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Utilização da análise de imagens como ferramenta do ensaio metalográfico

no controle de qualidade de peças de ferro fundido: tubos e conexões

Resumo

A grafita é um constituínte microestrutural que interrompe a continuidade da matriz, sendo considerada como um vazio dentro da estrutura, interferindo diretamente nas características do material, assim se faz necessário controlar a quantidade, tamanho e morfologia da mesma.

O sistema de análise de imagem digitalizadas vem contribuir neste processo devido permitir executar um grande número de medidas simultaneamente com precisão e rapidez, garantindo assim uma maior confiabilidade de resultados obtidos na metalografia.

Introdução

Tanto o aprimoramento como o desenvolvimento de materiais exige, hoje em dia, uma análise quantitativa precisa dos parâmetros microestruturais, a fim de garantir seu comportamento mecânico. Isto tem se tornado viável, recentemente, devido ao rápido progresso da informática, permitindo criar sistemas totalmente automatizados para avaliação da microestrutura com o emprego das técnicas de processamento digital de imagens.

Até a década passada, a análise de imagens obtidas através de microscopia ótica ou eletrônica estava limitada, geralmente, a um plano qualitativo. A análise quantitativa era efetuada, essencialmente, pelo emprego de métodos manuais, para definição e avaliação de parâmetros que caracterizam, por exemplo, tamanho de grãos, porosidade, ou partículas de Segunda fase.

A obtenção de dados precisos e representativos requer uma amostragem ampla para permitir o uso dos conceitos estatísticos, o que limita a aplicação dos métodos manuais na rotina industrial. Mais ainda, a confiabilidade destes métodos depende da habilidade do técnico responsável, o que restringe bastante a reprodutibilidade destes dados.

Por outra parte, a complexidade das microestruturas dos materiais implica na necessidade de se caracterizar quantitativamente numerosos parâmetros que não podem ou que são difíceis de ser avaliados pelos métodos manuais (como distribuição espacial, tamanho, fração volumétrica e morfologia de precipitados, contiguidade, etc).

Mais recentemente, o rápido desenvolvimento da eletrônica e da informática permitiu a criação de sistemas baseados em técnicas de processamento digital de imagens para avaliação microestrutural.

Os métodos manuais de análise quantitativa de características microestruturais exigem o emprego de diversas técnicas de inspeção para qualificação de materiais. São empregados em toda a indústria e no meio científico com grandes restrições quanto à sua viabilidade técnica, em virtude da elevada demanda de tempo e baixa reprodutibilidade de resultados. Isto, além de inviabilizar a criação de bancos de dados, dificulta a associação entre comportamento mecânico e parâmetros microestruturais.

Basicamente, os métodos manuais de investigação microestrutural podem fornecer informações quantitativas apenas sobre os seguintes parâmetros : tamanho de grão das amostras, quantidade de área interfacial por unidade de volume, dimensões das fases constituintes, quantidade e distribuição das fases.

A configuração de um sistema de análise de imagens, embora exija requisitos básicos, pode apresentar uma variedade de dispositivos e intens acessórios, de acordo com sua aplicação; no campo da metalurgia podemos destacar os seguintes usos gerais e aplicações :

a – Usos gerais : quantificação de aspectos morfologicos de imagens obtidas por metalografia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão.

b – Outras aplicações : determinação quantitativa de tamanho de grão, determinação quantitativa de fração de volume de segunda fase, tamanho e espaçamento de partículas em metais polifásicos e cerâmicas, tamanho e distribuição de partículas em materiais sinterizados, etc.

Para se obter um resultado satisfatório nas medidas feitas no analisador de imagens, alguns cuidados são fundamentais e devem ser criteriosamente controlados, tais como : qualidade da amostra, ampliação e número de medidas, resolução do sistema, equipamento e softmare.

Relativo a qualidade da amostra, para uma ótima acuracidade na detecção da característica de interesse da amostra, esta deve ter o melhor contraste possível entre as fases. Daí a necessidade de aplicar-se o reagente mais adequado para revelar a microestrutura que será quantificada.

Técnicas de ataque usadas em medidas manuais são, frequentemente, inadequadas para análise de imagens. Reativos seletivos, técnicas de tingimento, assim como o uso de luz polarizada são alternativas úteis por causa da sua alta seletividade, facilitando