Engenharia Reversa de Ligas Especiais, Aços Inox e Ferros Fundidos
A engenharia reversa de ligas de aço inox e outras ligas especiais procura comparar os diferentes materiais em condições extremas de uso e avaliar a durabilidade de produtos fabricados com estas ligas. Esta é uma das aplicações da Engenharia Reversa, onde diferentes ligas, ou a mesma liga fabricada por diferentes processos metalúrgicos de fornecedores distintos é analisada em ensaios de campo para identificar fatores de competitividade que podem estar ocultos ou desconhecidos no processo de fabricação do material.
Aplicação da Engenharia Reversa de Ligas de Aço Inox
Caracterização de Liga Inox 304 por Ensaio de Metalografia.
Uma aplicação da engenharia reversa de ligas de aço inox seria expor a mesma liga de aço inox, por exemplo a AISI 304, fabricada por diferentes fornecedores de aço inox e comparar o desempenho da qualidade de cada fornecedor em campo. Esta exposição irá relacionar as propriedades do aço inox com maior diferença entre os fornecedores. As técnicas de engenharia reversa irão determinar como as diferenças de performance dos produtos analisados está relacionada com as particularidades dos processos de fabricação de cada fornecedor, principalmente os parâmetros críticos da metalurgia de fabricação de cada produto.
Técnicas de Engenharia Reversa
Para determinar os processos metalúrgicos de fabricação, segue uma lista das principais técnicas de engenharia reversa de ligas disponíveis no mercado brasileiro:
Medição de Tensão Residual por Difração de Raios X
Engenharia Reversa de Ligas. Efeito de Shot Peening na Vida em Fadiga.
Estas técnicas de engenharia reversa permitem identificar vantagens em processos de fabricação que muitas vezes não estão especificadas, ou ainda nem não foram solicitadas aos produtos analisados. A engenharia reversa também pode ser aplicada no desenvolvimento de produtos similares com objetivo de identificar características específicas de cada processo metalúrgico de fabricação que traz benefícios competitivos de performance ao produto. Ou seja, muitas vezes o desenvolvimento de processos e produtos pode ter um tempo de desenvolvimento consideravelmente reduzido quando se trabalha com as técnicas engenharia reversa.
Conclusão
A engenharia reversa de aço inox e outras ligas especiais é de grande relevância no desenvolvimento de produtos competitivos
As técnicas para a realização da engenharia reversa estão disponíveis no Brasil e permitem o aprimoramento de produtos
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A Importância da Análise de Falha e Análise de Quebra em Componentes de Motor e Equipamentos Industriais
Biela de Motor de Locomotiva com Falha. Imagens da Capa da Biela e dos Parafusos da Capa da Biela com Falhas dúteis.
Além da eficiência superior a aplicação da técnica de análise de falhas também reduz o risco operacionNo ambiente industrial competitivo de hoje, a análise de falha mecânica se torna um recurso indispensável para garantir eficiência operacional e gestão de riscos. Se você se preocupa com a confiabilidade de componentes críticos como bielas de motor, eixos acionadores e juntas soldadas, a Testmat é sua parceira ideal com mais de duas décadas de expertise em análise de falha e análise de quebra.
Redução de Riscos e Custos com Análise de Falha
Implementar um programa de análise de falha em componentes retornados em garantia, ou em peças com falha recorrente, pode ser um divisor de águas na redução de custos com assistência técnica e garantia. A identificação precisa das causas raiz de falha em bielas ou eixos, por exemplo, pode prevenir despesas futuras elevadas e também otimizar o ciclo de vida do produto.
Ferramentas e Técnicas em Análise de Falha
Para analisar falhas com eficácia, a Testmat utiliza uma série de técnicas avançadas que auxiliam o engenheiro na identificação da causa raiz. Dentre elas, podemos citar:
Análise de Falha: Macrografia da superfície da fratura em eixo acionador. Análise de Quebra indica a presença de marcas de fadiga em 100% da fratura desde o início até o ponto de ruptura brusca.
1. Metalografia e Macrografia
Aplicação: Utilizada para examinar a estrutura interna dos materiais, frequentemente focando em componentes de motor como bielas e eixos.
Benefícios: Identifica defeitos estruturais e ajuda a entender as causas raiz das falhas.
2. Microscopia Eletrônica e Difração de Raios X
Aplicação: Análise em nível molecular e atômico de materiais. Muito usada para estudar a quebra em componentes de alta performance.
Benefícios: Permite uma identificação precisa de elementos e compostos, além de suas proporções.
3. Réplica Metalográfica
Aplicação: Envolve a criação de uma “impressão” do material para exame mais detalhado, sem danificar o componente original.
Benefícios: Ideal para inspeções in loco em componentes críticos como juntas soldadas, onde a remoção para análise é impraticável.
4. Análise de Esforços por Elementos Finitos
Aplicação: Simulação computacional usada para prever como um material ou componente reagirá sob forças e condições diversas.
Benefícios: Reduz o tempo e os custos associados a testes físicos; fornece dados valiosos para engenheiros na análise de quebra de componentes como eixos e bielas.
5. Reprodução de Falhas (Real e Virtual)
Aplicação: Recriar as condições sob as quais a falha ou quebra ocorreu, seja através de simulações computacionais ou testes físicos.
Benefícios: Oferece insights valiosos sobre as condições que levaram à falha, ajudando na formulação de medidas preventivas.
A Análise de Materiais na Análise de Quebra
Compreender as técnicas de análise de falha material é crucial quando se lida com análises de quebra em componentes de motor como bielas e eixos. Por exemplo: a escolha do tratamento térmico, seja cementação ou carbonitretação, pode afetar diretamente o desempenho e a vida útil do componente.
Fractografia: O Pilar da Análise de Quebra
A fractografia é uma ferramenta essencial na análise de falhas, especialmente no ambiente industrial. Especialistas na Testmat a utilizam para estudar as características superficiais das fraturas em componentes críticos de motor, tais como virabrequins, eixos e engrenagens, elementos frequentemente analisados por nosso corpo técnico.
Ao analisar meticulosamente a superfície de uma fratura, nossos engenheiros de falhas podem diagnosticar o tipo e os mecanismos da falha, seja ela causada por fadiga, desgaste, corrosão ou outros fatores. O resultado é um relatório aprofundado que serve como um guia abrangente para ações corretivas e preventivas, essencial para os tomadores de decisão na sua empresa.
Tomemos como exemplo o exame fractográfico de um eixo acionador. A presença de marcas de fadiga na superfície da fratura pode fornecer informações críticas sobre a causa raiz da falha. Além disso, detalhes como a cor e a textura da fratura podem revelar insights sobre as condições operacionais e de carregamento que contribuíram para o evento de quebra (veja figura acima).
Pós-Análise de Falha: Implementação de Melhorias
Após a análise, a Testmat oferece suporte na implementação de melhorias, atualização de documentação técnica como FMEA e planos de controle, visando a otimização da qualidade e redução de custos.
Treinamentos e Consultoria em Análise de Falhas
Também oferecemos treinamentos especializados e suporte de engenheiros residentes para maximizar a eficácia das suas análises de falha. Se você procura mais conhecimento na área de análise de falhas, ou análise de quebra de componente, veja mais, aqui.
No tratamento térmico das ligas ferrosas é realizada inicialmente a solubilização dos elementos de liga na matriz metálica do material. Ou seja, um dos objetivos do aquecimento do material é de solubilizar os elementos de liga na austenita após um determinado tempo em temperatura ideal. Cada material tem a sua temperatura e tempos ideais de solubilização. O resultado do tratamento térmico em termos de modificação de propriedades mecânicas e químicas irá ser alcançado graças a uma boa solubilização e pela velocidade de resfriamento adequada. Velocidades de resfriamento diferentes irão resultar em propriedades mecânicas e químicas diferentes.
Assim, para o maior domínio dos processos de tratamentos térmicos é necessário conhecer as curvas TTT e CCT do material. Empresas de tratamento térmico e fornecedores de serviços nestas áreas devem ter o conhecimento destas curvas para determinarem seu processo.
Para que serve a Curva TTT?
A curva TTT (Gráfico: Time – Temperature – Transformation / Tempo – Temperatura – Transformação) ajuda na previsão das transformações de fase do material para tratamentos térmicos que mantém o material numa temperatura elevada.
Aplicações típicas desta curva TTT são nos tratamentos térmicos de austêmpera dos aços e ferros fundidos, no controle de aquecimentos de ligas de aço inox para evitar a sensitização do material e a própria solubilização dos elementos de liga. A curva TTT em inglês e português tem a mesma abreviação.
Para que serve a Curva CCT?
A curva CCT (Gráfico: Continuous Cooling Transformation / Transformação em Resfriamento Contínuo) fornece informações de quais fases irão se formar em determinada liga com a velocidade de resfriamento aplicada pelo processo. Esta curva é muito útil para prever as propriedades mecânicas e e microestruturas de produtos temperados e no tratamento térmico de normalização.
Curva CCT AISI 4140. Tratamentos Térmicos dos Aços. Ref. ASM
A curva CCT é a abreviação do termo em inglês e o termo correspondente português é TRC.
Cuidados com a Curva TTT e CCT
Deve-se tomar cuidado para utilizar o tipo de curva correta: TTT ou CCT. O uso incorreto irá danificar o processo de tratamento térmico ou indicar a microestrutura incorreta após o ciclo térmico aplicado.
As curvas são obtidas por experimentos práticos e estão atreladas às características da composição química e tamanho de grão dos materiais ensaiados. Assim, o ideal é obter as curvas TTT e CCT de seu fabricante.
Previsão de Outras Propriedades do Material
Além de prever os microconstituintes do material (Aço, Ferro Fundido, Alumínio, entre outros) é possível também prever qual será a dureza do material após o ciclo térmico.
Aços como AISI 4140 são típicos para Têmpera, onde a curva CCT tem grande aplicação.
A figuras apresentam curvas TTT e CCT deste tipo, que são utilizadas para definir os ciclos (curva de aquecimento, manutenção e curva de resfriamento) dos tratamentos térmicos.
Curvas TTT e CCT na Soldagem e outros Processos
Além da aplicação no desenvolvimento de processos de tratamento térmico, essas curvas também ajudam a identificar as fases que irão se forma na ZAC (Zona Afetada pelo Calor) na soldagem de um cordão. Por isso, este gráfico também se aplica na análise do ciclo térmico de soldagem e no tratamento térmico de cordões soldados.
Na têmpera superficial a curva CCT tem aplicação para se ter uma idéia do tempo de resfriamento. Mas devido a velocidade elevada do processo de resfriamento esta curvas podem não ser as indicativas do processo de fato.
Conclusão
As curvas TTT e CCT têm uso para prever propriedades e microestruturas em materiais metálicos submetidos a ciclos térmicos
Cada curva CCT e TTT fornece informações diferentes do material e deve ser escolhida conforme o caso a ser analisado
As curvas CCT e TTT são elaboradas para uma determinada composição química e tamanho de grão. Deve-se considerar isso na aplicação.
Esse assunto é abordado em nossos Treinamentos e Cursos de Tratamento Térmico e Engenharia de Materiais.
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Efeito dos elementos de liga nos aços. Tratamento Térmico.
No tratamento térmico deve-se ter conhecimento do efeito dos elementos de liga nos aços. Uma substituição de um elemento de liga pode alterar a composição da liga de aço causando problemas inesperados. A TESTMAT recebe inúmeros contatos por ano pedindo para analisar os elementos de liga num aço por este motivo. Nós fornecemos abaixo uma tabela com os elementos de liga dos aços, as suas principais funções e tendências de formação de carbonetos e temperabilidade dos aços. Se você trabalha com aços e tratamento térmico veja mais na tabela abaixo.
A grafita é um componente microestrutural dos ferros fundidos. Ela é formada pelo excesso de carbono da liga em relação ao teor máximo do carbono que pode ser dissolvido no ferro sólido. Assim, a grafita se forma na solidificação do material e apresenta diferentes morfologias decorrentes principalmente das características da solidificação do produto e da composição química da liga. Algumas morfologias da grafita são obtidas também por tratamentos térmicos de longa duração.
Metalografia Ferro Fundido. Classificação da Grafita Nodular. Microestrutura de 50% Ferrita, 40% Perlita e 10% de Grafita Nodular. Ataque: Nital. Aumento: 100x.
O tipo, ou a morfologia da grafita formada irá dar diferentes propriedades mecânicas ao ferro fundido e a sua influência é tão determinante ao ferro fundido que estes são classificados conforme a morfologia da grafite formada.
Desta forma, a grafita, também denominada de grafite (do inglês graphite) tem grande importância na qualidade dos ferros fundidos. A correta morfologia da grafita irá determinar, por exemplo, o alongamento (A%) e a estricção (Z%) do material que são propriedades que definem a dutilidade e a tenacidade do ferro fundido.
Em alguns casos, a classificação da grafita não é exigida, classificando a qualidade do ferro fundido somente por suas propriedades mecânicas, como por exemplo, LR e LE.
Algumas normas definem os tipos de grafite, por exemplo a ASTM A247 (classificação de grafita) e ASTMA48 (classificação ferro fundido cinzento por propriedade mecânica) e a ISO 945 também tem classificações da grafita.
O método de classificação da grafite pela ASTM e ISO mais simples é através de quadros comparativos, avaliando a morfologia, distribuição e o tamanho das grafitas. O quadro abaixo é um comparativo da norma ASTM com a ISO para a classificação de classificação da grafita de ferros fundidos nodulares.
Preparação de Amostras para Classificação da Grafita
Alguns cuidados devem ser tomados na preparação das amostras de ferros fundidos com o objetivo de caracterizar corretamente a morfologia e a classificação das grafites. A grafite é um microconstituinte muito frágil e qualquer pressão exagerada pode removê-la da face em análise. Por isso para obter a morfologia da grafita é necessário cuidado na preparação metalográfica.
Esta preparação deve garantir que as grafitas fiquem retidas na face da amostra para sua observação e o efeito de borda entre a grafita e a matriz metálica seja minimizado. Na preparação de amostras metalográficas de ferro fundido utiliza-se normalmente pasta de diamante no polimento e a última lixa deve ser feita a seco e o número de lixas na sequência de preparação deve ser a menor possível.
Diferentes normas classificam o aspecto micrográfico da grafita
O quadro à seguir apresenta diferentes tipos de classificação da grafita e estão apresentadas comparativamente entre as normas ASTM e ISO. Além destes quadros comparativos existem os métodos de análise por imagem para avaliar o formato das grafitas, a presença percentual de cada morfologia diferente (quando existente) e cálculos de nodularização, como por exemplo a ASTM E2567
Classificação da Grafita. ASTM A247 e ISO 945 Comparativo e Descrição de Grafita Nodular
Os ferros fundidos cinzentos, nodulares, maleáveis ou brancos são ligas com mais de 2% de carbono, que é o limite da solubilidade do carbono na austenita. Esta grande quantidade de carbono pode estar presente em três formas nestes materiais:
Dissolvido nas diversas fases;
Como cementita;
Como grafita.
Efeitos da Composição Química
O carbono é o principal elemento de liga nos materiais ferrosos devido a sua capacidade de alterar as propriedades mecânicas com adições de baixo custo. No ferro fundido, o carbono que não ficou dissolvido na matriz metálica, ou precipitou na forma de carbonetos de cementita, ou que tenha sido utilizado na formação da cementita irá formar a grafita nos ferros fundidos. O balanço entre a quantidade de grafita formada, a sua morfologia e a quantidade de carbono como elemento de liga na matriz metálica irá determinar a qualidade do ferro fundido.
Esta quantidade de carbono na matriz metálica irá determinar a resposta da matriz metálica ao ciclo de resfriamento do fundido. Velocidades de resfriamento mais acentuadas poderão produzir microestruturas mais aciculares, perlitas finas e menor quantidade da fase de ferrita. Além disto, esta quantidade de carbono na matriz pode ser importante para os ferros fundidos com tratamentos térmicos posteriores, como por exemplo, o ferro fundido nodular austemperado.
Quando se fala dos efeitos dos ciclos térmicos no resfriamento do fundido é necessário se considerar a composição química completa da liga em questão. O balanço dos elementos químicos irá determinar se o excesso de carbono na solidificação irá para a formação da grafita ou para a formação de carbonetos (cementita) na matriz metálica. Isso, porque alguns elementos químicos são grafitizantes, ou seja favorecem a formação da grafita. E outros elementos químicos favorecem a formação dos carbonetos com o excesso de carbono. Esses balanços podem influenciar também nos processos de solidificação e consequentemente na classificação da grafita.
Conclusão
A grafita é um microconstituinte importante nos ferros fundidos, por isso a sua classificação
O controle do processo de formação de grafita é importante para assegurar a qualidade do ferro fundido
Métodos automatizados por software de análise de imagem podem ser empregados para avaliar a classificação da grafita
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Sensitização e Perda de Resistência à Corrosão dos Aços Inox
Os aços inox austeníticos são suscetíveis à perda de sua resistência à corrosão através da sensitização. Os aços inoxidáveis mais suscetíveis são os não estabilizados, como por exemplo o AISI 304.
Estes aços necessitam de um tratamento térmico de solubilização que remove esta sensitização, e todos aços deste tipo são fornecidos normalmente já no estado solubilizado. Normalmente, esta informação consta nos certificados de matéria prima.
O que é sensitização?
O Cromo acima 12% na liga do aço inox cria uma camada passivada na superfície que protege o material da corrosão. No caso da precipitação dos carbonetos, algumas regiões ficarão com baixo cromo e sem a proteção superficial causada por ele. Estas regiões desprotegidas são pontos prováveis de início de corrosão e o aço é caracterizado como sensitizado. Por isso, é necessário o tratamento térmico de solubilização que dissolve os carbonetos de cromo precipitados em contorno de grão austenítico durante a fabricação do material. Na solubilização os carbonetos são ‘dissolvidos’ homogeneizando a quantidade de cromo dentro da matriz metálica do material. Estes carbonetos podem também prejudicar as propriedades mecânicas dos aços inox sensitizados.
Sensitização dos Aços Inox Austeníticos por Precipitação de Carboneto em Contorno de Grão com Empobrecimento em Cromo de Regiões Intergranulares. Ref. MATEC
Nas análises de falha de aços inox austeníticos, normalmente se verifica o grau de sensitização do material, que pode muitas vezes, explicar algumas falhas em campo.
Uma das formas de falha deste tipo de aço sensitizado é a corrosão intergranular que pode levar a uma falha mecânica com pouco tempo de exposição ao ambiente agressivo.
Como Avaliar a Sensitização dos Aços Inox Austeníticos?
A sensitização pode ser caracterizada através da análise metalográfica da amostra, normalizada na Prática A ASTM A262. A metalografia seguinte apresenta uma aço inox AISI 304 sensitizado, analisado por metalografia, conforme a prática A ASTM A262.
Aço Inox 304 Sensitizado
Aço Inox 304 Sensitizado – Prática A ASTM A262. Grãos com precipitação de carbonetos de cromo em todo o contorno de grão. Reagente: Oxálico: Aumento:200x.
A prática A revela todos os carbonetos precipitados, e quando presentes em todo o contorno dos grãos, como acima, o material se encontra reprovado. Para se ter uma idéia a imagem seguinte é referente á um inox 316L inspecionado por réplica metalográfica onde foi aplicada a prática A, ASTM A262. Note que não existe nenhum grão contornado por carbonetos como na imagem anterior.
Aço Inox 316 Sem Sensitização
Aço Inox Austenítico 316 inspecionado por Prática A, ASTM A262 e metalografia por réplica metalográfica. Material não apresenta sensitização. Ataque: Oxálico. Aumento: 200x.
Aço Inox 304 Ataque com Reagente Alternativo
O ataque metalográfico comum pode não revelar a sensitização. Às vezes, os precipitados no contorno de grão são muito finos e não visíveis por microscopia ótica, como pode ser visto na metalografia abaixo. Nela vemos alguns grãos completamente contornados por carbonetos e outros onde fica a dúvida se o que vemos é um contorno de grão, ou um precipitado de carboneto de cromo.
Aço inox Austenítico 304, sensitizado com corrosão em campo. Presença de carbonetos de cromo em contorno de grão. Ataque: Kalling. Aumento 200x.
ConclusÃo
A sensitização dos aços inox austeníticos precisa ser caracterizada por ensaio metalográfico
Cada tipo de aço inox tem um procedimento próprio de caracterização conforme a ASTM A262, porém todos precisam passar pelo teste inicial da Prática A indicada na norma
A solubilização precisa ser realizada antes do fornecimento do aço para aplicação em campo
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Escolha de Reagentes Metalográficos, Qual o melhor?
Qual o melhor reagente para aços carbono e ferros fundidos. Nital, ou Picral? Quem trabalha em laboratórios metalográficos na inspeção de produtos ferrosos com certeza já se deparou com esta pergunta. Estes dois reagentes atendem objetivos da inspeção metalográfica diferentes. Veja a tabela abaixo
Tabela Comparativa de Reagentes Metalográficos: Picral e Nital. ASTM E407 Standard Practice for Microetching Metals and Alloys.
A metalografia foi uma técnica muito desenvolvida desde o início do século passado. Existem diversos tipos de reagentes metalográficos que revelam diferentes informações na microestrutura dos materiais. A tabela de reagentes metalográficos acima compara dois tipos de reagentes mais comuns: Picral e Nital.
Cada um destes ataques químicos tem um uso específico na metalografia, apesar de ambos poderem ser utilizados para as mesmas inspeções.
Uso do Nital
O Nital devido a facilidade de sua preparação e durabilidade do reagente é mais utilizado. Porém, deve-se estar ciente das diferenças entre os dois reagentes. De uma forma geral o Nital é mais indicado para materiais de médio à baixo carbono para revelar as microestruturas de perlita, cementita e ferrita. Lembrando que o Nital revela o contorno de grão da ferrita, que permite uma boa análise da ferrita residual em aços parcialmente temperados.
Uso do Picral
O Picral tem sua aplicação mais indicada em aços de médio para alto carbono em controle de processos de tratamento térmico. Isto porque, o Picral tem uma revelação detalhada para a Perlita, Martensita e Bainita. Como este ataque também é mais fácil diferenciar entre a Bainita e a Perlita fina. Esta também é um bom reagente para revelar carbonetos, carbonetos não dissolvidos na martensita e carboneto livre.
Desta forma, percebe-se que os dois reagentes se complementam na maioria dos casos, onde laboratórios realizam metalografias de recebimento de matérias primas e controlam processos de tratamento térmico de sua produção.
A metalografia deve ter os objetivos do ensaio determinados com seu cliente, ou com as características de controle dos seus processos. Com este objetivo bem determinado o metalógrafo pode escolher o melhor reagente indicado tecnicamente para cada tipo de análise.
Conclusão
O melhor reagente é aquele que atende os objetivos da tua inspeção metalográfica
No caso de objetivos de inspeção mistos e amplos o uso dos dois reagentes se complementam
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ANÁLISE METALOGRÁFICA DO TAMANHO DE GRÃO DE ALUMÍNIO
A análise metalográfica do tamanho de grão de ligas fundidas é possível com reagentes especiais. Ligas não ferrosas, como as ligas de alumínio precisam de reagentes específicos e iluminação adequada para esta análise.
Ligas fundidas e conformadas necessitam de ataques diferentes para revelar o tamanho de grão do alumínio. Diferenças comuns de composição química das ligas fundidas e a presença de precipitados podem inviabilizar o ataque facilmente e revelar somente a estrutura dendrítica do material.
Ligas Conformadas
Por exemplo, para o alumínio laminado, ou extrudado, a revelação do grão do alumínio é obtida pela a anodização com reagente de Barker’s e posterior revelação por luz polarizada. A imagem seguinte ilustra o resultado desta técnica.
Metalografia Colorida, Luz Polarizada. Liga de Alumínio soldada por FSW. Tamanho de grão de alumínio com variação. Ataque: Barker’s
No caso de uma liga fundida este mesmo ataque irá revelar a microestrutura dendrítica do material e não será possível analisar o tamanho de grão. Lembrando que tamanho de grão e estrutura dendrítica são duas coisas distintas.
Ligas Fundidas
A imagem seguinte revela o resultado de um ataque de Barker revelado por luz polarizada para uma liga fundida de alumínio.
Ataque de Barker e revelação por luz polarizada de liga de alumínio fundida. Não foi possível identificar o tamanho de grão do alumínio.
Para as ligas fundidas não ferrosas pode se trabalhar com reagente de Keller’s. Este ataque precisa ser desenvolvido conforme a composição química da liga, mas normalmente resulta na revelação do tamanho de grão da liga.
A imagem seguinte é o resultado com Keller para a mesma liga atacada anteriormente com Barker’s com a revelação do contorno de grão de alumínio analisado.
O reagente Keller e um ótima opção para revelar o tamanho de grão de alumínio e ligas não ferrosas.
Conclusão
Para revelar o tamanho de grão de alumíno e suas ligas são necessário ataques distintos conforme o estado de fornecimento: Fundido, ou Conformado
Dois reagentes metalográficos devem ser considerados, conforme especificação em norma internacional:
-Reagente de Barker: 1,8% Ácido Fluobórico em Água Destilada em ataque eletrolítico
-Reagente de Keller: 95 ml água destilada, 2.5 ml ácido nítrico, 1.5 ml ácido clorídrico, 1.0 ml ácido fluorídrico
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Aço inoxidável 304 com corrosão superficial em campo. Avaliação de integridade deste aço realizada por metalografia utilizando a Prática ASTM A262 – A.
Reagente
Ácido Oxálico Eletrolítico
O reagente de Ácido Oxálico eletrolítico é de grande utilidade na inspeção por metalografia, pois permite num mesmo ataque avaliar a condição dos grãos da liga e a sensitização do material. Aplicável a todas as ligas de aço inox 304, 316, 316L e até as mais complexas como Inox Duplex, porém para estas ligas existem reagentes mais apropriados. É um dos reagentes indicados no caso de ligas de inox com corrosão em campo.
Material Aço Inox AISI 304
Aço Inoxidável 304. Laminado.
Liga típica de uso na fabricação de trocadores de calor, tubos com exposição química e outras aplicações de corrosão média.
TÉCNICA METALOGRÁFICA
Ensaio MetalográficO para Avaliação de Sensitização
Microscópio: Microscópio Ótico Invertido
Iluminação: Direta
Aço Inoxidável 304 Sensitizado – Prática A ASTM A262. Grãos com precipitação de carbonetos de cromo em todo o contorno de grão. Indicação de Sensitização. Reagente: Oxálico: Aumento:200x.
Comentários
A sensitização de aços inox pode ser avaliada pelos ensaio descrito na ASTM A262. A prática A determina se existe ou não uma sensitização que reprovaria o material, no caso acima existe. Ensaios mais detalhados também são descritos. O reagente oxálico descrito no ensaio também pode ser utilizado para outras análises metalográficas de aços inox.
O reagente de Ácido Oxálico eletrolítico é de grande utilidade na inspeção por metalografia, pois permite num mesmo ataque avaliar a condição dos grãos da liga e a sensitização do material.
Veja a mesma liga de aço inoxidável 304 atacada com Kalling’s aqui.
Links Úteis
ASTM E407 Standard Practice for Microetching Metals and Alloys
ASTM A262 Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steels
ASTM E340 Standard test method for macroetching metals and alloys
ASTM E381 Standard method of macroetch testing steel bars, billets, blooms and forgings
ISO 4969 Steel — Etching method for macroscopic examination
Caracterização do fluxo de material, ou o fibramento do material resultantes das operações de forjamento por ensaio macrográfico.
Reagente HCl
A face lixada até a lixa 1000 é imersa em HCl concentrado, sendo removido o produto de corrosão algumas vezes durante o ataque de aproximadamente 40 minutos.
Material 4140mod.
Aço AISI 4140 modificado, Forjado. Produto com tratamento térmico de têmpera e revenimento posterior.
Liga típica de uso na fabricação de componentes da indústria Petroquímica, Perfuração de Poços.
Técnica Macrográfica
Macrografia Seção longitudinal
Microscópio: Sem
Iluminação: Direta
Aço Carbono AISI 4140mod. Seção conformada apresentando o fibramento do material. Ensaio Macrográfico indica o fibramento de um Drill Pipe (Tubo de Perfuração) onde é possível verificar o fibramento do material e seu corte na usinagem da rosca. Ataque: HCl. Aumento: 5x
Comentários
O Fibramento ou as Linhas de Fluxo são as direções em que os grãos do aço se deformam como também as inclusões não metálicas existentes na matéria prima. Na conformação cada grão é alongado na direção do fluxo metálico, ou da deformação plástica do processo. Nesta conformação as inclusões não metálicas, carbonetos e impurezas provenientes do processo de solidificação da fabricação da liga do aço também são alongadas na direção da deformação plástica. O ataque por HCl irá corroer justamente estes elementos não metálicos, ou intermetálicos revelando o contorno dos grãos durante a deformação no ensaio de macrografia. Uma análise micrográfica não seria capaz de revelar esta informação em toda a peça.
O fibramento é importante, pois as propriedades mecânicas variam em relação à orientação relativa do fluxo de grãos. Propriedades como resistência ao impacto, dutilidade e resistência à fadiga, podem ser melhoradas significativamente pela orientação adequada das linhas de deformação dos grãos. O ideal é o fibramento alinhado, ou seja paralelo à direção da solicitação máxima da peça.
Outra informação que o fibramento fornece é o tipo de conformação que o material foi submetido: Laminado, Forjado, Extrudado etc. O fibramento também indica onde ocorreu a usinagem do produto pelo corte das fibras.
Links Úteis
ASTM E407 Standard Practice for Microetching Metals and Alloys
ASTM E340 Standard test method for macroetching metals and alloys
ASTM E381 Standard method of macroetch testing steel bars, billets, blooms and forgings
ISO 4969 Steel — Etching method for macroscopic examination
