01 Sobreaquecimento e queima
Quando o metal é aquecido a uma temperatura demasiado elevada ou mantido a essa temperatura durante demasiado tempo durante o processamento, a estrutura do grão engrossa — isso é sobreaquecimento. Se se aproximar do ponto de fusão ou exceder significativamente a temperatura, os constituintes de baixo ponto de fusão nos contornos de grão podem fundir e enfraquecer a estrutura; isso é queima (cozedura excessiva).
O sobreaquecimento manifesta-se como uma superfície rugosa e com cavidades, textura de casca de laranja e grãos grosseiros. A resistência da liga não diminui muito, mas a tenacidade ao impacto à temperatura ambiente e a ductilidade sofrem um impacto grave. O material torna-se frágil e as fraturas apresentam facetas cristalinas grosseiras. Sob alta ampliação, observam-se grãos equiaxiais grosseiros, possivelmente uma segunda fase grosseira ou estrutura de Widmanstätten. O sobreaquecimento não é necessariamente uma condição de sucata — por vezes pode ser recuperado com redeformação ou reprocessamento, ou rebaixado para utilizações menos exigentes.
A queima é pior: a superfície fica rugosa, os contornos de grão engrossam, endireitam e parecem fibrosos, podendo surgir fissuras e uma película oxidada propensa a fundir. A resistência de ligação diminui drasticamente. Microestruturalmente, encontram-se contornos de grão grosseiros, cavidades fundidas ou esferas eutéticas, uma rede de fase líquida e vazios irregulares onde vários grãos se encontram. Após laminação ou extrusão, espere fissuras nos contornos de grão, fissuras de borda em chapas, abertura ou fissuras abertas nas extremidades de barras, ou peças que se partem — as áreas fraturadas mostram dendrites grosseiras e vestígios de fusão.
Os culpados habituais: temperatura de aquecimento demasiado elevada, tempo de permanência demasiado longo, ou permanência prolongada perto de uma fonte de alta temperatura. Também, terminar o trabalho a quente a uma temperatura demasiado elevada ou permanecer na zona quente. E se a liga tiver elementos de baixo ponto de fusão ou inclusões de baixo ponto de fusão em excesso, está a pedir problemas.
02 Fissuras e fendilhamento
(1) Fissuras de processamento: resultam de parâmetros de processo inadequados ou defeitos de ferramentas. Dividem-se em fissuras a quente e fissuras a frio — a diferença está na microestrutura circundante: as fissuras a quente não mostram alterações óbvias, as fissuras a frio mostram deformação intensa. Morfologicamente, observam-se fissuras longitudinais, transversais, de borda, de boca aberta, espirais, transversais periódicas, de fratura, diagonais a 45° e irregulares. Por localização: locais, de cabeça, superficiais, centrais e intergranulares.
Para diagnosticar fissuras de processamento, examine tanto o metal como as condições do processo.
Fatores do lado do metal: composição da liga e níveis de impurezas; defeitos de lingote como soldaduras frias, cicatrizes e exsudações na superfície, além de rechupes, porosidade, inclusões e segregação internamente — estes tornam provável o fendilhamento durante o processamento. Uma estrutura colunar bem desenvolvida com superfície fraca é propensa a fissurar ao longo dos contornos de grão ou do plano fraco. Além disso, se a liga tiver fissuras, queima, sobreaquecimento ou má distribuição da segunda fase em etapas anteriores — ou estrutura irregular ou microfissuras de transformação de fase — está preparado para a falha.
(2) Fissuras de tratamento térmico
① Se a liga tiver tensões residuais elevadas e a tensão térmica do aquecimento se alinhar com elas, a carga combinada pode exceder a resistência do metal e causar fendilhamento.
② Durante o aquecimento, se uma segunda fase precipitar ao longo dos contornos de grão, cria tensão adicional — ou a própria transformação de fase pode causar tensões óbvias
03 Inclusões
Inclusões são materiais metálicos ou não metálicos estranhos embutidos na superfície ou na matriz do produto, com uma interface clara e propriedades diferentes do metal de base.
Em produtos processados, as inclusões provêm tipicamente de partículas metálicas não fundidas no lingote, cristais primários grandes, ou metal estranho que se misturou — ou de compostos metálicos, silicatos e agentes de cobertura.
A classificação e as características são basicamente as mesmas que para produtos fundidos. Em produtos forjados, as inclusões são geralmente granulares, alongadas ao longo da direção de processamento, com forma e cor distintas, e uma interface clara. Podem ser detetadas ao microscópio metalúrgico sem ataque químico.
04 Indentação por matéria estranha
Quando partículas metálicas ou não metálicas são pressionadas na superfície do produto, isso é indentação por matéria estranha.
As indentações metálicas têm uma interface clara com o substrato, contornos nítidos e um brilho metálico diferente. Aparecem como pontos ou blocos e, quando se desprendem, deixam cavidades. As indentações não metálicas variam em forma e cor, são mais frágeis, sem brilho metálico, e distribuem-se como pontos, folhas ou tiras ao longo da direção de processamento — são difíceis de remover.
De onde vem a matéria estranha? Carepa de óxido do aquecimento, lubrificante aderido a matrizes e peças, fragmentos de matrizes e material aderido, aparas metálicas, rebarbas e franjas de bordas fissuradas, detritos e óleo do forno, contaminantes na emulsão de arrefecimento e material estranho no canal de laminação ou nas placas de guia.
05 Bolha
Após o processamento ou recozimento, a superfície mostra saliências em forma de tira ou bolha ao longo da direção de processamento. Quando cortadas, estas saliências revelam uma cavidade, o que é referido como bolhas.
As bolhas aparecem tipicamente como tiras lisas e alongadas ao longo da direção de processamento. Quando seccionadas, as paredes internas mostram uma cor metálica brilhante, por vezes com óxidos ou outras inclusões. Estão frequentemente distribuídas simetricamente em ambos os lados e são mais pronunciadas em chapas finas, tiras ou tubos de parede fina. As causas principais incluem porosidade do lingote, vazios de rechupe, controlo inadequado da atmosfera do forno durante o recozimento do tarugo, temperatura excessiva do forno, mau ajuste entre o tarugo de extrusão e o contentor ou bloco, lubrificação excessiva da agulha de perfuração, limpeza inadequada do contentor, ou agulhas de perfuração fissuradas.
06 Laminação (delaminação)
Aparece uma lacuna na direção da espessura do produto, que se separa em camadas ao longo da direção de processamento.
A ligação entre camadas é incompleta, com áreas maiores por vezes contendo óxidos ou impurezas centrais. Isto é frequentemente observado em tiras finas ou após soldadura de tiras finas. A inspeção de fratura de tubos ou barras pode também revelar delaminação na superfície de fratura.
As principais causas da delaminação são: bolhas de ar aprisionadas, rechupes ou impurezas centrais no lingote que persistem durante o processamento e formam camadas; distribuição inadequada da redução na laminação a quente de chapas e tiras, com redução excessiva por passe; aquecimento irregular do tarugo, com temperaturas demasiado altas ou baixas; lubrificação excessiva no tarugo de extrusão ou na agulha de perfuração, agulhas de perfuração fissuradas, ou remoção incompleta da cauda de rechupe de extrusão, o que leva à delaminação durante estiramento ou laminação subsequentes.
07 Corrosão
A corrosão é o processo em que a superfície do produto reage química ou eletroquimicamente com o meio circundante, formando uma película na superfície.
Após a corrosão, a superfície perde o brilho metálico e desenvolve manchas de corrosão de várias cores.
A corrosão forma-se quando a superfície do produto não está limpa, ficando água residual, emulsão ou outros líquidos, ou quando as condições de armazenamento são inadequadas — como climas húmidos ou gotas de água em contacto com a superfície. Além disso, uma atmosfera corrosiva no ambiente pode desencadear a corrosão.
08 Oxidação
A rutura localizada e o levantamento da superfície do produto é designada por pele sobreaquecida. O aparecimento de filamentos metálicos semelhantes a agulhas a empenar na superfície é conhecido como sistema de arranque.
A pele sobreaquecida ou o sistema de arranque distribuem-se tipicamente de forma contínua ou intermitente ao longo da direção de laminagem. As áreas afetadas contêm frequentemente carepa de óxido ou outras impurezas centrais. Em tubos e barras, a pele sobreaquecida surge como empenamento em forma de língua ou escama de peixe ao longo da direção de processamento, podendo tornar-se severa em todo o produto, formando nós e feridas. Os defeitos espinhosos são mais comuns em produtos pós-laminados.
As principais causas da pele sobreaquecida incluem: defeitos superficiais como fissuras ou irregularidades no tarugo; temperaturas de processamento demasiado elevadas, causando oxidação superficial, ou etapas de processo anteriores que deixam armadilhas de desempenho; contaminação por emulsão, água ou óleo no contentor de extrusão ou na agulha de perfuração; e defeitos de ferramentas ou danos mecânicos durante o processamento.
As principais causas do sistema de arranque são: fissuras nos cilindros e arestas irregulares do tarugo com depressões irregulares.
09 Rugas
As rugas são ligeiras depressões onduladas e áreas elevadas na superfície do produto, tornando-a irregular.
As rugas geralmente alinham-se com a direção de laminagem ou aparecem diagonalmente, como saliências únicas ou múltiplas que se sentem arredondadas e cobrem uma área maior. As principais causas incluem laminagem irregular, retilineidade de dobragem unidirecional, tensão irregular dos cilindros ou camisas, plasticidade deficiente ou excentricidade significativa nos tarugos de tubo, deformação não uniforme em tubos de parede espessa, deformação excessiva e mau ajuste dos cilindros.
10 Superfície Picada
Uma superfície picada mostra pequenas depressões pontuais que criam uma textura irregular e áspera. A picagem pode ser localizada ou contínua; picadas individuais são chamadas marcas de picada, e casos severos são designados por picado. A picagem induzida por grão grosseiro é comumente conhecida como casca de laranja. Principais causas: temperatura de recozimento demasiado alta ou duração demasiado longa, levando a grão grosseiro; decapagem excessiva; taxa de processamento insuficiente deixando a superfície áspera; dureza não uniforme da superfície do cilindro, desgaste excessivo, corrosão ou oxidação das ferramentas de laminagem, ou contaminação por metal estranho.
11 Danos Mecânicos
Forças externas causam desalinhamento entre camadas do produto ou da folha e do papel de alumínio, resultando em cicatrizes como tiras, feixes, crateras ou sulcos afiados na superfície. Os tipos comuns incluem abrasões, riscos, contusões e feridas de pressão.
13 Composição Desigual, Organização Desigual
Após laminagem ou recozimento, diferenças significativas na composição química entre diferentes partes do produto são chamadas de composição desigual. Isto pode causar variações na cor ou nas características de deformação, segregação visível ou zonas de segregação na macroinspeção, diferenças na microestrutura e no desempenho, e até fissuração.
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