Microestrutura são as estruturas materiais vistas no nível micro. Especificamente, as estruturas de um objeto, organismo ou material reveladas por um microscópio em ampliações maiores que 25 vezes. Normalmente, quando mencionada, a microestrutura inclui defeitos, impurezas, grãos e contornos de grãos. As microestruturas determinam as propriedades mecânicas, físicas e químicas dos materiais. Por exemplo, a resistência e a dureza dos materiais são determinadas pelo número de fases e tamanhos de grãos.
A microestrutura pode ser observada usando várias técnicas de microscopia. As propriedades microestruturais de um determinado material podem variar muito quando observadas em diferentes escalas de comprimento. Portanto, é muito importante considerar a escala de comprimento das observações que você faz ao descrever a microestrutura de um material.
Propriedades elétricas e magnéticas, bem como comportamento químico (corrosão), são determinadas pelo tamanho do grão e defeitos (como vazios, discordâncias, contornos de grão) presentes no material. Consequentemente, o comportamento desse material multifásico é determinado pelas propriedades das fases individuais e pela maneira como essas fases interagem. Como regra geral, as propriedades mecânicas dos materiais de engenharia, como ductilidade, resistência, resistência à fluência e fadiga, são determinadas por sua microestrutura em diferentes escalas geométricas.
Microestrutura É comum examinar a microestrutura de um componente defeituoso. Esta é uma técnica visual que permite apenas uma avaliação qualitativa. Um pedaço da superfície fraturada, conhecido como macro, é montado com plástico e polido até formar uma superfície plana e fina. A superfície é examinada em um microscópio óptico com ampliação de ×100 e ×200 e são feitas observações sobre o estado da microestrutura do material. As microestruturas variam muito dependendo da especificação do material e do tratamento térmico. Para aços carbono, a ferrita e a perlita geralmente conferem propriedades desejáveis, como resistência à tração e tenacidade, enquanto a cementita e a martensita fazem com que o material seja duro e quebradiço. Em ampliações menores, a superfície de fratura de um componente com falha pode apresentar cicatrizes características em forma de crescente, que são evidências da operação de um mecanismo de fadiga.
Em outras palavras, microestrutura se refere ao tamanho e arranjo dos cristais e à quantidade e distribuição de impurezas no material. A escala desses recursos é normalmente de 1 a 100 μm. A microestrutura determina muitas propriedades de metais e cerâmicas.
Quando falamos sobre estruturas em ciência e engenharia de materiais, isso quase sempre se refere à microestrutura dos materiais. Diferentes condições de processamento levam a diferentes microestruturas e, portanto, a mudanças nas propriedades. Uma microestrutura pode conter uma ampla variedade de características estruturais, como fases com diferentes composições ou estruturas cristalinas, grãos com diferentes orientações, domínios com diferentes variantes estruturais, domínios com diferentes polarizações elétricas ou magnéticas, bem como defeitos estruturais, como limites de interfase, limites de grãos, paredes de domínio, rachaduras, superfícies e discordâncias.
Um dos objetivos fundamentais do design de materiais é capturar microestruturas ideais com as propriedades mais desejadas durante o processamento e congelar sua evolução durante as aplicações.
A microestrutura só pode ser avaliada por microscopia (microscópio estéreo, microscópio óptico usando luz refletida, microscópio digital ou microscópio eletrônico de varredura e transmissão). Normalmente, o tamanho das características observadas varia de submilímetros a micrômetros ou até nanômetros. Observações microestruturais são usadas em uma ampla gama de pesquisas, incluindo determinação de tamanho de grão, controle de defeitos, preparação de alvos em microeletrônica e todos os tipos de análise de soldas e falhas.
Por exemplo, a análise microscópica pode ser usada para avaliar propriedades e danos durante os estágios de projeto e processamento do metal. Os elementos estruturais que podem ser avaliados usando microscopia óptica ou eletrônica incluem:
A avaliação é baseada nos seguintes critérios:
Com base em todas essas informações, é possível criar uma descrição abrangente da microestrutura e tirar conclusões sobre suas propriedades potenciais.
Os materiais usados em aplicações práticas hoje são misturas de vários elementos químicos, frequentemente chamados de ligas. Por exemplo, aço e ferro fundido são ligas baseadas principalmente em adições de liga de ferro e carbono, que são responsáveis pela dureza do material ferroso. A análise microestrutural fornece conclusões sobre as propriedades da liga, incluindo sua resistência, dureza e ductilidade.
A análise de microestrutura permite que a estrutura e a composição dos materiais sejam analisadas em nível microscópico. Essas informações são importantes para entender as propriedades dos materiais e desenvolver novos materiais. A análise de microestrutura é uma parte importante da ciência dos materiais e do método analítico em metalografia. Faz parte de testes destrutivos de materiais para análise quantitativa e qualitativa das propriedades dos materiais.
Existem diferenças entre análises de microestrutura quantitativas e qualitativas:
A análise de microestrutura é realizada em um grande número de materiais, particularmente aqueles que têm uma estrutura microscópica que afeta suas propriedades mecânicas, térmicas ou elétricas. Materiais típicos são metais e ligas metálicas, cerâmicas, vidros, polímeros e materiais compostos.
Microestrutura refere-se à estrutura interna e composição dos materiais. A microestrutura de um material, portanto, fornece informações sobre o arranjo microscópico de seus constituintes. Os componentes microestruturais individuais são separados uns dos outros por limites de grãos e de fase. Esse arranjo afeta as propriedades mecânicas, térmicas e elétricas de um material. Independentemente do material, as microestruturas descrevem o arranjo e a organização dos componentes nos níveis visível e microscópico.
As propriedades da microestrutura estão diretamente relacionadas às propriedades mecânicas e técnicas dos materiais. Isso significa, por exemplo, que eles têm um impacto significativo na resistência e na ductilidade, ou seja, na trabalhabilidade do material: tamanhos de grãos pequenos resultam em maior resistência, enquanto tamanhos de grãos grandes resultam em maior ductilidade. No entanto, esses recursos podem ser alterados. Influências externas, como corrosão, processos de tratamento térmico e efeitos mecânicos, como forjamento, dobra ou laminação, têm impacto na microestrutura.
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