Características

O ensaio de macrografia consiste na verificação a olho nu ou com uma ampliação de no máximo 10 vezes, de uma superfície plana, preparada adequadamente através de lixamento; a superfície é normalmente atacada por uma substância que reage com a superfície lixada e revela detalhes macrográficos da estrutura do material ou da junta soldada ensaiada.

O termo macrografia, além de definir o tipo do ensaio realizado, engloba também os documentos gerados a partir dele, tais como fotografia, impressões.

Aplicação

O ensaio de macrografia é aplicado para verificar o processo de fabricação ao qual o produto siderúrgico foi submetido, se fundição, forjamento ou laminação; também permite verificar a homogeneidade ou heterogeneidade do produto e constatar a existência de descontinuidades inerentes ao próprio metal, como porosidades e segregações.

O ensaio permite ainda determinar a existência de soldas no material, além de revelaras várias zonas existentes na solda e suas características, tais como número de passes, existência de goivagem e forma do chanfro.

As heterogeneidades podem ser cristal i nas, q u ím i ca s e mecânicas; as cristalinas compreendem granulação grosseira, profundidade de têmpera e zona afetada pelo calor (ZAC); as químicas abrangem profundidade da carbonetação, zonas descarbonetadas, segregação e inclusões não metálicas, principalmente sulfetos; as mecânicas dizem respeito a regiões encruadas, em que se destacam a dissolução e coloração seletivas, provocadas pelo ataque, além de trincas e poros imperceptíveis a olho nu que podem ser evidenciados por corrosão.

macroestrutura

A macroestrutura, que é o resultado do ensaio, pode-se apresentar sob diversos aspectos, devido às heterogeneidades do material, as quais podem reagir de maneiras diferentes ao serem atacadas.

É possível obter uma boa textura com ataques rápidos e superficiais, embora muitas vezes seja necessário utilizar ataques lentos e mais profundos, como no caso de texturas fibrosas.

Existem texturas que são mais facilmente visualizadas quando se faz um segundo lixamento seguido ou não de um novo ataque rápido, como no caso de texturas fibrosas dendríticas, união por caldeamento, segregação e poros.

O mesmo, porém, não pode se dizer para caso de texturas encruadas, brutas de fusão, profundidade de carbonetação, granulação grosseira, profundidade de têmpera, regiões ricas em carbono ou fósforo e zonas afetadas pelo calor, em que um novo lixamento faz a textura desaparecer parcial ou totalmente.

A reflexão da luz causa imagens diferentes no olho do observador: nas zonas brilhantes (a) as imagens são claras; nas zonas corroídas (b) e nas zonas de descontinuidades (d) as imagens são escuras; nas regiões recobertas por produtos das reações (c) as imagens são foscas. 

Etapas do ensaio

De um modo geral, as principais etapas para a realização do ensaio macrográfico sáo a escolha e localização da seção a ser estudada; a preparação de uma superfície plana e lixada no local escolhido; lavagem e secagem e porfim, ataque com reativo químico adequado.

escolha da secção

Antes da retirada de um corpo de prova para a realização do ensaio macrográfico, é interessante que se tenha em mente qual o objetivo principal do ensaio, ou seja a estrutura procurada, as descontinuidades esperadas. Assim, realiza-se um exame visual na peça antes do corte para definir locais, vestígios de solda, azulamento por aquecimento, mossas, descontinuidades.

Após o exame visual, devem ser definidos local, posição e processo de corte a ser utilizado; além disso, deve-se providenciar um croqui ou fotografia da peça antes do corte, a fim de que se possa visualizar o local analisado da peça.

Após a escolha do loca I a ser cortado, é necessário definir se o corte será transversal ou longitudinal ao eixo da peça.

O corte transversal é escolhido para verificar detalhes transversais de uma solda, tais como número de passes, linha de fusão, zona afetada termicamente, descontinuidades, quando é preciso determinar se a seção é inteiramente homogênea ou não; qual a forma e a intensidade da segregação; qual a profundidade de tratamentos térmicos superficiais e a natureza do material.

O corte longitudinal é escolhido quando se deseja verificar qual o processo de fabricação, se fundição, forjamento, laminação; a extensão das descontinuidades e dos tratamentos superficiais e, no caso de parafusos, qual o processo de fabricação dos filetes de roscas, se usinagem ou forjamento.

preparação da superfície

A preparação da superfície compreende duas etapas, a do corte ou desbaste e a do lixamento.

O corpo de prova deve ser cortado com serra ou com cortador de disco abrasivo; caso esse método não esteja disponível, pode-se recorrer ao desbaste da superfície por meio de esmeril ou plaina para atingir a superfície desejada, completando a operação com uma lima fina ou uma lixadeira mecânica. Em todos esses processos deve-se evitar encruamento local, bem como aquecimento acima de 100°C, principalmente em peças temperadas, para evitar a distorção na interpretação do ensaio.

Antes de iniciar o lixamento, deve-se fazer uma lavagem com água corrente e enxugar a superfície para evitar que partículas abrasivas mais grossas sejam levadas a essa etapa; além disso, é necessário uma limpeza especial, com a finalidade de retirada de óleo ou graxa da superfície preparada.

Sempre que possível, o lixamento é executado atritando a superfície sobre a lixa; quando a dimensão da peça não permite, a lixa deve ser passada na superfície com o auxílio de uma régua.

O lixamento deve ser executado por meio de uma série de lixas de granulação decrescente, tomando-se o cuidado de, ao passar de uma lixa mais grossa para outra mais fina, certificar que os riscos da lixa anterior tenham sido totalmente eliminados e que a direção do lixamento seja sempre perpendicular aos riscos deixados pela lixa da operação anterior. Geralmente não se exige o polimento muito elevado para macrografia, o que facilita a execução deste ensaio.

lavagem e secagem

A lavagem é feita submetendo a superfície a água corrente e a fricção com algodão; em seguida, executa-se a secagem através da aplicação de álcool na superfície preparada, seguido de um jato de ar, de preferência quente; tomar cuidado para não encostar os dedos na superfície preparada e seca. Nessa fase deve-se evitar a retenção de água nas descontinuidades para não mascarar a superfície examinada.

ataque químico

Após a lavagem e secagem, a superfície está pronta para sofrer o ataque químico que pode ser realizado por imersão ou por aplicação. No ataque químico por imersão, o reativo é colocado em um recipiente e a superfície do corpo de prova a ser ensaiado é imergida na solução sem deixar o corpo de prova tocar no fundo do recipiente.

É aconselhável que o corpo de prova ou o recipiente seja agitado para sua homogeinização e para que sejam desfeitas possíveis bolhas, formadas pela reação química ou arrastadas mecanicamente, que possam impedir o ataque em uma região localizada.

O ataque por aplicação é realizado com auxílio de um pincel ou um chumaço de algodão fixado em uma pinça; deve-se tomar cuidado com a composição química do suporte, pois se o reativo for ácido e o ataque longo, existe o risco de haver depósito de material estranho na superfície preparada, por eletrólise.

O ataque pode ser rápido, se durar segundos ou poucos minutos; longo se durar minutos, horas ou dias; ou ainda pode ser a frio, quando realizado sob temperatura ambiente, ou a quente, se realizado acima desta; quando se desejam ataques mais profundos, como nas texturas fibrosa ou dendrítica, a temperatura pode chegar a 100°C.

O tempo de ataque está ligado ao tipo do material do corpo de prova e à composição do material e do reativo; pouco tempo de ataque provocará uma textura fraca, pouco visível e sem detalhes; ao contrário, tempo em excesso proporcionará uma textura ofuscada e até deturpada.

Deve-se evitar a retenção de ácidos nas descontinuidades, o que poderia mascarar a superfície do corpo de prova. É importante que o ataque seja realizado junto à capela, pois existe o risco de os vapores emanados da reação serem aspirados.

reagentes químicos

Os reagentes químicos são geralmente soluções ácidas, alcalinas ou substâncias complexas, dissolvidas num solvente adequado, principalmente álcool e água. Os mais utilizados são reativo ácido clorídrico ou ácido muriático, reativo de iodo, reativo de pensulfato de amônio e reativo nital.

O ácido clorídrico ou ácido muriático apresenta a seguinte composição; 50 ml de ácido clorídricoconcentrado – HCL-e 50 ml de água. Na aplicação, a solução deve estar próxima à temperatura de ebulição durante o ataque por imersão. A revelação identifica heterogeneidades, tais como segregação, regiões encruadas, ZAC, depósitos de solda, profundidade de têmpera, e descontinuidades, tais como trincas, porosidades e inclusões.

A composição do reativo de iodo é 10g de iodo sublimado, 20g de iodeto de potássio (Kl) e 100g de água. A aplicação exige temperatura ambiente e é feita esfregando a superfície a ser atacada com uma mecha de algodão embebida na solução. A revelação identifica heterogeneidades, a exemplo de segregação, regiões encruadas, ZAC, depósitos de solda e profundidade de têmpera, e também descontinuidades, como trincas, porosidades, inclusões.

A composição do persulfato de amônio é 10g de persulfato de amônio – (NH₄)₂S20₈ – e 10Oml de água. A aplicação requer temperatura ambiente para ataque com mecha de algodão. A revelação identifica soldas, segregação, texturas cristalina e fibrosa.

O reativo nital apresenta em sua composição 5ml de ácido nítrico concentrado – HN0₃ – e 95ml de álcool. Aaplicação é feita em temperatura ambiente. A revelação identifica soldas, segrègação, trincas, profundidade de temperatura, etc.

Avaliação dos resultados

Para qualificação de procedimento de soldagem de juntas em ângulos, o código ASME, Seção IX exige que a macro-estrutura da seção transversal, compreendida pelo metal de solda e pela zona afetada pelo calor, esteja com fusão completa e livre de trincas.

O registro do ensaio macrográfico pode ser feito por meio de proteção da superfície ensaiada com uma camada de verniz transparente, por meio de fotografia da superfície ensaiada ou pelo método de Bauman, semelhante à fotografia, que utiliza o papel fotográfico para registrar a macroestrutura.

a determinação da macroestrutura e dos reativos mais adequados para vários tipos de metais são normalizados por ASTME340 

18 Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997