1) O documento descreve os procedimentos metalográficos para análise de amostras metálicas, incluindo corte, embutimento, lixamento, polimento e ataque químico. 2) É possível determinar a classificação e composição de aços e ferros fundidos através da análise metalográfica. 3) Diferentes formas de grafite nos ferros fundidos determinam suas características e aplicações.
1. 1. Introdução
Este relatório trata do preparo metalográfico, para a análise óptica de
amostras metálicas, visualizando sua microestrutura, na qual podemos definir
as suas respectivas fases. Com a comparação através de normas podemos
ainda classificar os tipos de grafitas no caso dos ferros fundidos cinzentos, bem
como definir tamanho de grãos para o aço SAE 1020 e tamanhos da grafita
para o ferro fundido nodular.
2. Procedimento Experimental
2.1. Corte
Os corpos-de-prova foram seccionados com discos de Carbeto de Silício
(SiC), em uma cortadeira elétrica da marca DISCOTON-2, com dimensões de
corte de aproximadamente de 12 mm, tendo os formatos circulares,
retangulares e quadradas, a fim de facilitar sua identificação.
2.2. Embutimento
Foi utilizado o processo de embutimento á quente, na prensa mecânica
LaboPress-1, utilizando resina fenólica do tipo multifast, também conhecida
como baquelite. A pressão aplicada foi de 15 kN por um período de 5 minutos e
posteriormente resfriado em água por 5 minutos. Diferentes colorações foram
utilizadas, para juntamente com os formatos de cortes diferentes, auxiliar na
identificação.
2.3. Lixamento
Nesta etapa lixas de Carbeto de Silício (SiC) foram utilizadas, por terem
uma boa resistência ao desgaste e não formar ondulações quando na
utilização de água. As seguintes seqüências de lixas foram utilizadas: #320,
#500, #800 e #1000, sendo que esta numeração corresponde á quantidade de
2. partículas por inch2, sendo assim quanto maior for a numeração mais fino será
os riscos de corte.
Durante o lixamento as amostras ao serem trocadas de lixas foram
lavadas em água corrente e rotacionadas a 90°, conforme a figura 01.
Figura 01: Orientação de rotação para o lixamento.
2.4. Polimento
Politrizes rotativas LaboPol-21 da marca Struers foram utilizadas para
realizar o polimento e utilizou-se como abrasivo polidor a alumina (Al2O3), com
granulometria de 1µm e pano de feltro VELTEX da marca BUEHLER. Durante
este processo as amostras sofreram movimentos circulares com sentido
contrário ao sentido de rotação do disco, a fim de evitar alguns aspectos
inconvenientes conhecidos como rabos de cometa, ficando as amostras em um
tempo necessário para eliminar completamente os riscos da superfície.
2.5. Ataque Químico
Tanto para os aços ao carbono, como para os ferros fundidos, o Nital,
cuja composição corresponde a 98% de ácido nítrico e 2% de álcool etílico, foi
o utilizado.
O ataque é feito por imersão da amostra em um recipiente (relógio de vidro)
com o reagente, durante um período necessário para que ocorra a revelação
da microestrutura do material, este tempo de contato deverá ser o suficiente
para que o aspecto brilhante desapareça, ou seja, que a amostra fique fosca,
sem que prevaleça o ataque excessivo (queima), o qual exigirá um novo
polimento
2.6. Análise Óptica
3. As micrografias foram geradas em um microscópio óptico, com o auxílio
do analisador de imagens OMNIMET, da empresa BUEHLER, utilizando-se as
objetivas com ampliações de 50x, 100x, 200x, 500x e 2500x.
3. Resultados e Discussão
A seguir são apresentadas as micrografias obtidas para cada material.
3.1 Aço 1020:
Figura 01: Micrografia SAE 1020. Ampliação 50x.
4. Figura 02: Micrografia SAE 1020. Ampliação 100x.
Figura 03: Microestrutura SAE 1020. Ampliação 200x.
5. Perlita
Ferrita
Figura 04: Micrografia SAE 1020. Ampliação 500x.
Nos aços SAE 1020, podemos observar as fases (Ferrita e Perlita), presentes
neste material, bem como os contornos de grãos.
Tamanho dos grãos aço 1020:
25,19 20,51 23,13 25,26 23,38 26,92 32,84 21,72 24,40 30,94
28,19 44,15 23,05 28,77 22,20 29,22 24,63 26,02 32,03 33,53
Tamanho médio: 27,30 µm
Desvio padrão: 5,50
3.2 Aço 1045:
7. Figura 06: Micrografia SAE 1045. Ampliação 100x.
Figura 07: Micrografia SAE 1045. Ampliação 200x.
8. Figura 08: Micrografia SAE 1045. Ampliação 2500x.
Nos aços SAE 1045, podemos observar as fases (Ferrita + Perlita), presentes
neste material.
3.3 Aço 1060:
Figura 09: Micrografia SAE 1060. Ampliação 50x.
9. Figura 10: Micrografia SAE 1060. Ampliação 100x.
Figura 11: Micrografia SAE 1060. Ampliação 200x.
10. Figura 12: Micrografia SAE 1060. Ampliação 2500x.
No aço SAE 1060, podemos observar o aumento de carbono em relação às
outras duas amostras, este aço possui 0,6% de carbono.
3.4 Ferro fundido (cinzento):
Figura 13: Micrografia FoFo Cinzento. Ampliação 50x.
11. Figura 14: Micrografia FoFo Cinzento. Ampliação 100x.
Figura 15: Micrografia FoFo Cinzento. Ampliação 200x. Sem Ataque.
Figura 16: Micrografia FoFo Cinzento. Ampliação 50x. Com Ataque.
12. Figura 17: Micrografia FoFo Cinzento. Ampliação 100x. Com Ataque.
Figura 18: Micrografia FoFo Cinzento. Ampliação 200x. Com Ataque.
13. Figura 19: Micrografia FoFo Cinzento. Ampliação 2500x. Com Ataque.
Para o ferro fundido cinzento, pode-se classificar a sua grafita sendo do tipo B,
em comparação com a norma ASTM-A247, na qual apresenta veios com
disposição radial em torno de núcleos com aspecto eutético. Este material
apresenta ainda uma matriz perlítica.
3.5 Ferro fundido (vermicular):
14. Figura 20: Micrografia FoFo Vermicular. Ampliação 50x. Sem Ataque.
Figura 21: Micrografia FoFo Vermicular. Ampliação 100x. Sem Ataque.
15. Figura 22: Micrografia FoFo Vermicular. Ampliação 200x. Sem Ataque.
Figura 23: Micrografia FoFo Vermicular. Ampliação 50x. Com Ataque.
Figura 24: Micrografia FoFo Vermicular. Ampliação 100x. Com Ataque.
16. Figura 25: Micrografia FoFo Vermicular. Ampliação 200x. Com Ataque.
Figura 26: Micrografia FoFo Vermicular. Ampliação 2500x. Com Ataque.
17. Para o ferro fundido vermicular pode-se classificar a forma da grafita como
compacta. Esse material apresenta uma matriz de ferrita.
3.6 Ferro fundido (nodular):
Figura 27: Micrografia FoFo Nodular. Ampliação 50x. Sem Ataque.
Figura 28: Micrografia FoFo Nodular. Ampliação 100x. Sem Ataque.
18. Figura 29: Micrografia FoFo Nodular. Ampliação 200x. Sem Ataque.
Figura 30: Micrografia FoFo Nodular. Ampliação 50x. Com Ataque.
19. Figura 31: Micrografia FoFo Nodular. Ampliação 100x. Com Ataque.
Figura 32: Micrografia FoFo Nodular. Ampliação 50x. Com Ataque.
20. Figura 33: Micrografia FoFo Nodular. Ampliação 2500x. Com Ataque.
Para o ferro fundido Nodular, cuja sua matriz é do tipo ferrítica, pode-se
classificar sua grafita sendo, tamanho 6, em comparação com a norma ASTM-
A247, na qual apresenta em media 890 nódulos por mm².
4. Conclusão
Com base nos resultados apresentados, as principais conclusões do presente
trabalho são as seguintes:
1) Através da analise metalográfica é possível determinar a classificação
dos aços e sua composição física, química e mecânica.
2) Os aços estudados foram classificados de acordo com suas normas
mostrando-se compatível com as mesmas.
21. 3) Os ferros fundidos apresentam diferentes formas de grafita, essa
diferença determina a sua característica principal e a sua ideal
aplicação.
5. Referências
SILVA, Ubiraja Marques de Carvalho e. Técnicas e procedimentos na
metalografia prática: preparação de corpos de prova para exames
metalográficos. São Bernardo do Campo: I Rossi, 1978.
COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 4ª
edição – São Paulo: Edgard Blucher, 2008.
