Análise de Falhas - Cap. VII-2

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Prof. Luiz Cláudio Cândido
ANÁLISE DE FALHAS
(Parte VII-2)
Prof. Leonardo Barbosa Godefroid
candido@em.ufop.br leonardo@demet.em.ufop.br
METALURGIA MECÂNICA
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
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7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
 Muitas vezes a falha de um componente/estrutura é devida à
conjunção de fatores externos:
– Carregamentos mecânicos (repetitivos) &
– Estrutura não adequada a atual aplicação.
 É necessário fazer as devidas correlações entre:
– a microestrutura, observada em amostras do componente
falhado,
– a composição química e
– o histórico de fabricação do material.
Equipamento de análise metalográfica - software QWin® v.3.2 (GEsFraM/UFOP). 
7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Flange de tubulação
100 X 200 X
500 X 1000 X
7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Eixo “antigo” - inclusões
200 X 1000 X
Charpy Tração
7.2 – Efeito das heterogeneidades sobre as propriedades do 
material (exemplo: aço) 
1000X Energia Charpy 210±70J 1000X Energia Charpy 33±5J 
(a) estrutura de um aço C-Mn que sofreu tratamento de controle da morfologia das inclusões e 
(b) estrutura do mesmo aço sem controle da morfologia e com maior número de inclusões. 
(b)(a)
Classificação normalizada da presença de 
inclusões em aços, ABNT.
Alguns reativos 
para análise 
metalográfica 
de aços 
carbono ou 
aços baixa liga. 
Alguns reativos para análise metalográfica para ferros fundidos.
Micrografia mostrando uma junta soldada com problemas de porosidade e geração de trincas.
7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Seqüência de micrografias de um aço carbono (0,14%C e 0,90%Mn).
7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Ferro fundido alto Cr 
7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Seqüência de micrografias de um ferro 
fundido branco ao Cromo: da esquerda 
para a direita e de cima para baixo têm-
se: 25, 50, 100, 200, 500 e 1000X. 
7.2 – Metalografia dos materiais envolvidos
Evidências gerais de inclusões 
7.2 – Metalografia dos materiais envolvidos
Evidências gerais de inclusões 
7.3 – Metalografia da região de uma falha
 O grande potencial da análise metalográfica, para uma análise de
falhas é a análise da microestrutura do componente na região de
falha.
 A análise microestrutural revela informações importantes que
complementam a análise macrofractográfica e microfractográfica
7.3 – Metalografia da região de uma falha
Para aproveitar ao máximo 
o potencial que a análise 
metalográfica oferece, 
deve-se buscar a análise de 
regiões o mais próximo 
possível da região falhada.
É obrigatório deixar esta 
análise mais para o final 
do trabalho de análise de 
falha, após já terem sido 
realizadas outras análises 
de caráter não destrutivas.
7.3 – Metalografia da região de uma falha 
Parafuso normal
1000X
Fratura de um parafuso comum ocasionada pelo mau acabamento superficial de sua rosca. 
7.3 – Metalografia da região de uma falha
Registro de uma trinca formada na ZF de uma solda de filete feita de forma incorreta e que levou 
à fratura da estrutura. O MB constitui-se de um aço de baixo carbono.
7.3 – Metalografia da região de uma falha 
Preenchimento de desgaste com solda
7.3 – Metalografia da região de uma falha 
Comparação entre parafusos fraturados por fadiga
7.3 – Metalografia da região de uma falha
Falha no processamento de longarinas: lado esquerdo, aço com uma orientação da estrutura não 
adequada; lado direito, aço com elevado número de inclusões.
7.3 – Metalografia da região de falha 
Ruptura na conformação de longarinas
7.3 – Metalografia da região de uma falha
Micrografia de um tubo de aço C-Mn na região da junta soldada evidenciando que o mesmo não 
foi tratado termicamente; (b) microfractografia do tubo analisado. 
7.3 – Metalografia da região de uma falha
Microestrutura grosseira de um aço laminado a frio e sua conseqüência prática no processo de 
fabricação de peças. 
7.3 – Metalografia da região de uma falha
(a), (b) e (c) esquema de produção de um tubo de aço com costura (porém com presença de óxidos). (d) 
metalografia da região de solda (sem ataque a 100X ótico) ilustrando em (e) e (f) a presença de óxidos 
perpendiculares ao comprimento original da chapa e contidos na linha de solda descartando problemas na 
matéria-prima e revelando problema no processo de produção de tubos que apresentaram falhas em serviço. 
(a) (b) (c)
(d)
(e) (f)
7.3 – Metalografia da região de uma falha
(a) componente tubular fraturado em serviço na região da solda (b). A análise metalográfica revelou que apesar 
da presença de inclusões alongadas (c) especialmente no centro do material (vistas sem ataque químico), a 
microestrutura alongada em direção desfavorável (d), (e) e (f) produziu a falha na região da solda do 
componente. 
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
7.3 – Metalografia da região de uma falha
(a) e (b) microestrutura heterogênea de um vaso de pressão que não suportou a pressão de ensaio 
devido a um tratamento térmico mal executado, causando, inclusive, descarbonetação (c) na 
superfície do material. 
(a)
(b)
(c)
Presença de precipitados/inclusões
“Quebra de superfície”
Em resumo, a análise metalográfica pode servir a análise de falhas para:
• verificar o tipo de estrutura e, conseqüentemente, propriedades
mecânicas esperadas para um material;
• obter uma correlação com o tipo de condição de fabricação utilizado
para a obtenção do componente estudado;
• fazer inferências sobre a história de processamento termo-mecânico
ao longo da vida do componente;
• averiguar o grau de “sanidade” interna do material, detectando a
existência de inclusões e descontinuidades microestruturais, assim
como quantificando-as;
• detalhar o processo de falha, sob o ponto de vista microestrutural,
buscando-se correspondências com o mecanismo de falha e a
microestrutura presente no material na região de falha.
7.4 – Resumo