RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE METALOGRAFIA

FACULDADE SANTA RITA – FASAR[pic 1]

ENGENHARIA METALÚRGICA - 7º Período

Relatório

Metalografia I – Preparo Metalográfico

Conselheiro Lafaiete – MG

1. Introdução[pic 2]

A Metalografia é a área de estudo das características estruturais ou da constituição dos metais e suas ligas, para relacioná-los com suas propriedades físicas, químicas e mecânicas. Para se conseguir essa relação entre estrutura observada ao olho nú, lupa ou microscópio com as propriedades mecânicas, deve-se seguir uma linha mais ou menos definida de procedimentos. Isso é chamado de exame metalográfico.

Em laboratórios, os ensaios realizados possuem uma sequência de passos há serem seguidos para se obter um resultado final desejado sem, ou com um mínimo de, erros. A preparação dos corpos de prova que serão testados é o principal cuidado a ser tomado. Eles são as amostras do material, e deverão dar aos engenheiros uma resposta confiante sobre como irão se comportar quando em operações reais de uso. Além dos muitos ensaios mecânicos que existem (tração, dureza, impacto, torção, etc.), temos também o ensaio metalográfico, que revela a microestrutura do material. A realização do ensaio metalográfico exige uma preparação especial dos corpos de prova, isso porque o ensaio propriamente dito é realizado com o uso de um microscópio. Assim, a análise da microestrutura de um material pode ser comprometida se a imagem obtida pelo equipamento não for totalmente nítida.

de luz refletida. As outras amostras foram submetidas a ensaios de tração com uma taxa de vazão constante. Três amostras foram testadas até a falha (testes completos) e os outros apenas até valores de deformação específicos, quando os testes foram interrompidos e as amostras foram caracterizadas por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. 

O principal objetivo destas caracterizações foi avaliar a evolução do dano estrutural e para identificar o mecanismo de fratura para as condições testadas. Uma metodologia para quantificar a evolução do dano pela rugosidade da superfície, identificados por microscopia óptica, foi proposto. 

Um novo índice - Danos pelo Índice de reflexão difusa (DRI) - foi proposto para quantificar a evolução do dano em função da deformação da amostra. Foi possível confirmar o comportamento dúctil do aço estudado e que o mecanismo de fratura de principal era a ruptura covinhas tradicional.

Métodos e Materiais

Material:

- folha laminada a quente de um aço inoxidável ferrítico UNS S44400, com 0,5 milímetros.

- espectrômetro de emissão óptica Thermo Scientific modelo ARL-4460

- reagente Villela modificado (5 g de ácido pícrico, 100 ml de álcool etílico e 6 ml de ácido clorídrico)

- microscópio óptico LEICA acoplado a uma câmera digital para aquisições de imagem e controlado por um software Q-WIN .

- microscópio eletrônico de varrimento Inspecionar-S50

- 10ton MTS-810 máquina de ensaio de servo-hidráulica em interface com um computador de comando da máquina e aquisição de dados.

- lixadas com lixas especiais de 400mesh para 1200mesh

- pasta de diamante com partículas de tamanho médio de 0.25μm.

Método:[pic 3]

Foram preparadas amostras com raio contínuo entre as extremidades com as seguintes dimensões: comprimento total = 50 milímetros; largura mínima = 12,5 milímetros; espessura = 0,5 mm.  Este tipo de geometria foi escolhido para facilitar a monitorização da tensão ao longo do comprimento útil e de assegurar a fratura no centro da amostra. Os espécimes tinham três buracos em suas cabeças, para o acoplamento com apertos da máquina de ensaios mecânicos.

[pic 4]

Para melhor visualização a superfície das amostras foram polidas, lixadas com lixas especiais de 400mesh para 1200mesh e polido com suspensão aquosa de alumina com partículas de tamanho médio de 1 um e pasta de diamante com partículas de tamanho médio de 0.25μm. Três amostras foram submetidas ao ensaio de tração completa, até ocorrência da fratura, para se obter as propriedades mecânicas do aço. As amostras restantes foram submetidos a testes de tração incompletos, foi interrompida com diferentes níveis de tensão: 1,2%, 9,7%, 12,2%, 14% e 16%. Após os ensaios todas as amostras foram analisadas para caracterizar os danos superficiais e para confirmar o mecanismo de fratura dúctil do aço.

Parâmetro:

O parâmetro quantitativo proposto para caracterizar a evolução do dano durante o processo de deformação foi nomeado reflexão difusa Index (DRI). Neste contexto, o parâmetro de DRI foi definido como a fração da área com reflexão difusa de uma imagem de microscópio óptico obtida com uma ampliação fixa, isto é, a percentagem da imagem observada, que está fora de foco devido a rugosidade da superfície. Dez imagens com ampliação de 200X foram capturados no meio dos espécimes tensas e as áreas não voltadas foram identificados automaticamente e azul pintado. Utilizando o software WIN-Q, as zonas azuis foram quantificadas por análise de imagem e o índice de DRI foi calculado: