Análise de Falhas -  Cap. VI
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Análise de Falhas - Cap. VI

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Prof. Luiz Cláudio Cândido

ANÁLISE DE FALHAS

(Parte VI)

Prof. Leonardo Barbosa Godefroid

candido@em.ufop.br leonardo@demet.em.ufop.br

METALURGIA MECÂNICA

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

Universidade Federal de Ouro Preto

Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

Universidade Federal de Ouro Preto

Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

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Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

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PPAARRTTEE IIII

TTÉÉCCNNIICCAASS DDEE AANNÁÁLLIISSEE

CCaappííttuulloo SSeeiiss::

AAnnáálliisseess FFrraaccttooggrrááffiiccaass

 MMiiccrroossccooppiiaa EElleettrrôônniiccaa ddee VVaarrrreedduurraa

 MMiiccrroossccooppiiaa EElleettrrôônniiccaa ddee TTrraannssmmiissssããoo

ANÁLISE DE FALHAS

Análises Fractográficas

6.1 - Introdução

FFiigguurraa 66..11 -- CCoommppaarraaççããoo eennttrree aass ddiiffeerreenntteess ttééccnniiccaass ddee aannáálliisseess eemm tteerrmmooss ddee aauummeennttoo..

MEV

Breve Histórico

M. Knoll (1935) - A microscopia eletrônica de varredura. Descrição e
concepção do MEV.

Von Ardenne (1938) - Construção do primeiro microscópio eletrônico
de transmissão.

Laboratórios da RCA (1942) - usado o detector de elétrons secundários
para obtenção da imagem.

Cambridge Scientific Instrument (1965) - primeiro MEV comercial.

MEV

Aspectos da Técnica

Versátil, usado rotineiramente para a análise microestrutural de materiais
sólidos.

O resultado é uma imagem de fácil interpretação.

Em relação ao microscópio ótico possui alta resolução, na ordem de 200
Angstrons.

Comparado com o MET a grande vantagem do MEV está na facilidade
de preparação das amostras.

Elevada profundidade de foco (imagem com aparência tridimensional).

Combina análise microestrutural com microanálise química.

MEV

Detector de

elétrons

Incidência
(bombardeamento)

de elétrons

Detector de

elétrons

Detector de

fotons

Elétrons

retroespalhados
Elétrons

secundários Detector de

raios X

Catodoluminescência Raios X

Força eletromotriz

Detector de

elétrons

Elétrons

transmitidos

 Amostra

Elétrons

absorvidos

FFiigguurraa 66..22 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo ssiisstteemmaa ddee iinncciiddêênncciiaa ddee eellééttrroonnss nnaa ssuuppeerrffíícciiee ddee uummaa aammoossttrraa,, ssuuaass

ccoonnsseeqqüüêênncciiaass ee oo pprriinnccííppiioo ddaa mmiiccrroossccooppiiaa eelleettrrôônniiccaa..

 Feixe de elétrons

Superfície da amostra

Zona de emissão de

elétrons secundários

Zona de emissão de

elétrons retroespalhados
Zona de geração de raios - X

característicos

FFiigguurraa 66..33 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddaa iinntteerraaççããoo ddee uumm ffeeiixxee ddee eellééttrroonnss ccoomm aa aammoossttrraa mmoossttrraannddoo aa pprrooffuunnddiiddaaddee ddee

ppeenneettrraaççããoo ((pp))..

Interação do feixe de elétrons com a

superfície da amostra

Fonte de elétrons secundários

Fonte de elétrons retroespalhados

Fonte de raios-X

Feixe de elétrons incidente

amostra

Energias liberadas pela interação feixe - amostra

(a) Elétrons Retroespalhados

(b) Elétrons Secundários

Interação elástica

Mudança de direção sem

considerável perda de energia

cinética

Interação anelástica

Transferência de energia

do elétron primário para

o átomo

Energias liberadas pela interação feixe - amostra

(c) Fótons – raios-X
(d) Elétrons Auger

Formação de elétrons retroespalhados e secundários

SEI Elétrons secundários de alta resolução

SEII Elétrons secundários de baixa resolução

BSE Elétrons retroespalhados

B Elétrons primários

Formação de elétrons retroespalhados e secundários

6.2 - Microscopia Eletrônica de Varredura

(a)

Figura 6.4 - Representações esquemáticas do princípio de funcionamento de um MEV.

Canhão de
elétrons

 Feixe de elétrons

 Primeira lente
condensadora

 Segunda lente
condensadora

Gerador de
varredura
condensa
dora Bobina de varredura

 Lente objetiva

 Amostra

Sistema de coleta de

elétrons

Amplificador

de sinal

Sistema

de vácuo
Tubo de raios

catódicos

(b)

 Abertura

Incidência
de feixe

de elétons

 Amostra

 Coletor de elétrons

 Cintilador

Para o amplificador

 Fotomultiplicador

Elétrons

secundários

 Gaiola de Faraday

 Tubo de luz

 Lentes eletrostáticas

FFiigguurraa 66..55 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo ssiisstteemmaa ddee ccoolleettaa ddee eellééttrroonnss eemm uumm MMEEVV..

6.2 - Microscopia Eletrônica de Varredura

Construção de imagem e varredura da amostra

Um feixe de elétrons de alta energia é focalizado em um ponto da amostra,

causando a emissão de elétrons com grande espalhamento de energia que são

coletados por um detector e amplificados para fornecer sinal elétrico; este sinal é

usado para modular a intensidade do feixe de elétrons em tubo de raios catódicos

(TRC).

Preparação de Amostras

Metalização de amostras não condutoras com finalidade de aterramento

para evitar efeito de carregamento e imagens insatisfatórias; melhorar o

nível de emissão de elétrons.

Técnicas de recobrimento:

deposição de íons

evaporação de carbono

Metalizador - UFOP

(a)

(a´)

((bb)) ((cc))

FFiigguurraa 66..66 -- MMiiccrroossccóóppiioo eelleettrrôônniiccoo ddee vvaarrrreedduurraa mmooddeelloo JJEEOOLL 55550000 ddaa EEssccoollaa ddee MMiinnaass//UUFFOOPP ((aa));; ppoorrttaa aammoossttrraa ccoomm 33 CCPPss

ffrraattuurraaddooss eemm eennssaaiiooss ddee ttrraaççããoo ((bb));; ssiisstteemmaa ddee aabbeerrttuurraa ddaa ccââmmaarraa oonnddee oo ppoorrttaa aammoossttrraa éé ccoollooccaaddoo ppaarraa aannáálliisseess aappóóss

eexxeeccuuççããoo ddee vvááccuuoo ((cc))..

((bb)) ((cc))

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((bb)) ((cc))

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ffrraattuurraaddooss eemm eennssaaiiooss ddee ttrraaççããoo ((bb));; ssiisstteemmaa ddee aabbeerrttuurraa ddaa ccââmmaarraa oonnddee oo ppoorrttaa aammoossttrraa éé ccoollooccaaddoo ppaarraa aannáálliisseess aappóóss

eexxeeccuuççããoo ddee vvááccuuoo ((cc))..

Eixo de articulação de carreta transportadora, com início de fratura por fadiga,e rasgamento final por tração.

INFORMAÇÕES OBTIDAS A PARTIR DA ANÁLISE VISUAL E MEV

INFORMAÇÕES OBTIDAS A PARTIR DA ANÁLISE VISUAL E MEV

FFiigguurraa 66..77 -- MMiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa ddee uumm aaççoo iinnooxxiiddáávveell 1188%%CCrr--11%%MMoo ffrraattuurraaddoo ppoorr iimmppaaccttoo aa 2255
oo
CC,, pprreesseennççaa ddee

ffaacceettaass ddee