Este documento descreve os procedimentos para análise metalográfica de uma amostra de material desconhecido. A amostra passou por corte, lixamento, polimento e ataque químico antes de análise microscópica. A análise revelou uma estrutura de ferrita e perlita semelhante a um aço com 0,5% de carbono, indicando que a amostra é provavelmente um aço SAE 1050 superaquecido.

1. CARACTERIZAÇÃO DE AMOSTRA METALOGRÁFICA
Lucasab.........; Michel SoratoAC,RafaelJoão FrassonAd
aSATC – Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina, Rua Pascoal
Meller, 73 – Bairro Universitário - CEP 88845-000 – Criciúma - SC, Brasil.
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Resumo: O objetivo principal deste trabalho é analisar metalograficamente e
microscopicamente uma amostra metálica onde a sua composição é desconhecida. A
metalografia pode ser definida como o estudo das características estruturais ou da
constituição dos metais e suas ligas, para relacioná-los com suas propriedades físicas, químicas
e mecânicas. O conhecimento das propriedades de um metal se caracteriza pela determinação
das fases que o compõe e estudo da natureza, forma, distribuição e quantificação das mesmas.
Neste trabalho será relatado o exame metalográfico de uma amostra, onde esta passa pelos
processos de preparação da amostra (corte, lixamento, polimento), ataque químico e análise
metalográfica. Após se ter a imagem metalografica da amostra a ser analisada, se faz
comparações com bibliografias, para se chegar ao % de carbono, constituição do material,
tratamento térmico realizado, etc.) que permitirão saber aproximadamente qual o tipo de
material compõem a amostra analisada.
Palavras-chave: metalografia, análise metalográfica, micrografia, aço.
1. Introdução
A obtenção das propriedades que compõem um material passa pela determinação das fases
e estudo da natureza, forma, distribuição e quantificação das mesmas. A definição de uma
estrutura é dependente da escala à qual é observada. Portanto, é essencial diferenciar quando
se está analisando uma estrutura macroscópica ou microscópica.
O termo metalografia pode ser definido como o estudo das características estruturais ou da
constituição dos metais e suas ligas, para relacioná-los com suas propriedades físicas, químicas
e mecânicas.

2. O exame metalográfico é um conjunto de atividades que procura relacionar a estrutura
íntima do material com as suas propriedades físicas, com o processo de fabricação, com o
desempenho de suas funções e outros. Pode ser: Macrográfico e Micrográfico.
Macrográfico: Examina o aspecto de uma superfície após 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.
Micrográfico: 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.
2. Procedimentos Experimentais
Para a realização do exame metalográfico são necessários os seguintes materiais e
equipamentos:
- equipamento para corte com discos abrasivos (Cut-Off);
- disco abrasivo adequado (SiC);
- equipamento para apoio de lixas;
- lixas de malha: #80, #120, #220, #320#, #400, #600 e #1200.
- secador (ventilado de ar quente);
- algodão;
- álcool etílico;
- máquina politriz;
- disco de polimento (disco de feltro);
- óxido de alumina;
- ácido nital 2%;
- microscópio com lentes de aumento: 50, 100 e 400 vezes;
- câmera fotográfica digital.
Etapas de preparação do ensaio / da Amostra:

3. A) Corte: A amostra a ser analisada deve ser cortada de forma a não sofrer alterações pelo
método de corte (uma elevação da temperatura no local do corte na peça pode
danificar/alterar a sua estrutura cristalina). Usa-se método a frio, em geral serras, para o corte
primário, ou seja, para se separar a porção aproximada que será analisada. Na sequência, usa-
se um equipamento denominado "Cut-Off" que faz um corte mais preciso, utilizando-se de um
disco abrasivo e refrigeração com água, a fim de não provocar alterações por calor na amostra.
Figura 01 – Cortadora Metalográfica
B) Lixamento: Esta operação tem como objetivo extinguir riscos e marcas mais profundas da
superfície a ser analisada dando um acabamento a esta superfície e deixando a amostra pronta
para o polimento.
O processo se inicia com a lixa de granulometria #80, sendo, as lixas, gradualmente trocadas
até a mais fina (#1200). Deve-se prender a lixa no equipamento e arrastar a amostra sobre a
mesma, sempre no mesmo sentido, até se obter a superfície desejada para aquela
classificação da lixa (devem desaparecer os riscos deixados pela lixa anterior). Ao ser trocada a
lixa, deve-se alternar em 90º o sentido de lixamento.
Quando a amostra a ser analisada é pequena o suficiente para dificultar o lixamento, realiza-
se o embutimento da mesma (antes desta etapa). Consiste em embutir a amostra em um tipo
de polímero termorrígido (baquelite, resina acrílica) com o auxílio de uma prensa para
embutimento de amostras de maneira que, devido ao aumento de tamanho, o lixamento é
facilitado. Dessa maneira apenas a face a ser analisada fica exposta. É importante ressaltar
que, neste trabalho, não foi preciso embutimento.
Figura 02 – Processo de lixamento manual.
C) Polimento: Operação pós lixamento que visa um acabamento superficial polido e isento
de marcas.
Na máquina politriz com o disco de polimento e auxílio do óxido de alumina, deve-se efetuar
o polimento de forma cuidadosa. A amostra é passada em todos os sentidos, diminuindo a
pressão no estágio final, durante o tempo necessário para que todos os riscos de lixa sejam
eliminados e a superfície comece a se tornar espelhada.
Após esta etapa deve-se limpar a amostra com álcool etílico e algodão, em seguida faz-se o
processo de secagem da mesma com o secador. A peça não deve ficar com manchas de
secagem.

4. Figura 03 – Politriz com disco de feltro.
D) Análise das Inclusões: Com o auxílio do microscópio, foi analisado a quantidade e
característica das inclusões do material.
Estas inclusões exercem influência considerável sobre as características do material, visto
que podem gerar tensões excessivas, impedir o crescimento do reticulado cristalino e o
movimento dos átomos.
As inclusões serão comparadas com dados obtidos em bibliografias.
E) Ataque Químico: Ataque feito por imersão da amostra em ácido nital 2%. Esta etapa
revela a microestrutura através da corrosão superfície da amostra.
Deve-se atacar o material de maneira progressiva, ou seja, deixa-se o mesmo por um
pequeno tempo submerso (algo em torno de 4s), e analisa-se no microscópio se a estrutura do
material foi ou não revelada. Se a estrutura foi revelada deve-se partir para a próxima etapa,
caso contrário ataca-se novamente até obter o resultado desejado.
Para esta etapa é preciso contar com a experiência humana, já que se deve conhecer como é
uma estrutura corretamente revelada. Existem casos que, devido ao excesso de ataque, o
material é queimado, nestes casos deve-se voltar a etapa de polimento da amostra.
F) Análise Metalográfica: Neste estudo, a análise é microscópica (com auxílio do
microscópio) e qualitativa, analisando, através da comparação com bibliografias, os
constituintes da estrutura da amostra, e demais análises citadas no objetivo deste trabalho.
3. Resultados e Discussões
A amostra analisada neste ensaio é em formado cilíndrico com aproximadamente 2cm de
diâmetro inferior, 1cm de diâmetro superior e 2cm de altura.
3.1. Análise Pré-Ataque
Após o processo de polimento, a amostra foi levada ao microscópio com uma lente de 100x de
aumento para a visualização da formação de inclusões. Ao analisar a imagem obtida, pode-se
notar a presença de riscos, provenientes de falhas no processo de lixamento, e principalmente
pode-se notar que a amostra possui incrusões do tipo do D (oxido globular), de serie grossa e
fina e com concentração 4, isto pode ser visto na figura 04 e 05.

5. [pic]
Figura 04 – Análise das Inclusões e Riscos – Pré-Ataque – Aumento 100x.
[pic]
Figura 5 – Avaliação da quantidade e tipo de inclusões.
3.2 – Análise Pós-Ataque
O tempo necessário de permanência da amostra submersa em ácido nital 2%, para uma boa
revelação da microestrutura da amostra foi de 4s.
A figura 06 mostra a estrutura da amostra aumentada em 50 vezes e a figura 07 mostra a
estrutura da amostra aumentada em 100 vezes , após o ataque, onde pode-se perceber uma
rede de ferrita com saliências acirculares.
[pic]
Figura 06 – Superfície atacada com ácido nital 2%. Aumento 50x.
[pic]
Figura 07 – Superfície atacada com ácido nital 2%. Aumento 100x.
Na figura 08 (amostra atacada com aumento de 400 vezes) percebe-se a existência de
umarede de grãos de ferrita (grãos brancos com finos contornos pretos) com grãos de perlita
(coloração mais ou menos escura). Na análise também percebemos a formação de agulhas de
ferrita+perlita, o que caracteriza um super aquecido. Para uma afirmação mais precisa deve
ser feito um ensaio mais complexo, como por exemplo, difração de raios-x.
Ferrita é a solução sólida de carbono no ferro alfa e origina-se na zona crítica, durante o
resfriamento, por transformação alotrópica de ferro gama (relativamente pouco dura e
resistente).
A perlita é formada por lamelas moles de ferrita e outras duras de cementita (dura e
quebradiça), com dureza intermediária entre as duas. Nos aços com um pouco abaixo de 0,8%
de carbono, os grãos de perlita são envolvidos por redes de ferrita.
O aço que apresenta granulação grosseira em virtude de um tratamento térmico a
temperaturas demasiadamente altas ou excessivamente demorado, chama-se superaquecido
e pode ser regenerado, isto é, pode retomar sua granulação normal, mediante tratamentos
térmicos adequados. Quando o superaquecido se dá a temperaturas vizinhas da linha

6. “sólidus”, o aço torna-se mais quebradiço ainda, apresentado ás vezes oxidação nos contornos
dos grãos , o aço, então, se diz queimado.
[pic]
Figura 08 – Superfície atacada com ácido nital 2%. Aumento 400x.
4. Conclusão
• Quanto às inclusões, comparando-se com a bibliografia, nota-se uma semelhança com as
inclusões do tipo D4 (tipo óxido globular) e de série fina e grossa mescladas, onde se encontra
uma quantidade considerável de inclusões.
• Os riscos existentes são provenientes de um lixamento e polimento um pouco defeituoso.
A característica de agulhas do material representa um aço super aquecido, sendo que um aço
super aquecido apresenta granulação grosseira em virtude de um tratamento térmico a
temperaturas demasiadamente altas ou excessivamente demorada. A sua granulação grosseira
deixa o aço menos dúctil, mais quebradiço.
•
• As presenças claras de perlita envolvida por redes de ferrita levam a crer que o material
tem teor de carbono abaixo de 0,8%, sendo que quando as imagens foram comparadas com
fotos disponíveis na bibliografia 03 (figuras 283 e 284, pág 159), percebeu-se que o material
muito se aproxima de um aço com 0,5% de carbono.
• Em resumo, pode-se entender que a amostra analisada tende a ser: fabricada pelo
processo de fundição, passando por processo de resfriamento lento e muito se aproxima de
um aço SAE 1050 (0,5% de carbono) super aquecido.
5. Referências Bibliográficas
(1)DEMARIA, Carlos A. S; MARINHO, Paulo L. S. Prática da análise microestrutural
metalográfica. Jul. 2004. 29p.
(2)ROHDE, Regis Almir. Laboratório de Ensaios Mecânicos e Materiais – URI. Metalografia –
Preparação de Amostras. Set. 2008. 23 p.

7. (3)COLPAERT, Hubertus; Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo.
Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 3. ed São Paulo: Edgard Blücher, 2000. 412 p.
(4)PERUCH, Fábio. Faculdade SATC. Preparação de Amostras e Exame Metalográfico. Criciúma.
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incrusões
riscos
ferrita
perlita
Formação de agulhas