01 Sobrecalentamiento y quemado
Cuando el metal se calienta demasiado o se mantiene a temperatura por demasiado tiempo durante el procesamiento, la estructura de grano se engruesa: eso es sobrecalentamiento. Si se lleva cerca del punto de fusión o se excede bastante, los constituyentes de bajo punto de fusión en los límites de grano pueden fundirse y debilitar la estructura; eso es quemado (sobrecocción).
El sobrecalentamiento se manifiesta como superficie rugosa y picada, textura de piel de naranja y granos gruesos. La resistencia de la aleación no baja mucho, pero la tenacidad al impacto a temperatura ambiente y la ductilidad se ven muy afectadas. El material se vuelve frágil y las fracturas muestran facetas cristalinas gruesas. A gran aumento se ven granos equiaxiales gruesos, quizá una segunda fase gruesa o estructura de Widmanstätten. El sobrecalentamiento no es necesariamente una condición de desecho: a veces se puede recuperar con redeformación o reprocesamiento, o reclasificar para un uso menos exigente.
El quemado es peor: la superficie se vuelve rugosa, los límites de grano se engrosan, se enderezan y se ven peludos, y pueden aparecer grietas más una película oxidada propensa a fundirse. La resistencia de unión cae bruscamente. Microestructuralmente, se encuentran límites de grano gruesos, cavidades fundidas o esferas eutécticas, una red de fase líquida y vacíos irregulares donde se unen varios granos. Después de laminación o extrusión, espere grietas en los límites de grano, grietas de borde en placa, desbaste o grietas abiertas en los extremos de barras, o piezas que se parten: las zonas agrietadas muestran dendritas gruesas y rastros de fusión.
Los culpables habituales: temperatura de calentamiento demasiado alta, tiempo de permanencia demasiado largo o permanecer demasiado tiempo cerca de una fuente de alta temperatura. También, terminar el trabajo en caliente a una temperatura demasiado alta o quedarse en la zona caliente. Y si la aleación tiene elementos de bajo punto de fusión o inclusiones de bajo punto de fusión en exceso, se está buscando problemas.
02 Grietas y agrietamiento
(1) Grietas de procesamiento: provienen de parámetros de proceso incorrectos o defectos de herramental. Se dividen en grietas en caliente y grietas en frío; la diferencia está en la microestructura circundante: las grietas en caliente no muestran cambios obvios, las grietas en frío muestran deformación severa. Morfológicamente, se ven grietas longitudinales, transversales, de borde, de boca abierta, espirales, transversales periódicas, de fractura, diagonales a 45° e irregulares. Por ubicación: locales, de cabeza, superficiales, centrales e intergranulares.
Para diagnosticar grietas de procesamiento, revise tanto el metal en sí como las condiciones del proceso.
Factores del lado del metal: composición de la aleación y niveles de impurezas; defectos del lingote como rechupes fríos, cicatrices y exudaciones en la superficie, además de contracción, porosidad, inclusiones y segregación internas; estos hacen probable el agrietamiento durante el procesamiento. Una estructura columnar bien desarrollada con una superficie débil es propensa a agrietarse a lo largo de los límites de grano o del plano débil. Además, si la aleación adquirió grietas, quemado, sobrecalentamiento o una mala distribución de la segunda fase en etapas anteriores, o tiene estructura desigual o microfisuras por transformación de fase, está preparada para fallar.
(2) Grietas por tratamiento térmico
① Si la aleación tiene alto esfuerzo residual y el esfuerzo térmico del calentamiento se alinea con él, la carga combinada puede superar la resistencia del metal y causar agrietamiento.
② Durante el calentamiento, si una segunda fase precipita a lo largo de los límites de grano, crea esfuerzo adicional, o la propia transformación de fase puede causar evidente
03 Inclusiones
Las inclusiones son materiales metálicos o no metálicos extraños incrustados en la superficie o matriz del producto, con una interfaz clara y propiedades diferentes a las del metal base.
En productos procesados, las inclusiones normalmente provienen de partículas metálicas no fundidas en el lingote, cristales primarios grandes o metal extraño que se incorporó, o de compuestos metálicos, silicatos y agentes de cobertura.
La clasificación y las características son básicamente las mismas que para productos fundidos. En productos deformados, las inclusiones suelen ser granulares, alargadas en la dirección de procesamiento, con forma y color definidos, y una interfaz clara. Se pueden identificar bajo microscopio metalúrgico sin ataque químico.
04 Indentación por materia extraña
Cuando partículas metálicas o no metálicas se incrustan a presión en la superficie del producto, se trata de una indentación por materia extraña.
Las indentaciones metálicas tienen una interfaz clara con el sustrato, contornos definidos y un lustre metálico diferente. Se presentan como puntos o bloques y, al desprenderse, dejan picaduras. Las indentaciones no metálicas varían en forma y color, son más frágiles, no tienen lustre metálico y se distribuyen como puntos, láminas o bandas a lo largo de la dirección de procesamiento; son difíciles de desprender.
¿De dónde proviene la materia extraña? De cascarilla de óxido por calentamiento, lubricante adherido a troqueles y piezas, fragmentos de troquel y material adherido, virutas metálicas, rebabas y flecos de bordes agrietados, residuos y aceite del horno, contaminantes en la emulsión refrigerante y material extraño en la pasada de laminación o en las placas guía.
05 Burbuja
Después del procesamiento o recocido, la superficie muestra protuberancias en forma de banda o de burbuja a lo largo de la dirección de procesamiento. Al cortarlas, estas protuberancias revelan una cavidad, lo que se conoce como burbujeo.
Las burbujas suelen aparecer como bandas alargadas y lisas a lo largo de la dirección de procesamiento. Al seccionarlas, las paredes internas muestran un color metálico brillante, a veces con óxidos u otras inclusiones. A menudo se distribuyen simétricamente en ambos lados y son más pronunciadas en láminas, bandas o tubos de pared delgada más delgados. Las causas principales incluyen porosidad del lingote, huecos por contracción, control inadecuado de la atmósfera del horno durante el recocido de la palanquilla, temperatura excesiva del horno, ajuste deficiente entre el tocho de extrusión y el contenedor o el disco, lubricación excesiva de la aguja de perforación, limpieza inadecuada del contenedor o agujas de perforación agrietadas.
06 Delaminación
Aparece una separación en el sentido del espesor del producto, que lo divide en capas a lo largo de la dirección de procesamiento.
La unión entre capas es incompleta, con áreas más grandes que a veces contienen óxidos o impurezas centrales. Esto se observa a menudo en bandas delgadas o después de soldar bandas delgadas. La inspección de fractura de tubos o barras también puede revelar delaminación en la superficie de fractura.
Las principales causas de la delaminación son: poros de aire atrapado, rechupes o impurezas centrales en el lingote que permanecen durante el procesamiento y forman capas; distribución inadecuada de la reducción en la laminación en caliente de placas y bandas, con reducción excesiva por pasada; calentamiento desigual de la palanquilla, con temperaturas demasiado altas o demasiado bajas; lubricación excesiva en el tocho de extrusión o la aguja de perforación, agujas de perforación agrietadas o eliminación incompleta de la cola de contracción de extrusión, lo que provoca delaminación durante el estirado o laminado posterior.
07 Corrosión
La corrosión es el proceso en el que la superficie del producto reacciona química o electroquímicamente con el medio circundante, formando una película en la superficie.
Después de la corrosión, la superficie pierde su lustre metálico y desarrolla manchas de corrosión de diversos colores.
La corrosión se forma cuando la superficie del producto no está limpia y deja agua residual, emulsión u otros líquidos, o cuando las condiciones de almacenamiento son inadecuadas, como climas húmedos o gotas de agua en contacto con la superficie. Además, una atmósfera corrosiva en el entorno puede desencadenar corrosión.
08 Oxidación
La ruptura localizada y el levantamiento de la superficie del producto se denomina superpiel. La aparición de filamentos metálicos con forma de aguja que se alabean en la superficie se conoce como sistema de arranque.
La superpiel o el sistema de arranque suele distribuirse de forma continua o intermitente a lo largo de la dirección de laminación. Las áreas afectadas a menudo contienen cascarilla de óxido u otras impurezas centrales. En tubos y barras, la superpiel aparece como levantamientos en forma de lengua o escamas de pescado a lo largo de la dirección de procesamiento, que pueden agravarse en todo el producto, formando nudos y llagas. Los defectos espinosos son más comunes en productos laminados posteriormente.
Las principales causas de la superpiel incluyen: defectos superficiales como grietas o irregularidades en la palanquilla; temperaturas de procesamiento demasiado altas, que causan oxidación superficial, o pasos previos del proceso que dejan trampas de desempeño; contaminación por emulsión, agua o aceite en el contenedor de extrusión o la aguja de perforación; y defectos de herramienta o daño mecánico durante el procesamiento.
Las principales causas del sistema de arranque son: grietas en los rodillos y bordes irregulares de la palanquilla con depresiones irregulares.
09 Arrugas
Las arrugas son depresiones corrugadas leves y zonas elevadas en la superficie del producto, lo que la vuelve desigual.
Las arrugas generalmente se alinean con la dirección de laminación o aparecen en diagonal, como protuberancias únicas o múltiples que se sienten redondeadas y cubren un área más grande. Las causas principales incluyen laminación desigual, rectitud con flexión en una sola dirección, tensión desigual de rodillos o manguitos, plasticidad deficiente o excentricidad significativa en palanquillas para tubos, deformación no uniforme en tubos de pared gruesa, deformación excesiva y ajuste deficiente de los rodillos.
10 Superficie picada
Una superficie picada presenta pequeñas depresiones puntuales que crean una textura desigual y rugosa. El picado puede ser localizado o continuo; las picaduras individuales se denominan marcas de viruela, y los casos graves se denominan superficie picada. El picado inducido por grano grueso se conoce comúnmente como piel de naranja. Causas principales: temperatura de recocido demasiado alta o duración demasiado larga, lo que produce grano grueso; decapado excesivo; tasa de procesamiento insuficiente que deja la superficie rugosa; dureza no uniforme de la superficie de los rodillos, desgaste excesivo, corrosión u oxidación de las herramientas de laminación, o contaminación por metal extraño.
11 Daño mecánico
Las fuerzas externas causan desalineación entre las capas del producto o de la lámina y el foil, lo que produce marcas como bandas, paquetes, cráteres o ranuras afiladas en la superficie. Los tipos comunes incluyen abrasiones, rayones, magulladuras y marcas por presión.
13 Composición no uniforme, estructura no uniforme
Después del laminado o recocido, las diferencias significativas en la composición química entre distintas partes del producto se denominan composición no uniforme. Esto puede provocar variaciones en el color o en las características de deformación, segregación visible o zonas de segregación en la inspección macroscópica, diferencias en la microestructura y el rendimiento, e incluso agrietamiento.