Relatório - Micrografia (Karla Fernandes Passos - V22) docx

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<p>1</p><p>INSTITUTO FEDERAL DO SANTO</p><p>CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL</p><p>KARLA FERNANDES PASSOS</p><p>ENSAIO METALOGRÁFICO - MICROGRAFIA</p><p>Trabalho Experimental de caracterização de Aços e Ferros Fundidos</p><p>Vitória - Espírito Santo</p><p>2022</p><p>Técnico em Metalurgia – V22</p><p>2</p><p>ENSAIO METALOGRÁFICO - MICROGRAFIA</p><p>Trabalho Experimental de Aços e Ferros Fundidos</p><p>Relatório final, apresentado a</p><p>Universidade IFES, como parte das</p><p>exigências para a obtenção do título de</p><p>Técnico em Metalurgia.</p><p>Vitória, 04 de março de 2022.</p><p>BANCA EXAMINADORA</p><p>FLÁVIO ANTÔNIO DE MORAIS PINTO</p><p>Prof. (Nome do orientador)</p><p>Afiliações</p><p>FLÁVIO ANTÔNIO DE MORAIS PINTO</p><p>Prof. (Nome do professor avaliador)</p><p>Afiliações</p><p>FLÁVIO ANTÔNIO DE MORAIS PINTO</p><p>Prof. (Nome do professor avaliador)</p><p>Afiliações</p><p>3</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>A micrografia pode ser compreendida como sendo uma técnica</p><p>utilizada para facilitar o estudo da microestrutura dos materiais com o auxílio</p><p>de microscópio óptico ou eletrônico, através da observação, quantificação e</p><p>identificação de seus diversos constituintes (fases) em termos de fração</p><p>volumétrica, tamanho, distribuição, morfologia, composição química, estrutura</p><p>cristalina e textura das fases. Estas variáveis controlam as propriedades</p><p>mecânicas dos materiais.</p><p>Este trabalho foi realizado com o propósito de relatar as análises</p><p>obtidas a partir dos processos de ensaio micrográfico realizados nas peças</p><p>distribuídas pelo professor orientador. O relatório abordará todo os processos</p><p>realizados no ensaio micrográfico, que são os seguintes processos:</p><p>Lixamento, Polimento, Identificação de inclusões e estruturas antes do ataque</p><p>químico, realização do Ataque químico, e Análise micrográfica após o ataque</p><p>químico.</p><p>Objetivos: Relatar todo o processo feito para realizar a análise</p><p>micrográfica dos materiais.</p><p>SUMÁRIO</p><p>Capa.................................................................................................................1</p><p>Contracapa........................................................................................................2</p><p>Introdução..........................................................................................................3</p><p>Entrega das peças para estudo.........................................................................4</p><p>Lixamento...........................................................................................................4</p><p>Polimento com abrasivo.....................................................................................6</p><p>Análise microestrutural do Aço antes e após do ataque químico.......................9</p><p>Análise microestrutural do Ferro Fundido antes e depois do ataque químico...15</p><p>Considerações Finais.........................................................................................18</p><p>Bibliográfia..........................................................................................................19</p><p>4</p><p>Entrega das Peças para estudo</p><p>Para se dar início ao ensaio micrográfico, foram distribuídas, para cada aluno</p><p>presente, duas peças para se realizar a aula experimental: Uma peça de Aço</p><p>Carbono Comum ou ligado; e uma peça de Ferro Fundido Branco ou grafítico.</p><p>As peças dadas a mim, aluna Karla Fernandes Passos, foram:</p><p>- Uma peça de Aço Carbono Comum</p><p>- Uma peça de Ferro Fundido Cinzento</p><p>Lixamento</p><p>Após a distribuição das peças, iniciou-se a preparação das peças para</p><p>análise. O primeiro estágio de preparação das peças é a escolha da superfície para</p><p>estudo, e em seguida ocorre o lixamento da superfície escolhida para estudo.</p><p>A preparação da superfície escolhida para estudo envolve o lixamento em</p><p>lixadeiras motorizadas ou manuais, seguindo uma sequência de papéis de lixa de</p><p>carboneto de Silício (SC), com resfriamento e lubrificação ´por água.</p><p>A lixadeira usada para realizar o lixamento foi uma lixadeira manual:</p><p>Lixadeira manual</p><p>A sequência usual de lixas utilizadas, de acordo com o tipo de metais lixados,</p><p>foram: 80, 120, 240, 320, 400, e 600.</p><p>Na decorrência do lixamento, entre a mudança de lixas, as peças, por serem</p><p>peças embutidas, tinham sua direção de lixamento mudada para 90 ° a cada troca</p><p>de lixa, e passavam por limpeza no aparelho “ultrassom” para tirar resíduos do</p><p>lixamento deixado na superfície.</p><p>5</p><p>Aparelho Ultrassom</p><p>Em seguida, após a limpeza no ultrassom, era aplicado álcool líquido na</p><p>superfície, e em seguida a superfície era seca por um jato quente proveniente do</p><p>secador de cabelo. A limpeza e secagem das peças eram fundamentais para não</p><p>ocorrer a oxidação da peça trabalhada e para a peça conseguir ser examinada no</p><p>estereoscópio ótico.</p><p>.</p><p>Estereoscópio Ótico</p><p>Após passar pela examinação no Esteroscópio ótico, se caso as peças não</p><p>apresentassem mais riscos ou marcas, as mesmas seguiam para o polimento com</p><p>abrasivo.</p><p>Objetivo: O lixamento tem como objetivo, eliminar riscos e marcas mais</p><p>profundas da superfície (oxidação, rebarbas, arranhados profundos) dando um</p><p>acabamento a esta superfície, preparando-a para o polimento.</p><p>Observações: Após o lixamento das duas peças, a peça de Aço Carbono</p><p>comum, e Ferro Fundido Cinzento, foi percebido que as mesmas apresentaram uma</p><p>superfície mais lisa e plana, sem a presença de riscos ou marcas, e sem oxidação</p><p>presente.</p><p>6</p><p>Polimento com Abrasivo</p><p>As peças, após passarem pelo processo de lixamento, seguem para a etapa</p><p>de polimento com abrasivo. Para realizar a etapa de polimento, utiliza-se Politrizes</p><p>circulares contendo pratos giratórios, sobre esses pratos, panos especiais são</p><p>colocados para poder ser realizado o polimento das peças. Para umedecer esses</p><p>panos especiais, coloca-se soluções polidoras pastosas denominadas de: Abrasivos.</p><p>Máquina Politriz Metalográfica Automática</p><p>Geralmente, os abrasivos comumente empregados no processo de polimento,</p><p>são: O Abrasivo de pasta de Alumina, Abrasivo de pasta de Diamante, e em alguns</p><p>casos, é utilizado Sílica Coloidal.</p><p>O tipo de lixamento de que foi realizado anteriormente nas peças, irá</p><p>determinar qual tipo de abrasivo se deve usar. Em meu trabalho, o lixamento das</p><p>minhas peças foi finalizado nas lixas 600, portanto o abrasivo utilizado foi de pasta</p><p>de Alumina.</p><p>A etapa de polimento pode ser dividida em dois tipos:</p><p>-Polimento Inicial</p><p>-Polimento final</p><p>Na realização do polimento inicial, foi usado uma pasta de Alumina Número 4,</p><p>com a granulometria média de 1 µm:</p><p>7</p><p>Pasta de Alumina em suspensão N° 4 - 1 µm</p><p>Conforme o polimento inicial era realizado, as peças eram lavadas, secas, e</p><p>examinadas em microscópio ótico, para verificar se a superfície das peças estavam</p><p>sendo polidas de maneira correta, e para também, verificar se o polimento realizado</p><p>nas peças, estava sendo realizado de maneira correta.</p><p>Para se realizar um correto polimento na superfície das peças, deveríamos</p><p>estar cientes dos cuidados a serem tomados nesse processo, como:</p><p>● Manter a superfície da peça rigorosamente limpa;</p><p>● Fazer uma escolha adequada de material do polimento;</p><p>● Evitar polimentos demorados;</p><p>● Nunca polir peças diferentes sobre o mesmo pano de polimento, sem</p><p>antes fazer a higienização completa da Politriz para ser utilizada</p><p>novamente;</p><p>● Evitar fricção excessiva sobre a peça;</p><p>● Evitar pressão excessiva sobre a peça.</p><p>Após a orientação desses cuidados com o polimento, caso alguma</p><p>orientação fosse infringida durante o polimento, a partir da análise</p><p>microscópica, poderíamos identificar os defeitos causados antes ou depois</p><p>do polimento das peças, que são:</p><p>● Manchas marrons: São defeitos que aparecem quando, no fim do</p><p>polimento, a pressão contra o abrasivo é fraca demais, ocorrem mais</p><p>frequentemente em aços com teor elevado de Fósforo.</p><p>● Cometas: São defeitos que podem ocorrer no polimento da peça,</p><p>devido à pressão excessiva durante o polimento ou a partículas que se</p><p>destacam de inclusões não-metálicas duras e quebradiças (como</p><p>Alumina, por exemplo).</p><p>● Auréolas escuras e heterogêneas: São defeitos que aparecem</p><p>geralmente quando a lavagem do corpo-de-prova depois de lavado.</p><p>8</p><p>Após as peças polidas serem analisadas, se a superfície das mesmas não</p><p>apresentassem nenhum defeito de polimento em sua superfície,</p><p>as peças</p><p>prosseguiam para o polimento final. O polimento final, diferentemente do polimento</p><p>inicial, é feito com um outro tipo de pasta de Alumina. A pasta de Alumina utilizada</p><p>para realizar o polimento final das duas peças foi Pasta de Alumina Número 3 com</p><p>Granulometria média de 3 µm.</p><p>Pasta de Alumina em suspensão Número 3 – 0,3 µm</p><p>Objetivo: O processo de polimento de amostras, tem como objetivo, obter</p><p>uma superfície isenta de marcas, para posteriormente seguirem para análise</p><p>microscópica.</p><p>Observações: Durante o polimento das peças, pude notar que as peças, em</p><p>nenhum momento apresentaram algum defeito de polimento, e pós realizar o</p><p>polimento nas peças, pude notar que a superfície das peças ficaram com um</p><p>aspecto espelhado e com um brilho especular, sem arranhões visíveis.</p><p>9</p><p>Análise Microestrutural do Aço antes e após o ataque Químico</p><p>Com as duas peças, a de Aço e Ferro Fundido, já lixadas e polidas, as</p><p>mesmas passaram para o processo de análise microestrutural.</p><p>A análise microestrutural ou análise Metalográfica, é uma etapa da</p><p>metalografia, que visa analisar o metal sob o ponto de vista de sua estrutura, antes</p><p>de passarem para o processo de ataque químico. A partir dela, podemos identificar</p><p>as fases, constituintes, e estruturas cristalinas presentes nos materiais.</p><p>Este processo, é realizado da seguinte forma: As peças a serem analisadas,</p><p>após anteriormente passarem pelo processo de lixamento e polimento, serão</p><p>submetidas a análise em microscópio eletrônico.</p><p>Microscópio Eletrônico utilizado no ensaio</p><p>Durante o ensaio Metalográfico, duas peças foram examinadas, foram:</p><p>Peça de Aço Carbono Comum: Para realizar a análise estrutural do aço,</p><p>devemos classificar as inclusões encontradas no metal, segundo a carta padrão –</p><p>Norma ASTM E-45, com aumento de 100X. Antes da análise microscópica, foi feito</p><p>em uma folha de papel, um “croqui” da peça a ser analisada. Com o desenho feito,</p><p>foi feito a separação da peça em quatro partes, para que cada parte fosse analisada</p><p>minuciosamente, com o objetivo de identificar as inclusões presentes no metal, e</p><p>determinar também, qual inclusão presente na peça era predominante no material.</p><p>As inclusões não metálicas são impurezas presentes nos aços retidas durante</p><p>o processo de solidificação que influenciam suas propriedades conforme a</p><p>quantidade, tamanho, a morfologia e composição química.</p><p>10</p><p>Croqui da peça de Aço Carbono Comum</p><p>Para realizar a análise de inclusões, após a divisão das partes do croqui, a</p><p>amostra de Aço Carbono foi colocada sobre uma plaqueta pertencente ao</p><p>microscópio, a peça foi grudada na plaqueta com o auxílio de uma massa de</p><p>modelar, e em seguida, a amostra já grudada foi prensada para ser encaixada de</p><p>forma plana na plaqueta.</p><p>A peça grudada, foi colocada no microscópio eletrônico, para poder ser</p><p>examinada. Com o aumento de 100x da lente microscópica, foi realizado a análise</p><p>da amostra, de acordo com a carta padrão – Norma ASTM – E-45.</p><p>Carta Padrão – Norma ASTM E-45, aumento 100X (utilizado no ensaio)</p><p>11</p><p>Com o auxílio da Carta Padrão de Inclusões não metálicas, na análise das</p><p>quatro (4) divisões das peças de aço, podemos identificar as seguintes inclusões:</p><p>1° Parte do Croqui:</p><p>- Presença de Óxido Globular série grossa tipo 3;</p><p>- Presença de Óxido Globular série fina tipo 2;</p><p>- Presença de Óxido Globular série fina tipo 2 ½;</p><p>- Presença de Alumina série fina tipo 1;</p><p>- Presença de Alumina série fina tipo ½;</p><p>- Presença de Silicato série fina tipo ½;</p><p>2° Parte do Croqui:</p><p>- Presença de Alumina série fina tipo 1 ½;</p><p>- Presença de Óxido Globular série fina 2 ½;</p><p>- Presença de Óxido Globular série grossa tipo 2;</p><p>- Presença de Silicato série fina tipo ½;</p><p>- Presença de Óxido Globular série grossa tipo 3;</p><p>3° Parte do Croqui:</p><p>- Presença de Alumina série fina tipo 1½;</p><p>- Presença de Óxido Globular série fina tipo 2 ½;</p><p>4° Parte do Croqui:</p><p>- Presença de Óxido Globular série fina 2 ½;</p><p>- Presença de Silicato série fina tipo ½;</p><p>- Presença de Alumina série fina tipo 1½;</p><p>Inclusão predominante em todas as partes da peça:</p><p>- Óxido Globular série fina tipo 2 ½.</p><p>Análise da microestrutura do Aço após o ataque químico;</p><p>Após a análise de inclusões do aço, para ser descoberta a microestrutura do</p><p>Aço, foi realizado o ataque químico a superfície da amostra de Aço, por Imersão,</p><p>com o regente Nital.</p><p>O Ataque Químico da peça de aço foi realizado por “Ataque por Imersão”, que</p><p>é realizado colocando um regente, dentro de um vidro relógio, e em seguida, a peça</p><p>de estudo, tem a sua superfície mergulhada no reagente contido no vidro relógio.</p><p>O reagente utilizado para esse ataque químico, foi o reagente Nital. A</p><p>composição desse reagente varia de 1 a 5 ml de HNO3 (Ácido nítrico) e 99 a 95 ml</p><p>de Etanol (álcool etílico).</p><p>Após a amostra ter sofrido ataque por imersão, a peça foi imediatamente</p><p>lavada com água corrente, e em seguida foi lançado sobre a superfície da amostra,</p><p>12</p><p>um jato de ar quente, proveniente do secador de cabelo utilizado no laboratório, e</p><p>após a secagem, a peça foi levada para ser analisada em Microscópio Eletrônico.</p><p>Objetivos: O ataque com Nital, tem como objetivo à inspeção de peças de</p><p>aço carbono, no intuito de detectar possíveis mudanças da estrutura do material</p><p>após o ataque.</p><p>Imagem da peça após sofrer ataque químico em sua superfície</p><p>Superfície da peça de aço analisada após o Ataque Químico com Nital (Aumento de</p><p>500X)</p><p>13</p><p>Imagem da estrutura da peça de Aço Carbono após o Ataque Químico com Nital</p><p>(Aumento de 100X)</p><p>Após o ataque químico da microestrutura do Aço, a peça foi novamente</p><p>analisada em microscópio Eletrônico, e a microestrutura da peça de aço carbono</p><p>comum pode ser classificada, como sendo composta de: Ferrita e Perlita.</p><p>Observações: Após a análise da peça de aço antes e depois do Ataque</p><p>Químico, pude notar que, antes do ataque, na superfície da amostra, era somente</p><p>possível ver as inclusões não metálicas presentes nos materiais, e a superfície da</p><p>peça vista a olho nu, possuía seu aspecto brilhoso obtido do processo de polimento.</p><p>Porém, depois da superfície da peça ter sofrido o Ataque Químico com Nital, a</p><p>mesma vista em olho nu, apresentou sua superfície, um aspecto fosco e opaco.</p><p>Já vista em microscópio eletrônico, a peça, depois de ter sofrido o ataque</p><p>químico, apresentou sua estrutura e constituintes, e em algumas partes da peça, foi</p><p>possível observar uma coloração azulada na borda da peça, que são causadas pela</p><p>presença de Alumina na superfície do metal.</p><p>14</p><p>Análise Microestrutural do Ferro Fundido antes e após o Ataque</p><p>Químico</p><p>Peça de Ferro Fundido: Após a análise da primeira peça, foi feita a análise</p><p>da peça de Ferro fundido. Diferentemente do aço, que é classificado por inclusões,</p><p>os ferros fundidos grafíticos (cinzento, vermicular, maleável e nodular) possui uma</p><p>carta padrão determinada pela ASTM A-247, com aumento de 100X, e também</p><p>possui uma norma em que se analisam a forma, distribuição e tamanho da grafita</p><p>presente nesse material.</p><p>Tabela de grafitas nos Ferros Fundidos</p><p>A partir da tabela de grafita, que possui as Formas, Disposições e Tamanhos</p><p>da grafitas na estrutura dos Ferros Fundidos, foi realizado a análise do material no</p><p>microscópio eletrônico para poder identificar a grafita correspondente à mostrada na</p><p>tabela de classificação.</p><p>15</p><p>Foto da Estrutura do Ferro Fundido tirada durante a análise, antes do Ataque</p><p>Químico da Superfície (Aumento de 100X)</p><p>A partir da Análise no microscópio e da Tabela, o tipo de grafita da minha</p><p>peça de Ferro Fundido, foi classificada como:</p><p>Tipo de Grafita: Grafita Lamelar.</p><p>Disposição da Grafita: Tipo B.</p><p>Tamanho da Grafita: Tamanho 4.</p><p>Microestrutura do Ferro Fundido: Após a análise do tipo de grafita presente no</p><p>metal, foi realizado a classificação de sua estrutura, usando como auxílio a Tabela</p><p>de Classificação Microestrutural de Ferros Fundidos.</p><p>Tabela de Classificação Microestrutural dos Ferros Fundidos</p><p>De acordo com a tabela se Classificação Microestrutural dos Ferros Fundidos a</p><p>seguinte estrutura e classificação da peça de Ferro Fundido, foi:</p><p>- Ferro Fundido:</p><p>Do tipo Cinzento</p><p>- Microestrutura: Perlita, Ferrita e grafita lamelar.</p><p>16</p><p>Análise Microestrutural da peça de Ferro Fundido após o Ataque</p><p>Químico: Após a análise microestrutural da peça antes do ataque químico, a peça</p><p>de Ferro Fundido por já de início apresentar nitidamente sua microestrutura, a peça</p><p>foi submetida a ataque químico com o reagente Nital, para poder observar as</p><p>diferenças existentes na microestrutura do metal após o Ataque Químico.</p><p>O ataque Químico do Ferro Fundido, foi realizado, assim como a peça de Aço,</p><p>por Imersão, e tendo como elemento reagente o Nital.</p><p>O processo de ataque foi feito da mesma forma que o ataque feito na peça de</p><p>Aço Carbono. A peça de ferro Fundido após ser mergulhada no reagente Nital,</p><p>contido no vidro relógio, foi rapidamente lavada em água corrente, em seguida, a</p><p>peça foi secada por um jato de ar quente, vindo do secador de cabelo, e por fim, a</p><p>peça foi levada novamente para análise microestrutural para verificar a</p><p>microestrutura da mesma, após o Ataque Químico com Nital.</p><p>Imagem da peça de Ferro Fundido tirada após o ataque Químico com Nital</p><p>(Aumento 500x)</p><p>Imagem da peça de Ferro Fundido tirada após o Ataque Químico da Amostra</p><p>(Aumento de 100X)</p><p>17</p><p>Peça de Ferro Fundido após o ataque Químico com Nital</p><p>Objetivos: O ataque com Nital, tem como objetivo à inspeção de peças de</p><p>aço carbono, no intuito de detectar possíveis mudanças da estrutura do material</p><p>após o ataque.</p><p>Observações: Na análise microestrutural da peça de Ferro Fundido, pude</p><p>observar que, a peça, após sofrer Ataque Químico por imersão com reagente Nital, a</p><p>peça vista a olho nu, apresentou em sua superfície um aspecto granulado e fosco.</p><p>Já a peça vista em microscópio Eletrônico, pude notar que a estrutura de peça</p><p>apresentou manchas marrons e negras e amareladas em sua superfície.</p><p>18</p><p>Considerações Finais</p><p>Este trabalho, foi desenvolvido com o objetivo de relatar todo o processo realizado</p><p>para a obtenção de informações presentes nesse relatório, que relata todo o</p><p>processo Metalográfico realizado em duas peças de metais: Uma peça de Ferro</p><p>Fundido Comum e uma peça de Ferro Fundido Cinzento.</p><p>O ensaio em si, teve como base de estudo e coleta de informações o livro de</p><p>“Metalografia dos produtos Siderúrgicos comuns – 4 Edição - Colpaert Hubertus –</p><p>Tradução e Atualização André Luiz V. da Costa e Silva”. Além desse livro, trabalho</p><p>de outras instituições foram usados como base de referência também.</p><p>Com este trabalho, pude ter a oportunidade de realizar um ensaio Metalográfico,</p><p>analisando a estrutura dos materiais que variam de material para o outro, por conta</p><p>da diferença de composição química dos materiais.</p><p>Este trabalho, foi realizado por Karla Fernandes Passos, estudante de Técnica em</p><p>Metalurgia do Instituto Federal do Espírito Santo Campus Vitória, localizado em</p><p>Vitória, no Espírito Santo, em 08 de fevereiro de 2022.</p><p>19</p><p>Bibliografia</p><p>- Metalografia dos Produtos Siderúrgicos comuns – 4° edição – Colpaert</p><p>Hubertus – Tradução e Atualização: André Luiz V. da Costa e Silva.</p><p>- https://www.youtube.com/watch?v=-B0TUW7_L5M</p><p>- https://www.youtube.com/watch?v=mQThOBV4XWo</p><p>- Caracterização – Inclusões – Grafita – Flávio Antônio Morais Pinto.</p><p>Assinatura do Aluno</p><p>Este Trabalho, foi realizado pela aluna KARLA FERNANDES PASSOS, em 08 de</p><p>fevereiro de 2022.</p><p>Espírito Santo, Vitória, 08 de fevereiro de 2022</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=-B0TUW7_L5M</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=mQThOBV4XWo</p>