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PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS Versão-2.1

Regis Almir Rohde

Setembro de 2008

LEMM Laboratório de Ensaios Mecânicos e Materiais
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Metalografia 2

1. INTRODUÇÃO3
1.1. ENSAIO METALOGRÁFICO3
1.1.1. Macrografia3
1.1.2. Micrografia3
2. OBJETIVO3
3. DEFINIÇÕES3
3.1. CORPO DE PROVA3
3.1.1. Corpo de prova embutido3
3.1.3. Corpo de prova não embutido4
4. CORTE4
4.1. Disco de corte4
5. EMBUTIMENTO7
6. -LIXAMENTO9

Sumário 6.1. Lixa 10

7. POLIMENTO1

7.2. Politriz 13

8. ATAQUE QUÍMICO13
8.1. Limpeza e secagem14
8.2. Métodos de ataque sem modificação da superfície preparado-ópticas14
8.3. Métodos de ataque com modificação da superfície preparada15
9. MICROSCÓPIO PARA ANÁLISE METALOGRÁFICA18
9.1. ELEMENTOS QUE COMPÕEM O MICROSCÓPIO19
9.2. PRINCÍPIO DA FORMAÇÃO DA IMAGEM20

12. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ......................................................... 23

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Metalografia 3

1. Introdução

O controle de qualidade de um produto metalúrgico pode ser estrutural e dimensional. O segundo preocupa-se em controlar as dimensões físicas de um determinado produto, denominado Metrologia. O primeiro preocupa-se com o material que forma a peça, sua composição, propriedade, estrutura, aplicação, etc. Pode ser: físico, químico, metalográfico e especial.

1.1. Ensaio metalográfico Procura relacionar a estrutura íntima do material com as suas propriedades físicas, com o processo de fabricação, com o desempenho de suas funções e outros. Pode ser: Macrográfico e Micrográfico.

1.1.1. Macrografia Examina o aspecto de uma superfície após devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu intermédio tem-se uma idéia do conjunto, referente à homogeneidade do material, a distribuição e natureza das falhas, impureza e ao processo de fabricação.

1.1.2. Micrografia Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, onde se pode observar e identificar a granulação do material, a natureza, a forma, a quantidade, e a distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões.

2. Objetivo

Este procedimento prescreve os conceitos gerais aplicados na preparação do corpo de prova para análise microscópica. Aplica-se a todos os materiais e produtos metálicos ferrosos. As técnicas metalográfico dos não-ferrosos são, em princípio, semelhantes às utilizadas nas ligas ferrosas, por exemplo, aços e ferros fundidos, exigindo, entretanto, preparação mais meticulosa, alicerçadas na total atenção, paciência e imaginação do preparador.

3. Definições

3.1. Corpo de prova Parte do material ou produto com forma e dimensões especifica da superfície a ser analisada podendo está ser embutida ou não. 3.1.1. Corpo de prova embutido

O embutimento é de grande importância para o ensaio metalograficos, pois alem de facilitar o manuseio de peças pequenas, evita que amostras com arestas rasguem a lixa ou o pano de polimento; bem como o abaulamento durante o polimento. Existem dois tipos de embutimento o embutimento a frio e o embutimento a quente.

3.1.2. Corpo de prova embutido a quente

No embutimento a quente, a amostra a ser analisada é colocada em uma prensa de embutimento com uma resina, sendo que o mais comumente utilizado é a baquelite; de baixo custo e dureza relativamente alta. A Figura 1 mostra o corpo de prova embutido.

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Metalografia 4

Figura 1 - Corpo de prova embutido a frio a esquerda e a quente a direita.

No embutimento a frio a amostra é colocada em um molde que é preenchido com resinas sintéticas de polimerização rápida. 3.1.3. Corpo de prova não embutido

É o corpo de prova cujas dimensões da superfície a analisar são suficientemente grandes a ponto de não ser necessário o embutimento (Figura 2).

Figura 2 - Corpo de prova não embutido. 4. Corte

Às vezes é necessário particionar o corpo de prova para obterem-se amostras que servirão para análise metalográfica. Operações mecânicas como torneamento plainamento e outras, impõem severas alterações microestruturais devido ao trabalho mecânico a frio. O corte abrasivo oferece a melhor solução para este seccionamento, pois elimina por completo o trabalho mecânico a frio, resultando em superfícies planas com baixa rugosidade, de modo rápido e seguro. O equipamento utilizado para o corte conhecido como “cut-off”, ou policorte, com discos abrasivos intensamente refrigerados (evitando deformações devido ao aquecimento)a relativas baixas rotações é largamente utilizado nos laboratórios metalograficos.

4.1. Disco de corte Consistem de discos abrasivos finos (normalmente de alumina ou oxido de silicato), agregados com borracha ou outro aglomerante qualquer.

Quando utilizados com ligas “moles” (como alumínio, cobre bronze. Etc.) os discos se tornam prematuramente empastados, devendo ser retirados a camada mais externa dos discos evitando diminuição do rendimento reduzido devido a uma serie de fatores, dentre eles:

1-dureza do aglomerante 2-Dureza do material da amostra. 3-Tamanho e a velocidade do disco abrasivo. 4- A potencia do motor

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Metalografia 5

5-Pressão aplicada pelo disco sobre a amostra. 6-Vibração do equipamento de corte. Utilizam-se discos específicos em função da dureza do material a cortar. A Figura 3 ilustra alguns tipos de disco existentes.

Figura 3 – Alguns tipos de discos de corte existentes.

A escolha e localização da seção a ser estudada dependem basicamente da forma da peça e dos dados que se deseje obter ou analisar a mesma. Em geral, é efetuado o corte longitudinal ou o corte transversal na amostra. O corte longitudinal permite verificar:

Se a peça é fundida, forjada ou laminada; Se a peça foi estampada ou torneada; A solda de barras;

A extensão de tratamentos térmicos superficiais, etc. O corte transversal permite verificar:

A natureza do material; A homogeneidade; A forma e dimensões das dendritas;

A profundidade de têmperas, etc.

O seccionamento da amostra deve ser efetuado de tal maneira que não complique as operações subseqüentes. Entre os métodos de corte o que mais se adapta para o ensaio metalográfico é o corte por abrasão a úmido. Neste caso, os discos de corte são classificados quanto à dureza dos grãos abrasivos.

De uma maneira geral, para materiais moles de baixo carbono, utilizam-se discos duros e para materiais duros, utilizam-se discos moles. Para FoFos e aços até 0,45%C utiliza-se o disco 3045 (30 a 45 HRc). Aço com tratamentos térmicos e dureza superficial usa-se o disco 4560 (45 a 62 HRC), conforme Tabela 1.

Tabela 1 – Tipos de discos de corte e materiais indicados para o corte.

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Metalografia 6

Tipo de material Disco struers

Materiais super duros, com dureza maior ou igual a 50 HRC. 01 - TRE

Materiais duros e secções grandes, com dureza entre 50 e 35

HRC. 02 - TRE

Para uso geral em aços e ferro fundidos, principalmente dentro da faixa de 330 a 140 HB. 03 - TRE

Para aços moles, na faixa abaixo de 230 HB. 04 - TRE

Para tubos em geral, com qualquer seção. 05 - TRE Disco delgado, para cortes delicados. 07 - TRE

Usa-se, ainda, para metais não ferrosos, o disco 06 – TRE da Struers. Durante a operação de corte, deve-se ter o máximo de cuidado para não modificar a estrutura da amostra. O corte nunca deve ser contínuo, de modo que não ocorra excessivo aquecimento (acima de 100º C) por falta de penetração do refrigerante. Deve-se evitar a rebarba no final do corte para que não dificulte o embutimento, daí a necessidade de usar o disco adequado conforme o material a ser cortado. A Tabela 2 sintetiza os principais defeitos observados nas operações de corte e aponta as principais causas.

Tabela 2 – Defeitos e possíveis causas durante a operação de corte. 4.2. Procedimento para o corte

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