macrografia [3] Os materiais de engenharia: Metálicos Cerâmicos Poliméricos Compósitos Aplicações Propriedades Processamento Estrutura Composição 1>

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1 [3] Os materiais de engenharia: Propriedades Aplicações Metálicos Cerâmicos Poliméricos Compósitos Processamento Estrutura Composição 1>

2 Ordem de grandeza - macrografia Luz: nm Ref.: ASM Handbook. Metallography and Microstructures, V.9, pp , Ref.: Murphy, D.B. Fundamentals of light microscopy and electronic imaging. John Wiley & Sons, pp , >

3 Análise macrográfica: avalia heterogeneidades com tamanho macroscópico, como trincas, segregação química, porosidades, textura ou outras irregularidades, os quais podem comprometer o desempenho das peças fabricadas. Análise da macroestrutura preparação de amostras Etapas: Inspeção preliminar Critérios para análise Identificação da amostra Extração da amostra (corte) Desbaste (lixamento) Revelação da macroestrutura Análise da macroestrutura 3>

4 1) Inspeção preliminar: permite obter informações básicas do material, principalmente de caráter qualitativo, que mais dificilmente serão conseguidas com a extração da amostra. aspecto da superfície; aspecto da falha / fratura (dúctil/frágil); dureza (ação da lima); composição química (centelhas no esmeril); magnetismo; sonoridade; 4>

5 2) Critérios de análise: definição de quais parâmetros estruturais deverão ser investigados na amostra em preparação. Macrografia: defeitos de solidificação, textura, macrosegregação, estrutura bruta de fusão, trincas, tratamentos de superfície. 3) Identificação da amostra: a identificação do material a ser analisado não permite que haja confusão com outras amostras que possivelmente também possam estar sendo investigadas. 5>

6 4) Extração da amostra (corte): Localização corte transversal: natureza do material homogeneidade segregação presença de defeitos morfologia dendrítica T Transversal Longitudinal L corte longitudinal: processo de fabricação roscas qualidade de solda tratamentos superficiais 6>

7 Corte com maçarico: Indicado para corte de amostras de materiais ferrosos em grandes fragmentos, tendo o inconveniente que o intenso aquecimento local pode implicar em alterações estruturais da amostra. Fonte: Enciclopédia Barsa 7>

8 Corte por serramento mecânico: Aplicado em materiais em geral, permite bom controle do corte. Não aplicável a materiais muito duros. Fonte: Guia de Ferramentas ABF 8>

9 Corte com disco abrasivo: O corte feito com discos de corte abrasivo, sob refrigeração, possibilita obter secções com boa qualidade e baixo nível de modificações na estrutura da amostra. Fonte: Catálogo Strüers 9>

10 Disco abrasivo: fabricado com partículas de material cerâmico (Al 2 O 3 ou SiC), aglomeradas com uma resina. Dimensões típicas: ext 235 x 1,5 x furo 19 mm. Aspectos construtivos: resistência da resina aglomerante tamanho e velocidade do disco tipo de abrasivo tamanho de partícula densidade de partículas Dureza: Al 2 O 3 < SiC materiais duros materiais moles discos moles discos duros 10>

11 6) Preparação da superfície da amostra: estrutura alterada estrutura real Lixamento: remoção da camada de material que teve a sua estrutura alterada pelo corte da amostra. 11>

12 Desbaste (lixamento) obtenção de uma superfície adequada para análise abrasivo adesivo amostra suporte Lixa abrasivo + adesivo + suporte 12>

13 Abrasivos materiais cerâmicos de elevada dureza e resistência ao desgaste Abrasivos comerciais: óxido de alumínio (Al 2 O 3 ) carboneto de silício (SiC) Cavaco A retirado da peça de aço B, gerado pela partícula abrasiva C Partícula abrasiva observada em lixa #600 por MEV. 13>

14 Dureza dos materiais abrasivos : material composição dureza Mohs diamante C 10 carboneto de boro B 4 C - carboneto de silício SiC - carboneto de titânio TiC - carboneto de tungstênio WC - córindon/alumina Al 2 O 3 9 topázio SiAl 2 F 2 O 4 8 quartzo SiO 2 7 ortoclásio KAlSi 3 O 8 6 apatita Ca 5 P 2 O 12 F 5 fluorita CaF 2 4 calcita CaCO 3 3 gipsita CaSO 2 (OH) 4 2 talco Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 1 dureza Knoop >

15 Granulometria das partículas abrasivas: A granulometria das partículas usadas na fabricação das lixas é controlada pela malha (mesh) das peneiras utilizadas. Ref.: BUEHLER SUM-MET - The Science Behind Materials Preparation, >

16 Comparação entre lixas (MEV): lixa #80 lixa #120 lixa #220 lixa #320 lixa #400 lixa #600 16>

17 Procedimento prático: pressão uniforme: contribui para a formação de um único plano de desbaste na amostra. velocidade de desbaste: em processos mecanizados deve ser criteriosamente escolhida, evitando falhas e aquecimento na peça. fluxo de água: inibe a formação de pó, além de garantir um bom resfriamento da superfície da amostra. troca da lixa: lixa #120 #220 #320 limpeza da peça: evita riscamentos devido contaminação. 17>

18 Superfície lixada de um aço ABNT 1010 (MEV): lixa #80 lixa #120 lixa #220 lixa #320 lixa #400 lixa #600 18>

19 Limpeza da amostra após o lixamento: visa remover eventuais partículas que possam estar aderidas à superfície recém lixada ou no embutimento. Estas partículas podem comprometer o resultado da próxima etapa de preparação, o polimento. Limpeza banho ultrasônico secagem 19>

20 Revelação da estrutura (contraste) ataque químico Reativos químicos são aplicados sobre a superfície lixada da peça, promovendo reações químicas que deixam evidentes os detalhes macroestruturais de interesse. Reativo de iodo: iodo metaloide iodeto de potássio água destilada 10g 20g 100ml Resultados 20>

21 Revelação da macroestrutura 21>

22 Revelação da macroestrutura Textura em aço 4140 forjado. Ataque: solução Aquosa 50% HCl. (ref.: Metallography: An Introduction, Metallography and Microstructures, Vol 9, ASM Handbook, ASM International, 2004, p ) 22>

23 Revelação da macroestrutura Têmpera superficial em aço ferramenta W1 (0,7-1,5C). Ataque: solução aquosa 50% HCl aquecida. (ref.: Metallography: An Introduction, Metallography and Microstructures, Vol 9, ASM Handbook, ASM International, 2004, p ) 23>

24 Revelação da macroestrutura em soldas Trincas por hidrogênio na ZTA numa junta em ângulo feita com um eletrodo rutílico (ref.: ESAB Metalurgia da Soldagem, 2004.) 24>

25 Revelação da macroestrutura em fundidos Macroestrutura de lingote de alumínio fundido. Ataque: reativo de Tucker. (ref.: Metallography: An Introduction, Metallography and Microstructures, Vol 9, ASM Handbook, ASM International, 2004, p ) 25>

26 Impressão de Baummann Utilização de solução aquosa de ácido sulfúrico a 5% sobre superfície da amostra em contato com papel fotográfico identificação de áreas com enxôfre 26>

27 Referências: macrografia Metallography: An Introduction, Metallography and Microstructures, Vol 9, ASM Handbook, ASM International, 2004, p ESAB Metalurgia da Soldagem, Colpaert, H. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, STRUERS. Metalog Guide. BUEHLER SUM-MET - The Science Behind Materials Preparation. Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Lab. Materiais de Construção Mecânica I Permitida a impressão e divulgação. 27