Metalografia Ótica

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Universidade Federal dos Vales de
Jequitinhonha e Mucuri
Ciência e Tecnologia dos Materiais
Metalografia Ótica
André Felipe Alves Alencar
Diamantina - MG
Abril de 2021
Sumário
1 Objetivo 4
2 Introdução 4
3 Metalografia com Microscopia Ótica 5
3.1 Microscopia Ótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2 Preparação de Amostras (Lixa e Polimento) . . . . . . . . . . 6
3.3 Ataque da Superf́ıcie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
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Lista de Figuras
1 Representação esquemática das técnicas de iluminação: a)
Obĺıquo, b) Paralelo e c) Campo escuro. Fonte: (COLPA-
ERT; COSTA et al., 2008) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Visualização das falhas mais comuns do polimento: A) Come-
tas, B) Manchas Marrom, C) Auréolas. Fonte: (COLPAERT;
COSTA et al., 2008) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3 a) Contraste entre grãos é obtido devido à diferente refletivi-
dade dos grãos após o ataque qúımico, b) Ataque diferencial
entre os grãos, causando desńıvel nos contornos de grão, c) e
d) Contraste obtido pela deposição de camadas sobre determi-
nada fase ou camadas de espesura variável sobre determinadas
fases. Fonte: (COLPAERT; COSTA et al., 2008) . . . . . . . 8
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1 Objetivo
Este trabalho orientado pelo professor Carlos Ignácio, visa compreender
a técnica de especificação de materiais, Metalografia, com foco em análise
microscópica óptica. Pretende - se aprofundar nas caracteŕısticas da Metalo-
grafia Óptica, quais informações é posśıvel obter, e onde aplicá - las, descrever
os equipamentos necessários e da preparação de amostra (lixa e polimento).
O autor escolheu o aço comum, para estudar o ataque qúımico para re-
velação da microestrutura.
2 Introdução
A utilização dos metais para diferentes tarefas, com certeza foi importante
para a evolução tecnológica moderna. Os antigos adquiriram conhecimento
prático acerca do manuseio dos materiais, mas apesar do pouco conhecimento
técnico, observa - se a utilização do forjamento no século 6 e 7 A.C, o que
hoje chamamos de uma técnica de conformação mecânica.1
Conforme - visto, o homem sempre transformou os materiais em ferramen-
tas para se beneficiar, o tempo acumulou conhecimento e nos recompensou
nos tempos modernos com a Metalografia para analisar minuciosamente os
materiais e direcionar suas caracteŕısticas, qualidades, defeitos, processos de
transformação que foi submetido e posśıveis fins. Podemos dividir a metalo-
grafia em dois ramos: qualitativa e quantitativa.
A metalografia qualitativa, consiste em uma análise não profunda acerca
das caracteŕısticas das microestruturas que são resultado do encontro de
grãos. A análise qualitativa é resumida em uma lista de caracteŕısticas pre-
sentes no objeto de estudo. Através desse método é posśıvel observar traços
de processos de fabricação que alteram consideravelmente a microestrutura
do material : Fundição, Forjamento, Soldagem, Tratamentos Térmicos e Me-
talurgia do pó.
A metalografia quantitativa, consiste em quantificar as caracteŕısticas
análisadas da análise qualitativa, isto é, para caracteŕısticas tridimensionais
se utiliza a fração volumétrica, para as bidimensionais se utiliza a densidade
superficial, e para as lineares a densidade de comprimento, essas são algumas
medidas básicas que podem ser exploradas. Vale destacar, o tamanho dos
grãos pois quase todas as propriedades do aço dependem dessa medida.
1Fonte: (AZEVEDO; CAMPOS, 2007)
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3 Metalografia com Microscopia Ótica
3.1 Microscopia Ótica
O microscópio é o principal equipamento da análise. A luz viśıvel sendo
o principal mecanismo dessa tecnologia, oferece resoluções de imagens dife-
rentes para frequências de ondas diferentes. O foco, também vai depender do
comprimento de onda e da distância focal das lentes empregadas, além disso
para que se observe a superf́ıcie de uma peça totalmente em foco é necessário
que a superf́ıcie seja plana e esteja totalmente perpendicular ao eixo ótico
do microscópico. Em relação às técnicas de iluminação, podemos destacar a
obĺıqua - usada para ressaltar alguns aspectos da estrutura, paralela - mais
geral, e iluminação de campo escuro - as partes atacadas aparecem brilhantes.
Figura 1: Representação esquemática das técnicas de iluminação: a) Obĺıquo,
b) Paralelo e c) Campo escuro. Fonte: (COLPAERT; COSTA et al., 2008)
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3.2 Preparação de Amostras (Lixa e Polimento)
Como a análise será feita em escala microscópica, a obtenção da superf́ıcie
plana e polida para observação requer cuidados especiais para não danificar a
visualização da mesma. A obtenção da superf́ıcie plana é feita através de li-
xamento em lixadeiras motorizadas de Carboneto de Siĺıcio com resfriamento
e lubrificação em água. A sequência usual de lixas é : 100 ou 120 ou 180,240,
320, 400, 600, 800 e 1200. Ao mudar de abrasivo é necessário que haja uma
rotação de 90º. Pode utilizar o microscópio para verificar se o polimento está
suficientemente bom.
Após o emprego das lixas, o polimento é continuado sobre disco giratório
de felcro, sobre o qual se aplica uma leve camada de abrasivo. O polimento
é realizado através das politrizes manuais ou automáticas, esse último mais
utilizado em várias repetições e indústrias, de qualquer forma, é necessário
ter um estudo da melhor condição de pressão sob a amostra e velocidade de
rotação dos discos.
Caso a amostra aparenta um aspescto especular, é posśıvel realizar ob-
servações microscópicas de trincas, distribuição da grafita, porosidades, etc
... Em aumento entre 100 e 200 vezes, porém apenas com ataque qúımico
será posśıvel uma análise mais detalhada.
Os erros mais comuns que podem ser percebidos devido um polimento
mal feito são:
Cometas: devidos à pressão excessiva durante o polimento ou a part́ıculas
que se destacam de inclusões não - metálicas duras e quebradiças.
Manchas marrom : aparecem quando, no fim do polimento, a pressão
contra o abrasivo é fraca demais e ocorrem mais frequentemente em aços
com teor elevado de fósforo.
Auréolas escuras e heterogêneas: que aparecem geralmente quando a la-
vagem do corpo-de-prova em água, após o polimento, é muito demorada ou
não se seca logo o corpo-de-prova depois de lavado.
Além disso, após a superf́ıcie estiver polida e caso não seja feito o ataque
qúımico logo, é necessário que seja feito uma proteção contra oxidação, uma
estratégia é a conservação em uma campânula contendo cloreto de cálcio ou
śılica gel.
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Figura 2: Visualização das falhas mais comuns do polimento: A) Cometas,
B) Manchas Marrom, C) Auréolas. Fonte: (COLPAERT; COSTA et al.,
2008)
3.3 Ataque da Superf́ıcie
Em primeiro lugar, é necessário escolher o reagente que atacará o corpo-
de-prova. Posteriomente é preciso avaliar as normas de segurança e ambien-
tal. Dependo do reagente, o ataque qúımico deve ser feito logo que a mistura
seja preparada, outros podem ser estocados.
O ataque é feito agitando o corpo-de-prova com a superf́ıcie já polida
com o reagente dentro de uma cuba, o tempo médio para aços comuns é da
ordem de 5 a 15 segundos. Após o ataque é necessário que lave a amostra
imediatamente com ácool, em seguida procede a secagem com utilização de
chumaço de algodão umedecido com álcool. Uma técnica quando não é co-
nhecido o tempo necessário de ataque, é fazer breves mergulhos e analisar
no microscópio, caso necessário, repita o procedimento de ataque. A figura
3 mostra como os efeitos dos reagentes podem se manisfestar.
Como requisito para a realização dessa pesquisa, temos como exemplo
temos a solução alcalina de picrato de sódio, constitúıda de : 100 ml de
água, 25g de NaOH (ou soda a 36º Baumé) e 2g de ácido ṕıcrico utilizado
em aço comum. Esse reagente revela perlita através da coloração cementita e
colore diversos carbonetos,ataca sulfetos e revela contornos de grãos em aços
resfriados lentamente. A solução é preparada dissolvendo o ácido ṕıcrico em
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água fervente e adicionando a Soda a 36º Baumé.
Figura 3: a) Contraste entre grãos é obtido devido à diferente refletividade
dos grãos após o ataque qúımico, b) Ataque diferencial entre os grãos, cau-
sando desńıvel nos contornos de grão, c) e d) Contraste obtido pela deposição
de camadas sobre determinada fase ou camadas de espesura variável sobre
determinadas fases. Fonte: (COLPAERT; COSTA et al., 2008)
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Referências
AZEVEDO, C. R.; CAMPOS, B. A. Breve história da metalografia. Revista
Metalurgia e Materiais ABM, v. 573, 2007.
COLPAERT, H.; COSTA, A. L. V. da et al. Metalografia dos produtos
siderúrgicos comuns. [S.l.]: Editora Blucher, 2008.
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