A Metalografia Macroscópica

1. Introdução

Como os materiais metálicos estão presentes no dia-a-dia das pessoas tanto em larga escala quanto em sua utilização, faz-se necessária uma compreensão aprofundada de suas características estruturais. Para tanto, uma das maneiras de realizar esse processo é a metodologia denominada macrografia, isto é, o estudo da macroestrutura de um material.

2. Objetivos

Por meio deste trabalho pretende-se analisar macrograficamente superfícies planas de peças metálicas. Deste modo, identificar características macroestruturais tais como estrutura (tamanho de grão, linhas de fluxo, dendritas) e variações químicas (inclusões, segregações, solda, entre outras).

3. Revisão Literária

Um 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, etc; pode ser macrográfico ou micrográfico.

A macrografia examina o aspecto de uma superfície após ser 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. O exame da amostra é feito a olho nu, ou com auxílio de uma lupa. Já a 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.

É interessante ressaltar que, em um estudo de macrografia, a escolha e localização da secção a ser estudada são importantes para a obtenção de resultados mais significativos (exemplo de seções transversais e longitudinais), e devem ser feitas mediante avaliação do material e do seu processamento, quando possível. O polimento de uma amostra também é essencial para a obtenção de resultados e depende da qualidade da manipulação correta da mesma. Obtiveram-se para estudo amostras previamente cortadas, logo o polimento e ataques químicos posteriores foram mais expressivos neste estudo.

O polimento deve ser feito com lixas de granulometrias diferentes, iniciando-se o processo com lixas mais grossas até as mais finas. O polimento deve eliminar os riscos gerados pelas lixas anteriores e deve haver uma rotação da peça em 90º da direção do polimento. A escolha das lixas se dá pelo resultado que se pretende obter, de modo que lixas muito finas somente são utilizadas para resultados específicos.

Existem diversos tipos de reagentes e eles devem ser escolhidos de acordo com a composição química de cada material. Escolhido o reagente, é interessante ressaltar que o contato do corpo de prova com um reagente químico escolhido pode ser realizado de três maneiras diferentes: ataque por imersão, por aplicação e método de impressão direta de Baumann.

Para as amostras escolhidas, foram utilizados três tipos de macrografia: por impressão direta de Baumann, ataque nital e ataque por reativo de iodo.

Na impressão pelo método de Baumann, emprega-se uma folha de papel fotográfico comum, de brometo de prata, de preferência mate (sem brilho) que é colocada mais ou menos um minuto numa solução aquosa  de ácido sulfúrico (1 a 5%), na ocasião a ser usada.

Retira-se a folha da solução, deixando o líquido escorrer um pouco, então a  amostra é colocada em contato com o papel, e fica por cinco minutos desta maneira, tomando-se cuidado com a amostra para que não sejam geradas bolhas e deslocações durante a impressão. O papel é então retirado e colocado em uma solução com o fixador hiposulfito de sódio.

        No método da impressão de Baumann, as regiões ricas em sulfuretos dão manchas pardas ou pretas, porque o ácido sulfúrico decompõe essas inclusões, com desprendimento de gás sulfídrico (H2S) que, por sua vez, reage com o brometo não atacada e deixa inalterada a parte atacada

        Habitualmente há muita semelhança entre a imagem obtida por este processo e a obtida pelo reativo de iodo, quanto à forma de segregação, bolhas, estruturas fibrosas, enfim, em todas as imagens de macrografia onde os sulfuretos participam.

        Não há uma relação bem definida entre a intensidade das imagens produzidas por este método e o teor de enxofre, mesmo que mantidas todas as condições de ensaio: concentração da solução, temperatura ambiente, duração da aplicação, qualidade do papel, etc.; entretanto, de um modo geral, impressões muito escuras ou muito claras correspondem, respectivamente, a materiais com muito ou pouco enxofre.

As imagens obtidas através do reagente Poulton (10 mL HCl, 30 mL HNO3 e 5g FeCl3) podem ser de duas ordens:

1- imagens que aparecem com o simples ataque de superfície e que desaparecem quase por completo com um leve repolimento subseqüente: alterações locais ou parciais de origem térmica, como têmperas brandas, têmperas seguidas de revenido, zonas alteradas pelo calor de soldas sem recozimento posterior (ZTA’s), granulações grosseiras visíveis a olho nu, zonas mais carbonetadas ou fosforosas na segregação, partes cementadas, etc.

2- imagens que se revelam melhor ou só aparecem após um leve repolimento da superfície atacada: segregação, bolhas, estruturas dendríticas, linhas de caldeamento, texturas fibrosas, etc. Em geral estas imagens se tornam mais contrastadas se o leve repolimento ainda for seguido de um ataque de muito curta duração, mais ou menos da ordem de dois segundos, com remoção imediata do reativo sob um jorro de água ou pela sua imersão e agitação numa cuba com água limpa.

O ataque nital pode ser utilizado para todos os produtos siderúrgicos comuns e é empregado na micrografia das ligas ferro carbono. Este método é realizado mergulhando-se a supefície polida (neste caso apenas lixada) numa cuba contendo certo volume de reagente (de preferência côncava para evitar que a superfície da peça polida risque no contato com o fundo), o que chama-se de ataque por imersão.

Utiliza-se este método para delinear o contorno da ferrita e da cementita (apesar de não as atacar) e colorir de escuro a perlita. A perlita escurece porque o reativo ataca a linha de contato entre a ferrita e as lamelas de cementita e, como estas linhas estão próximas, a área perlítica se apresenta como que “hachurada”.