Quais são as etapas para preparação de amostras usando um microscópio metalográfico?

Os microscópios metalúrgicos têm diferentes modos de observação, como campo claro, campo escuro, luz polarizada e interferência diferencial. No processo de observação de estruturas metalográficas, o método mais utilizado é o campo claro, e a maioria das inspeções metalográficas pode ser realizada no modo de campo claro. No entanto, o campo escuro, a luz polarizada e a interferência diferencial têm seus papéis únicos na análise de materiais.

Então, quais são as etapas para preparação de amostras usando um microscópio metalográfico?

1) Amostragem

A coleta de amostras de materiais metálicos e peças que precisam ser testadas é chamada de “amostragem”. A seleção dos locais de amostragem e das superfícies de retificação deve ser baseada nos requisitos de análise. Existem muitos métodos de interceptação. Para materiais macios, você pode usar serrar, tornear, aplainar, etc.; para materiais duros, você pode usar métodos de corte, como cortadores de rebolo ou máquinas de corte de fio; para materiais duros e quebradiços, você pode usar métodos de martelamento. Independentemente do método utilizado, deve-se tomar cuidado para evitar e reduzir a distorção do tecido causada pela deformação plástica ou pelo aquecimento. Não existe uma regulamentação uniforme sobre o tamanho da amostra. Do ponto de vista da facilidade de segurar e retificar, o diâmetro ou comprimento lateral é geralmente de 15 a 20 mm e a altura é de 12 a 18 mm. Para amostras muito pequenas, de formato irregular e que precisam proteger as bordas, pode-se usar montagem ou fixação mecânica.

A montagem de amostras metalográficas é realizada utilizando plásticos termoplásticos (como cloreto de polivinila), plásticos termoendurecíveis (como pó de baquelite) e plásticos condensantes (como resina epóxi + agente de cura) como cargas. Os dois primeiros tipos pertencem a enchimentos de endurecimento a quente, e o endurecimento a quente deve ser realizado em um equipamento especial – uma máquina de incrustação. O terceiro tipo pertence ao enchimento a frio.

2) Moagem grossa

O objetivo da moagem grossa tem principalmente os três pontos a seguir:

Recorte Alguns exemplares, como aqueles derrubados por martelamento, possuem formatos muito irregulares e devem ser retificados e aparados em exemplares de formato regular;

Moagem Não importa qual método seja usado para coletar amostras, os cortes muitas vezes não são muito suaves. Para suavizar a superfície de observação e remover a camada deformada produzida durante o corte, é necessária uma retificação grosseira;

Partindo da premissa de que o chanfro não afeta o propósito da observação, as bordas e cantos da amostra precisam ser esmerilados para evitar riscar a lixa e polir o tecido.

3) Moagem fina

Após o desbaste áspero, ainda existem marcas de desgaste grossas e profundas na superfície de desbaste. Para eliminar essas marcas de desgaste, deve-se realizar um desbaste fino. A retificação fina pode ser dividida em dois tipos: retificação manual e retificação mecânica. Atualmente, a retificação mecânica é o principal método de retificação.

O equipamento de retificação mecânica mais comumente usado atualmente é a pré-retificadora. O motor aciona o disco coberto com lixa d’água para girar. Ao moer, mova a amostra para frente e para trás ao longo da direção radial do disco. A força deve ser uniforme e a amostra deve ser enxaguada com água durante a moagem. O fluxo de água não apenas desempenha o papel de resfriar a amostra, mas também usa a força centrífuga para empurrar continuamente as partículas de areia caídas, detritos abrasivos, etc. A velocidade de retificação mecânica é muito mais rápida do que a retificação manual, mas a planicidade não é boa o suficiente e a camada de deformação superficial também é séria. Portanto, amostras com requisitos mais elevados ou materiais mais macios devem ser moídas manualmente.

4) Polimento

O objetivo do polimento é remover as marcas de desbaste finas deixadas na superfície de desbaste após o desbaste fino para obter uma superfície espelhada brilhante e sem traços. Existem três métodos de polimento: polimento mecânico, polimento eletrolítico e polimento químico, entre os quais o polimento mecânico é comumente utilizado. O polimento mecânico é realizado em uma máquina de polimento. O tecido de polimento (lona é comumente usada para polimento grosso e pano de lã é comumente usado para polimento fino) é embebido em água, achatado, apertado e fixado no disco de polimento.

Inicie o interruptor para girar o disco de polimento no sentido anti-horário e borrife uma quantidade adequada de líquido de polimento (uma suspensão de óxido de alumínio, óxido de cromo ou pó de polimento de óxido de ferro mais água) no disco para polimento. Ao polir, você deve prestar atenção a:

A amostra se move lentamente para frente e para trás ao longo da direção radial do disco e, ao mesmo tempo, gira na direção oposta do disco de polimento. Quando o polimento estiver prestes a terminar, faça um posicionamento curto e um polimento leve.

Durante o processo de polimento, uma quantidade adequada de fluido de polimento ou água deve ser adicionada frequentemente para manter a umidade do disco de polimento. Se o disco de polimento estiver muito sujo ou contiver partículas grossas, ele deverá ser enxaguado antes de continuar o uso.

O tempo de polimento deve ser reduzido tanto quanto possível e não muito longo. Para atender a esse requisito, pode ser dividido em duas etapas: polimento bruto e polimento fino.

Ao polir metais não ferrosos (como cobre, alumínio e suas ligas, etc.), é melhor aplicar um pouco de sabão ou deixar cair uma quantidade adequada de água com sabão no disco de polimento.

5) Erosão

Quando a amostra polida é observada sob um microscópio metalográfico, apenas a superfície polida brilhante pode ser vista. Se houver arranhões, manchas de água ou inclusões não metálicas, grafite e rachaduras no material, também poderão ser visualizadas. Porém, o metal deve ser analisado. A estrutura da fase também deve ser gravada.

Existem muitos métodos de gravação. O método mais comumente usado é o ataque químico, que utiliza a dissolução química e o ataque eletroquímico da amostra pelo agente de ataque para expor o tecido.

A gravação de metal puro (ou solução sólida uniforme monofásica) é basicamente um processo de dissolução química. Os átomos localizados nos limites dos grãos têm maior energia livre e menor estabilidade do que os átomos dentro do grão, por isso são facilmente gravados para formar sulcos. O interior dos grãos é levemente gravado e geralmente mantém o plano polido original. Sob observação de campo claro, você pode ver que os grãos individuais são separados por limites de grão. Se a gravação for mais profunda, você também poderá encontrar o fenômeno de brilho e escuridão diferentes de cada grão. Isso ocorre porque os átomos de cada grão estão dispostos em direções diferentes. Após o ataque químico, o grau de inclinação entre a superfície exposta, que é dominada pelo arranjo mais denso de superfícies, e a superfície polida original.