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 \u2013 Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 \u2013 E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas \u2013 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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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 \u2013 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))
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))..
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