Microestruturas de ligas de cobre e reagentes de ataque comuns

As microestruturas do cobre e de suas ligas são examinadas com um reagente de ataque adequado ao material e à característica de interesse. Latão e bronze apresentam diferentes distribuições de fases. As soluções abaixo revelam grãos, contornos de fases, inclusões e estruturas soldadas nas condições indicadas de aplicação com mecha ou por imersão.

Características microestruturais

O latão e o bronze são as ligas de cobre mais utilizadas na indústria.

Os latões podem ser divididos em ligas monofásicas e bifásicas. O latão α monofásico fundido frequentemente apresenta segregação dendrítica. A deformação seguida de recozimento elimina a segregação e produz grãos uniformes com gêmeos de recozimento. No latão bifásico α+β’, a fase α se precipita da fase β durante o resfriamento, e sua morfologia depende das condições de processamento. No estado de fundição, a fase α forma uma estrutura de Widmanstatten grossa. O resfriamento lento após o trabalho a quente produz grãos α equiaxiais uniformes, enquanto o resfriamento rápido produz uma estrutura de Widmanstatten acicular fina. Exceto para o NH₄OH e H₂O₂ Em soluções aquosas, os agentes de corrosão listados a seguir atacam preferencialmente a fase β, tornando-a escura, enquanto a fase α permanece clara.

O bronze de estanho, o bronze de alumínio e o cobre-berílio compartilham uma característica estrutural comum: uma matriz de solução sólida α com uma pequena quantidade de constituinte eutético ou eutetoide. O bronze de estanho contém α+(α+δ) eutetoide; o bronze de alumínio contém α+(α+γ₂) eutetoide; o cobre-berílio contém α+(α+β) eutetoide; e o bronze fosforoso contém α+(α+Cu₃P) eutético mais (α+δ+Cu₃P) eutetoide. O bronze de estanho também apresenta segregação acentuada e pode diferir substancialmente de seu diagrama de fases de equilíbrio, pois o intervalo entre o liquidus e o solidus é amplo e o estanho se difunde lentamente. O bronze de alumínio apresenta apenas uma segregação leve. Em baixa ampliação, sua estrutura se assemelha à do latão bifásico, enquanto o (α+γ₂) A estrutura eutectóide torna-se visível sob alta ampliação. O cobre-berílio é geralmente utilizado após tratamento de solução e envelhecimento. O tratamento de solução produz uma estrutura monofásica uniforme. O envelhecimento precipita partículas muito finas da segunda fase CuBe dentro dos grãos ou ao longo dos limites dos grãos. A microscopia óptica pode revelar vagamente partículas alinhadas ao longo das linhas de deslizamento, mas seus detalhes exigem o uso da microscopia eletrônica.

Reagentes de ataque comuns

As seguintes soluções são comumente utilizadas para revelar as microestruturas do cobre e das ligas de cobre.

Exame de inclusões

A identificação dos tipos e características das inclusões é cada vez mais importante no exame microscópico, pois elas afetam diretamente a formabilidade e a usinabilidade do cobre. As inclusões podem ser examinadas na condição polida. Como alternativa, passe rapidamente um cotonete embebido em solução de hidróxido de amônio — o “Etchant 1” mencionado acima — sobre a superfície polida para torná-las mais visíveis.

O enxofre e o oxigênio podem formar Cu+Cu₂S e Cu+Cu₂Eutéticos no cobre. Tanto o Cu₂S e Cu₂Os compostos de O são frágeis e se fraturam facilmente durante o trabalho a frio; por isso, o cobre está sujeito a limites rigorosos de oxigênio e enxofre. A metalografia pode fornecer uma indicação aproximada do teor de impurezas, além da análise química. Sob iluminação comum, o óxido de cobre e o sulfeto de cobre não podem ser distinguidos, pois ambos apresentam uma cor azul-acinzentada. Sob luz polarizada, o óxido de cobre apresenta uma cor vermelho-rubi e, portanto, pode ser distinguido do sulfeto de cobre. No estado de fundição, o teor de oxigênio pode ser avaliado por meio da comparação com micrografias padrão que representam diferentes níveis de oxigênio.

Traços de bismuto e chumbo formam eutécticos Cu+Bi ou Cu+Pb com o cobre. Ambos os elementos se separam do eutéctico, mas sua distribuição difere. O bismuto forma uma rede ao longo dos limites de grão e causa uma fragilidade a quente acentuada. O chumbo tem menor tendência a formar uma distribuição contínua nos limites dos grãos; a agitação antes da solidificação pode dispersar o Pb na forma de partículas finas na matriz. Pequenas adições de chumbo podem, portanto, melhorar a usinabilidade.