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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

METALOGRAFIA

1. INTRODUÇÃO

A metalografia microscópica (ou micrografia dos metais) estuda os produtos metalúrgicos com auxilio do microscópio, visando à determinação de seus constituintes e de sua textura. Este estudo é feito em superfícies previamente polidas e, em geral, atacadas por um reativo adequado.

Convém inicialmente esclarecer que os metais, de um modo geral são agregados cristalinos cujos cristais (perfeitamente justapostos e unidos) tanto podem ser quimicamente idênticos, como ser de composição química diferente. São idênticos no caso do ferro, cobre, alumínio, etc., puros, ou então nas soluções sólidas apresentadas por certas ligas como, por exemplo, a de cobre e níquel. E são distintos nos demais casos, entre os quais está às ligas ferro-carbono.

Esses cristais chamam-se geralmente grãos em virtude de sua conformação, mas, quando apresentam formas ou aspectos particulares podem ser chamados de nódulos, veios, agulhas, glóbulos, etc...

Com auxilio de uma técnica apropriada, consegue-se tornar visível à textura microscópica do material, pondo assim em evidencia os diversos grãos de que é formado.

A apreciação da natureza destes, suas respectivas percentagens, suas dimensões, arranjo e formato, e a interpretação desses dados constituem o escopo do exame micrográfico dos metais.

A importância deste exame decorre do fato de as propriedades mecânicas de um metal dependerem não só da sua composição química como também da sua textura. Com efeito, um mesmo aço pode tornar-se mole, duro, duríssimo, quebradiço, elástico, tenaz, etc... Conforme a textura que apresentar e que lhe pode ser dada por meio de trabalhos mecânicos ou tratamento térmico adequados.

Se por um lado a análise química revela o que se compõe o metal, os exames macro e micrográficos fornecem preciosas informações sobre como o metal adquiriu as propriedades que apresenta. Informações deste gênero interessam particularmente aos fabricantes, quer para o controle e melhoria de seus próprios produtos, quer na orientação a seguir para a reprodução de peças reputadas boas.

2. ALOTROPIA DE FERRO

Para compreensão dos fenômenos que alteram a microestrutura dos produtos siderúrgicos devemos examinar as transformações alotrópicas do metal Ferro e a ação do Carbono sobre essas transformações.

O ferro puro até a temperatura de 910 ºC cristaliza-se no sistema cúbico de corpo centrado, isto é, no reticulado de um cristal de ferro os átomos desse elemento se encontram nos vértices das células cúbicas unitárias e no centro dessas células.

A 910 ºC essa estrutura cristalina muda para uma estrutura cúbica de face centrada (com átomos de ferro nos vértices e nos centros das faces), que se mantém estável até 1400 ºC. Entre 1400 ºC a temperatura de fusão e a estrutura cúbica de face centrada é novamente a mais estável. O ferro cúbico de corpo centrado, estável até 910 ºC é denominado “ferro alfa”, o cúbico de face centrada é denominado “ferro gama” e o de corpo de centrado que ocorre acima de 1400 ºC, embora seja idêntico ao ferro alfa, chama-se “ferro delta”. A adição de carbono ao metal ferro provoca modificações nas temperaturas das transformações alotrópicas, porque o carbono age como estabilizante do ferro gama.

Por outro lado, a solubilidade do carbono nessas formas alotrópicas é muito diferente e, além disso, varia com a temperatura.

3. TÉCNICA MICROGRÁFICA

A técnica de um ensaio micrográfico pode ser dividida nas seguintes fases:

1- Escolha e localização da secção a ser estudada

2- Realização de uma superfície plana e polida no lugar escolhido.

3- Exame microscópico para a observação das ocorrências visíveis sem ataque.

4- Ataque da superfície por reagente químico adequado.

5- Exame ao microscópio para a observação da textura.

6- Obtenção de documentos que reproduzam e conservem o aspecto observado (fotografia).

3.1 – ESCOLHA E LOCALIZAÇÃO DA SEÇÃO A SER ESTUDADA

A localização do corpo ou dos corpos para micrografia em peças grandes é freqüentemente feita após o exame macrográfico, porque, se o aspecto fôr homogêneo, a localização do corpo de prova é em geral indiferente; se, porém, não for e revelar anomalias ou heterogeneidades, o observador poderá localizar o corpo de prova em vários pontos, caso julgue de interesse um exame mais detalhado dessas regiões.

Quando se trata de uma peça pequena é ela diretamente seccionada.

No caso de peças laminadas, é comum encontrar-se acentuada diferença entre o aspecto da secção transversal e o da longitudinal. Pois percebe-se uma textura fibrosa que o material adquire com a laminação, principalmente quando existem impurezas, ao passo que na secção transversal não se pode apreciar esse arranjo, porque ele é visto de topo. As figuras elucidam o assunto

Nas peças fundidas, a secção é indiferente, porém, sua distância da periferia influi no aspecto. Em geral, junto à superfície da peça, a granulação é menor, porque o resfriamento foi mais rápido.

Pode acontecer, com intuito de não seccionar a peça, o observador queira limitar-se a fazer uma pequena superfície plana na parte externa da peça. Este procedimento só é admitido quando se procura observar trincas na superfície ou o estado da superfície em si. Nunca permite tirar conclusões sobre o material da peça, pois a superfície pode estar descarbonetada, encruada, temperada, cementada, etc.

3.2 – REALIZAÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE PLANA E POLIDA NO LUGAR ESCOLHIDO

A realização desta superfície se divide em corte, embutimento, lixamento e polimento.

3.2.1 – Corte da Amostra

A dureza do material é o fator decisivo na escolha do método mais adequado de corte dos corpos de prova. Em materiais mais moles como alumínio, por exemplo, podem ser serrados enquanto que os materiais mais duros como os aços rápidos,