ASTM E112: Análise de tamanho de grão

Introdução

A norma ASTM E112 estabelece a medição do tamanho do grão em metais e ligas para fins de consistência e precisão na aplicação da ciência dos materiais.

As propriedades mecânicas de metais e ligas são definidas pelo tamanho do grão. A norma ASTM E112 padroniza uma técnica para a medição do tamanho do grão que é significativa no controle de qualidade, na pesquisa e na engenharia de materiais.

Métodos para análise de tamanho de grão (ASTM E112)

A ASTM E112 descreve vários métodos padronizados de determinação de tamanho de grão, cada um deles adequado a materiais específicos, precisão e equipamentos disponíveis:

1. Método de comparação

Esse método envolve uma comparação visual de uma amostra polida e gravada com as tabelas de tamanho de grão da ASTM. É rápido e aceitável para o controle de qualidade diário, para o qual um tamanho de grão aproximado é suficiente. Por exemplo, em componentes de alumínio fundido, os operadores podem verificar facilmente se o tamanho do grão está dentro da faixa desejável (por exemplo, ASTM G8-G12).

2. Método planimétrico (ou de contagem)

O método planimétrico conta os grãos em uma área em um microscópio. O método planimétrico oferece uma medição mais quantitativa e precisa, adequada para pesquisa, desenvolvimento e ligas de alto desempenho. Por exemplo, em superligas à base de níquel usadas para fabricar lâminas de turbina, a análise planimétrica garante que os grãos sejam iguais, o que é crucial para a resistência à fluência em alta temperatura.

3. Método de interceptação (ou linear)

O método de interceptação envolve o desenho de várias linhas de teste na micrografia e a contagem dos limites de grãos cruzados. É altamente adequado para sistemas de análise de imagem automatizados baseados em computador, de modo que possa haver uma medição de alto rendimento com redução do viés do operador. É amplamente utilizado em fábricas de produção de aço, titânio e ligas de alumínio, onde grandes conjuntos de dados precisam ser estabelecidos para verificar a consistência do lote.

Cada método tem vantagens especiais: o método de comparação é rápido e prático para verificações de rotina, o método planimétrico fornece dados precisos de nível de pesquisa e o método de interceptação é mais adequado para automação e cálculo estatístico. O método ideal depende do tipo de material, do grau de precisão e da aplicação pretendida.

Métodos de medição de tamanho de grão

Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Aplicações da análise de tamanho de grão

O tamanho do grão afeta diretamente as propriedades mecânicas de metais e ligas e, portanto, o teste ASTM E112 é uma necessidade em muitos setores.

No setor aeroespacial, as lâminas de turbina de Ti-6Al-4V com grãos finos (~10 μm) contêm mais de 10⁶ ciclos de fadiga a 550°C, enquanto os grãos grossos (~40 μm) reduzem a vida útil da fadiga em 30-40%.

A análise do tamanho dos grãos garante que os tratamentos térmicos produzam microestruturas uniformes para aplicações em alta temperatura.

No setor automobilístico, os tamanhos de grão de 40 μm a 10 μm reduzem a resistência ao escoamento em mais de 100 MPa sem sacrificar a ductilidade, melhorando a resistência ao choque. O exame de grãos verifica se os processos de laminação e recozimento atendem às especificações.

Na construção, os aços estruturais de grão fino mantêm a resistência em baixas temperaturas, reduzindo a possibilidade de fratura frágil. O teste ASTM E112 verifica se os processos de fundição e soldagem produzem material consistente e seguro.

A medição do tamanho do grão também é fundamental no projeto da liga e na análise de falhas. Nas superligas à base de níquel e nos aços inoxidáveis, um crescimento anormal de grãos ou uma distribuição não uniforme pode causar fissuras ou rachaduras antes do tempo esperado. A medição do tamanho do grão permite que os engenheiros correlacionem diretamente as falhas de desempenho com os parâmetros do processo, como a taxa de resfriamento ou as condições de forjamento.

Em resumo, o teste ASTM E112 fornece verificação quantitativa da microestrutura com força, resistência à fadiga e confiabilidade garantidas para os setores aeroespacial, automotivo, de construção e ligas avançadas.

Perguntas frequentes

Para que é usada a norma ASTM E112?

A ASTM E112 é utilizada para a medição do tamanho de grão de metais e ligas para estabelecer suas propriedades mecânicas.

Por que o tamanho do grão é importante em metais e ligas?

O tamanho do grão de metais e ligas afeta sua resistência, tenacidade e ductilidade, o que influencia seu desempenho em várias aplicações.

Quais setores utilizam regularmente a ASTM E112?

Setores como o aeroespacial, automotivo e de construção usam regularmente a ASTM E112 para controle de qualidade e inovação de materiais.

Quais são os principais métodos apresentados na ASTM E112?

A norma fornece o método de comparação, o método planimétrico e o método de interceptação para a medição do tamanho do grão.

A ASTM E112 abrange todos os metais e ligas?

Sim, a norma ASTM E112 é geral e pode ser aplicada a uma variedade de materiais metálicos, fornecendo medições sólidas de tamanho de grão para todos os tipos.