DESENVOLVIMENTO DE PROCEDIMENTOS METALOGRÁFICOS PARA CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DE AÇOS MULTIFÁSICOS POR MICROSCOPIA ÓPTICA

P.E.L.Garcia (1); T.M.Hashimoto (1); M.S.Pereira (1)

(1) Departamento de Materiais e Tecnologia, Faculdade de Engenharia - Campus de Guaratinguetá-UNESP, Av. Ariberto Pereira da Cunha 333 Guaratinguetá - SP, cep: 12500-000

Palavras-chave:Caracterização microestrutural, aços multifásicos, ataque químico

Resumo

O estudo aprofundado dos aços bifásicos, assim como o descobrimento do efeito TRIP, culminou no desenvolvimento de uma nova geração de aços, denominados multifásicos. Neste tipo de aço a austenita retida têm uma importância fundamental sobre as propriedades finais do material, que tem como característica principal aliar alta resistência e boa conformabilidade. Os aços multifásicos são, geralmente, obtidos por tratamento isotérmico e, além da austenita, tem-se simultaneamente a presença de outros microconstituintes, como a ferrita, a bainita e a martensita. A coexistência destas diferentes fases torna a caracterização microestrutural dos aços multifásicos bastante difícil, principalmente a identificação e quantificação das fases. Neste sentido diversas pesquisas (1-4) vêm sendo desenvolvidas em aços com baixo teor de carbono para que, a partir de uma perfeita caracterização qualitativa de suas microestruturas, seja possível a obtenção de resultados corretos, através de uma análise quantitativa posterior, na determinação das frações volumétricas das fases presentes.

Este trabalho busca contribuir no desenvolvimento de uma técnica para caracterização e/ou identificação das fases de um aço com baixo teor de carbono, através de microscopia óptica. Em especial foram analisadas variáveis referentes a etapa do ataque químico, variando-se alguns parâmetros tais como a temperatura que foi realizado o ataque químico, o tempo de permanência que a amostra fica em contato com o reagente, a forma como a amostra foi submetida ao ataque, a proporção do reagente e o tipo de limpeza utilizada durante o processo. Foi realizado um pré-ataque, com o reagente Nital (3%), visando a obtenção de uma boa definição dos contornos de grãos presentes na amostra, seguido de variações do reagente LePera (ácido pícrico + metabissulfito de sódio).

O material utilizado neste trabalho foi um aço API-5L-X80, com baixo teor de carbono, contendo adições de boro. O aço sofreu tratamento térmico pré-determinado para obtenção de microestrutura multiconstituída, que consistiu de austenitização parcial (780°C) por 30 minutos, seguido de tratamento isotérmico (400°C) por 30 segundos e 3 minutos. A análise metalográfica foi realizada seguindo as etapas convencionais de seccionamento, embutimento, lixamento, limpeza, polimento e ataque químico. Essas etapas foram realizadas com muito critério, pois são de fundamental importância para que se tenha uma boa fotomicrografia final. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de um processador digital de imagens, que possibilitou a captação de imagens com ampliações suficientes para realização da análise qualitativa. Além disso trata-se de um recurso que viabiliza a visualização e arquivamento de diferentes campos da mesma amostra, possibilitando assim verificar a homogeneidade da microestrutura.

Os resultados mostraram a possibilidade de identificação das fases ferrítica, bainítica e do constituinte MA (martensita + austenita retida), através de diferentes colorações nas fotomicrografias, onde a ferrita aparece com tonalidade marrom, a bainita aparece com tonalidade variando do marrom escuro ao preto e o constituinte MA aparece branco (fig.1a). O pré-ataque foi muito importante pois, delineando bem os contornos de grãos, possibilitou a identificação e separação das fases não somente pela coloração deixada pelo reagente LePera modificado como também pelo reagente Nital (fig.1b).

Para a obtenção destes resultados, foi aplicada uma variação do reagente LePera na proporção de doze partes de metabissulfito de sódio para sete partes de ácido pícrico. Estes reagentes foram misturados a uma temperatura de 0°C ± 1°C, na qual foi realizado o ataque químico. A proporção 12:7 foi obtida baseada em tentativas realizadas no laboratório de metalografia, utilizando-se como base o trabalho inicial realizado com o reagente LePera (proporção de 1 de metabissulfito de sódio para 1 de ácido pícrico). Variando a proporção dos reagentes alterava-se a tonalidade da microestrutura obtida, variando da tonalidade marrom para a azul. Quando a tonalidade tendia para o azul, era necessária uma pequena adição do ácido pícrico e, quando a tonalidade tendia para o marrom, era necessária uma pequena adição de metabissulfito. O tempo de permanência ideal encontrado foi de 7s para o pré-ataque (Nital) e de 20s para a variação do reagente LePera. O melhor pré-ataque foi obtido a partir do umedecimento de um chumaço de algodão e este passado sobre a superfície da amostra, enquanto o melhor procedimento para a variação do reagente LePera foi obtido pela imersão da amostra na solução do reagente.

Agradecimentos: os autores agradecem ao CNPq. conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo suporte financeiro e pela bolsa de Iniciação Científica.

Referências Bibliográficas:

1.Girault. E., Jacques, P., Harlet, P., Mols, K., Van Humbeeck, J., Aernoudt, E. - Metallographic Methods for Revealing the Multiphase Microstrucuture of TRIP-Assisted Steel, Materials Characterization, vol.40, p.111-118, (1998).
2.Samakdar, I., Girault, E., Verlinden, B., Aernoudt, E. - Transformations During Intercritical Annealing of a TRIP-assisted Steel, ISIJ International, vol.38, n° 9, p.998-1006, (1998).
3.LePera, F.S. - Improved Etching Technique to Emphasize Martensite and Bainite in High-Strength Dual-Phase Steel, J. Metall. vol.32, p.38-39, (1980).
4.Sakuma, Y., Matlock, D.K., Krauss,G., Intercritically Annealed and Isothermically Transformed 0.15 Pct C Steels Containing 1.2 Pct Si - 1.5 Pct Mn and 4 Pct Ni: Part I. Transformation, Microstrucuture and Room-Temperature Mechanical Properties, Met. Transactions, vol.23, p.1221-1232, (1992)