O objetivo da metalografia é determinar a estrutura dos metais. Contudo, hoje em dia prefere-se o termo "materialografia" tendo em vista o desenvolvimento de um crescente número de materiais compostos (sistemas de cerâmica/metal, metálicos/plásticos, etc.). As aplicações da metalografia, ou melhor, da materialografia, consistem principalmente no controle de qualidade e na análise de danificações, bem como em R & D
A função da metalografia ou materialografia é determinar a estrutura do material por meio de procedimentos macro e em microscópicos. Mesmo os metais apresentam uma estrutura cristalina similar à de cristais não-metálicos, tais como, entre outros, o quartzo ou cristal de rocha - cujas propriedades podem ser determinadas qualitativa e quantitativamente.
Para se poder examinar um material e chegar a conclusões satisfatórias sobre sua qualidade, um passo inicial na metalografia ou materialografia é cotar e polir a amostra. Este estágio isento de arranhões adequado para observação macro ou microscópica precisa apresentar uma superfície representativa, claramente delimitada e plana do material a examinar, o que permitirá uma nítida identificação da sua estrutura. Portanto, é essencial que no preparo do material não ocorram arranhões, fraturas indesejadas, corpos estranhos ou deformações. Normalmente, o preparo se dá em 6 estágios: corte, embutimento, lixamento, polimento, ataque químico e exame microscópico. Finalmente, a avaliação da amostra por meio de macro ou microscopia, além de um ensaio de dureza, se necessário.
Corte
O primeiro estágio consiste no recorte de um fragmento a ser ensaiado/examinado como amostra do material por meio de uma cortadora (p.ex. uma cortadora a úmido da série denominada "Brillant") e as correspondentes ferramentas de fixação projetadas para prover fixação em posições estratégicas. Se a amostra tiver tamanho suficiente, ela poderá ser instalada e então lixada e/ou polida com um suporte sem nenhum outro preparo.
Ferramentas de fixação especiais
Há necessidade de posicionar de forma segura na câmara de recorte da máquina uma lista de inúmeros materiais e geometrias. Além do sortimento padrão, existem dispositivos de fixação especiais para amostras extraordinariamente problemáticas. Um exemplo seria o sistema de fixação pulsante para cortes de LFC, LFV ou titânio.
Instalação
Já amostras de pequeno tamanho terão de ser instaladas inicialmente de um modo que facilite o manuseio e/ou a proteção das beiradas, o que se faz mediante procedimentos de embutimento a frio ou a quente. Nestes últimos, as amostras são montadas numa assim chamada prensa de instalação – aqui chamada de prensa de embutimento a quente, da série "Opal". Neste processo, a amostra é cercada de um granulado plástico especial (são diversos termo fixos ou termoplásticos), para serem em seguida comprimidos um contra o outro sob calor e pressão hidráulica. Este método proporciona um pleno embutimento do material no plástico, de modo a otimizar seu formato para o próximo estágio de preparo metalográfico.
Lixamento e polimento
Com o fim de visibilizar a estrutura cristalina, a superfície da amostra precisa ser inicialmente tornada plana por lixamento e, em seguida, polida.
O processo de lixamento e polimento é executado mediante uma unidade do mesmo nome, podendo ser manualmente, por exemplo por pré-lixamento com uma pré-lixadora automática ("Jade") – o que é mais usual nos modernos laboratórios metalográficos. Ao contrário do lixamento manual, para o polimento no caso de lixamento automático, a amostra é fixada num suporte e comprimida contra material abrasivo (lixa, rebolo, etc.) por meio de um cabeçote lixador ou polidor ("Rubin"). O lixador se encontrará sobre um disco de trabalho. A isto se segue uma série de estágios de lixamento em que cada novo estágio utiliza uma lixa cada vez mais fina a fim de avançar passo a passo até o grau de polimento superficial desejado. A amostra deverá ser girada em 90º após cada estágio de lixamento a fim de eliminar ranhuras deixadas pelo contato da lixa anterior. Ao longo de todo o processo, um fluido lubrificante e refrigerante assegura o resfriamento da amostra e a eliminação de resíduos. A amostra deve ser regularmente limpa com água e álcool entre um estágio e outro para assegurar que não haverá arraste de resíduos (lodo) e partículas grossas do estágio precedente para o seguinte.
A subsequente fase de polimento utiliza vários panos polidores. Os últimos arranhões remanescentes do lixamento prévio são removidos com uma última camada. Este estágio metalográfico é mais bem atendido por meio de uma suspensão de diamante poli ou monocristalina como meio polidor final. Em particular, quando muitas amostras são polidas uma após a outra, será vantajoso utilizar uma lixadeira e politriz automática (como no caso do Systemlabor ou Systemautomat).
Ataque Químico
Depois de completar o último estágio de polimento, podem-se levantar conjecturas iniciais sobre a pureza do material em função dos diferentes reflexos. Para visualizar a estrutura cristalina com o fim de contrastá-la, a amostra deve passar por mais um estágio de preparo, que pode ser manual por imersão em um líquido químico ou lançando-se mão de uma unidade de ataque eletrolítica tal como o modelo "Kristall". O fluido químico específico para uma amostra em particular tem o efeito de alterar o comportamento refletivo de todo o componente cristalino de modo a possibilitar uma distinção visual. Depois do ataque químico, a amostra é lavada com álcool e em seguida seca rapidamente por inteiro por meio de um jato de ar quente.
Microscopia e avaliação
Se desta maneira a estrutura cristalina se contrastar corretamente, a amostra pode ser avaliada. Por meio de observação macro e microscópica e também por avaliação por uma moderna análise de imagem por programas de arquivamento de imagens, pode-se elaborar um conjunto de pareceres a respeito, tais como o estado do tratamento térmico, costuras de solda, estrutura cristalina e a qualidade de materiais. Além disso, muitas vezes a metalografia permite tirar conclusões sobre o processo de fabricação e/ou as causas de falhas em casos de danificações.
Se e quando se for realizar um ensaio de dureza (micro, durômetro universal), serão aplicáveis todos os procedimentos convencionais de ensaio, segundo Vickers, Brinell, Rockwerll ou Knoop.
