Metalografia: qual a importância dessa análise?

Publicado por Materiais Júnior em maio 11, 2019maio 11, 2019

Analisar as características estruturais de metais é essencial para a validação de amostras, uma vez que muitos defeitos não são aparentes, sendo necessário recorrer à microscopia para notá-las.

A metalografia busca cumprir essa função, sendo de extrema importância para quaisquer projetos que envolvam a aplicação de materiais metálicos. Somente com ela será possível verificar que a estrutura da peça está adequada às exigências da aplicação. A análise metalográfica permite a identificação da micro/macroestrutura do material, além de avaliar a eficácia dos tratamentos térmicos aplicados, quantificar as fases da liga, e observar a presença de inclusões, precipitados ou descontinuidades. É com o auxílio da metalografia que é possível identificar desvios no tratamento térmico, microtrincas ou segregações de elementos.

Metalografia Quantitativa e Qualitativa

Como já citado, a análise metalográfica permite que diversas informações sobre o material e sua microestrutura sejam obtidas. Podemos classificar esses dados como quantitativos e qualitativos.

A análise qualitativa é focada em verificar quais são as fases presentes no material e checar se há a presença de trincas ou defeitos.

Já a quantitativa, determina-se o tamanho médio dos grãos, a porcentagem de cada fase constituinte, a forma e tipo de inclusões, elementos essenciais para a caracterização da liga metálica e que permitem prever o seu comportamento mecânico.

Etapas da Metalografia

O primeiro passo antes de uma análise metalográfica é realizar o corte da amostra que será estudada. Para isso, utiliza-se de um disco abrasivo com alta refrigeração (geralmente à água), evitando alterações estruturais na amostra devido ao aumento da temperatura.

Após essa etapa, a amostra é embutida. Esse procedimento busca facilitar o manuseio e preparação das amostras. Normalmente, a peça é embutida a quente com resinas termoplásticas (acrílicos) ou termofixas (baquelite). Também há a opção de embutimento a frio, com resinas autopolimerizantes, como epóxi, poliéster ou metil metacrilato.

Seguindo, se dá início ao lixamento por grãos abrasivos. O objetivo é remover todo material da superfície que foi deformado no corte, buscando uma superfície plana. Para esta etapa da metalografia, utiliza-se várias lixas, aumentando o número de grãos por área (granulometria) em cada etapa, a fim de configurar uma superfície mais contínua.

Após o lixamento, parte-se para o polimento com abrasivos tais como alumina ou pastas de diamante, materiais duros. Este processo tem como função deixas as superfícies das amostras extremamente lisas.

Micrografia obtida de uma amostra de aço AISI 1020

Com essas etapas realizadas, já é possível avaliar inclusões, trincas e poros com o auxílio de um microscópio. Mas para observar a microestrutura – fases presentes e tamanho e contorno de grão – é necessário a realização de um ataque químico. Dependendo do objetivo da metalografia e do material estudado, há um reagente adequado, que irá expor as características microestruturais da amostra.

Cada grão e fase reflete a luz de maneira diferente, fazendo com que o ataque de tonalidades diferentes para cada fase e destaque os contornos do grão. Para aços baixa liga, por exemplo, utiliza-se o Nital (álcool com ácido nítrico). Utiliza-se um reagente volátil para facilitar a remoção do líquido com um jato de ar quente, que deve ser posicionado de forma paralela à superfície estudada.

Aplicações da Análise Metalográfica

A metalografia é um processo fundamental para a caracterização de ligas metálicas, especialmente as de composição mais simples. Ela fornece informações que, se combinadas com um ensaio de dureza, podem determinar facilmente a liga estudada. E por ser um processo simples e de baixo custo, torna-se ainda mais viável.

Esse procedimento também é muito vezes auxiliado por uma microscopia eletrônica de varredura (MEV), um ensaio de microscopia que permite obter uma caracterização ainda mais avançada do material, fornecendo informações sobre linhas de solda, interface de blendas, poros e quantificação dos elementos químicos através da Espectroscopia de Dispersão de Raios-X (EDS).

A metalografia também pode fornecer dados cruciais sobre a superfície do material e demais processos que modificaram sua microestrutura, como cementação, nitretação, formação de carbetos e corrosão inter/intragranular.

O ensaio de Dureza

Embora a medida de dureza por si só não ceda grandes informações sobre a microestrutura do material, ela é capaz de ajudar na caracterização de ligas, uma vez que com o procedimento e escala certos, é possível descartar diversas hipóteses.

Geralmente, as escalas utilizadas para metais são:

• Brineel (mais precisa);
• Rockwell (mais rápida);
• Vickers;
• Knoop.

Para uma medição precisa, os corpos de prova precisam estar de acordo com as normas do ensaios e recomenda-se a análise de 3 a 5 amostras para calcular a dureza média.

Para a realização da análise metalográfica, é seguida as orientações das normas ASTM E3–11(2017), ASTM E407–07(2015) , que conferem os padrões internacionais de análises e ensaios em materiais. Na Materiais Júnior, contamos com toda a infraestrutura do maior departamento de engenharia de materiais da América Latina, o DEMa – UFSCar, que dispõe de equipamentos de última geração e de um corpo docente altamente qualificado.

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