morfologia 
nodular, enquanto no disco de freio obteve-se uma morfologia da grafita na forma de 
veios e precipitados. 
Já para os diferentes aços pode-se realizar a análise com relação a teor de 
carbono, sendo que o aço SAE 1080 foi classificado como hipereutetóide e os demais 
aços SAE 1006, 1020 e 1045 foram classificados como hipoeutetóides. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
REFERÊNCIAS 
1 COLPAERT, H. Metalografia de Produtos Siderúrgicos Comuns. 4ª. ed. São 
Paulo: Edgard Blucher, 2002. 651p. 
2 CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos: características gerais, tratamentos 
térmicos, principais tipos. 7ª ed. São Paulo: Associação Brasileira de Metais, 2002. 
504p. 
3 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. E 3 – 01: Standard Guide 
for Preparation of Metallographic Specimens. West Conshohocken: ASTM, 2011. 
12p. 
4 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. E 407 - 99: Test Methods 
for Microetching Metals and Alloys. West Conshohocken: ASTM, 1999. 21p. 
5 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. E 7- 03: Terminology 
Relating to Mettalography. West Conshohocken: ASTM, 2001. 29p. 
6 ADAMS, L. B.et al. Metallography: An Introduction In: ASM Metals Handbook – 
Metallography and Microstructures. ASM International, 2004 v. 9, 1627p.