Defeitos de forjamento: Tipos, causas e controlo de qualidade

Para garantir a qualidade, as peças forjadas de metal devem ser submetidas a um controlo de qualidade. As peças forjadas com defeitos identificados durante a inspeção são determinadas para serem qualificadas, eliminadas ou utilizadas após reparação com base nos requisitos de utilização (normas de inspeção) e na extensão dos defeitos.

I. Classificação dos defeitos de forjamento e das suas causas

1. Classificação dos defeitos de forjamento

A classificação dos defeitos de forjamento é apresentada no Quadro 1.

Quadro 1 Classificação dos defeitos de forjamento

2. Principais características e causas dos defeitos de forjamento

Diferentes processos podem produzir diferentes formas de defeitos, mas a mesma forma de defeito também pode vir de diferentes processos. Uma vez que as causas dos defeitos de forjamento estão frequentemente relacionadas com vários factores, tais como o processo de produção da matéria-prima e o processo de tratamento térmico pós-forjamento, não se deve analisar as causas dos defeitos de forjamento isoladamente.

As principais características e causas dos defeitos de forjamento são apresentadas no Quadro 2.

Quadro 2 Principais características e causas dos defeitos de forjamento

Nome do defeito	Características principais	Causas e consequências
1. Defeitos das matérias-primas
Fissuras de linha fina (rachaduras)	Fissuras de linha fina localizadas na superfície do aço, com uma profundidade de 0,5 a 1,5 mm	Durante a laminagem do aço, as bolhas subcutâneas no lingote de aço são alongadas e rebentam. Se não forem removidas antes da forja, podem provocar fissuras nas peças forjadas
Sarna	Uma camada de película fina facilmente destacável que existe em áreas locais na superfície do aço, com uma espessura de cerca de 1,5 mm. Não pode ser soldada durante o forjamento e aparece na superfície da peça forjada sob a forma de crostas	Durante a fundição, o líquido de aço salpica e solidifica na superfície do lingote de aço, sendo pressionado numa película fina durante a laminagem, que adere à superfície do material laminado sob a forma de crostas. Após a forja e a decapagem, as crostas descolam-se, deixando buracos na superfície da peça forjada
Dobrar (dobrar)	As dobras aparecem em ambas as extremidades do diâmetro na face final do material laminado, com a dobra formando um ângulo com a tangente do arco. O interior da dobra contém inclusões oxidadas, e a descarbonetação ocorre à sua volta	O dimensionamento incorreto da ranhura do rolo no laminador, ou as rebarbas produzidas na superfície desgastada da ranhura, são enroladas em dobras durante a laminagem. Se não forem removidas antes do forjamento, permanecerão na superfície da peça forjada
Inclusões não metálicas	Na secção longitudinal do material laminado, aparecem inclusões não metálicas alongadas ou quebradas, mas longitudinalmente descontínuas. As primeiras, como os sulfuretos, e as segundas, como os óxidos e os silicatos quebradiços.	Principalmente devido a reacções químicas entre o metal e o gás do forno, o recipiente durante a fusão; além disso, causada por materiais refractários, areia, etc., que caem no aço fundido durante a fusão e a fundição.
Fratura laminada	Ocorre frequentemente na parte central do material de aço. Na fratura ou secção transversal do aço, aparecem algumas morfologias semelhantes a lâminas ou cascas partidas. Este defeito é mais comum nos aços-liga, especialmente nos aços crómio-níquel, nos aços molibdénio-níquel-tungsténio, sendo também encontrado nos aços-carbono.	Existem inclusões não metálicas, segregação dendrítica, porosidade, folga e outros defeitos no aço, que são alongados longitudinalmente durante a forja e a laminagem, fazendo com que a fratura do aço apareça em camadas. A fratura laminada reduz significativamente as propriedades mecânicas transversais dos materiais de aço, e o forjamento é muito propenso a delaminação e rutura.
Zona de segregação	Sob um microscópio de baixa potência, na direção longitudinal de algumas ligas forjadas de aço estrutural (tais como 40CrNiMoA, 38CrMoAIA, etc.), aparecem defeitos sob a forma de riscas ou bandas diferentes das linhas de fluxo ao longo da direção da linha de fluxo. A microdureza da área com defeito é significativamente diferente da área normal.	A zona de segregação deve-se principalmente à segregação de elementos de liga durante o processo de produção de matérias-primas. As zonas de segregação ligeira têm pouco impacto nas propriedades mecânicas, enquanto a segregação grave reduzirá significativamente a plasticidade e a tenacidade do forjado.
Linhas ou faixas brilhantes	Na superfície do forjado ou na superfície trabalhada do forjado, aparecem linhas brilhantes de comprimento variável. A maior parte das linhas brilhantes está distribuída ao longo da direção longitudinal do forjado. Este defeito ocorre principalmente em forjados de ligas de titânio e de superligas	Causadas pela segregação de elementos de liga. Em peças forjadas de ligas de titânio, as linhas brilhantes pertencem principalmente a áreas de baixa segregação de alumínio e vanádio; em peças forjadas de superligas, as áreas de linhas brilhantes têm frequentemente níveis mais elevados de elementos como o níquel, o crómio e o cobalto A presença de linhas brilhantes reduz a plasticidade e a tenacidade do material
O nível de segregação dos carbonetos não está de acordo com as normas	Ocorre frequentemente em ligas de aço com elevado teor de carbono, como o aço rápido e o aço para moldes para trabalho a frio com elevado teor de crómio, caracterizando-se por uma área local com uma concentração mais elevada de carbonetos, fazendo com que a segregação de carbonetos exceda a norma permitida	Causada pela quebra insuficiente e distribuição uniforme dos carbonetos eutécticos de ledeburite no aço durante a abertura e laminagem dos biletes A segregação severa de carboneto pode facilmente provocar o sobreaquecimento, a combustão ou a fissuração das peças forjadas
Manchas brancas	Manchas brancas prateadas circulares ou ovais na secção longitudinal do tarugo de aço e fissuras finas na secção transversal. O tamanho das manchas brancas varia, com comprimentos de 1～20mm ou mais As manchas brancas são comuns em ligas de aço estrutural e também se encontram no aço-carbono normal.	Causada pelo elevado teor de hidrogénio no aço e pela grande tensão organizacional durante a transformação de fase. Os biletes de aço de grandes dimensões são propensos a apresentar manchas brancas quando arrefecidos rapidamente após a forja e a laminagem. Os pontos brancos são fissuras internas ocultas que reduzem a plasticidade e a resistência do aço. Os pontos brancos são pontos de concentração de tensão que, sob cargas alternadas, são susceptíveis de provocar fissuras de fadiga.
Retração porosidade resíduo	Durante a inspeção de baixa ampliação de peças forjadas, aparecem lacunas irregulares semelhantes a rugas, que se assemelham a fissuras, em castanho-escuro ou branco-acinzentado; sob alta ampliação, é encontrada uma grande quantidade de inclusões não metálicas perto do resíduo de porosidade de retração, que são frágeis e fáceis de descolar.	Devido ao facto de os poros de retração concentrados produzidos na parte ascendente da cadeia de aço não serem removidos de forma limpa, permanecem no interior do lingote de aço durante a laminagem.
Anéis de grão grosso em barras extrudidas de liga de alumínio	Os varões extrudidos de liga de alumínio fornecidos após tratamento térmico apresentam grãos grosseiros em forma de anel na camada exterior da secção transversal, conhecidos como anéis de grãos grosseiros. A espessura dos anéis de grão grosseiro aumenta gradualmente desde o início até ao fim da barra.	Principalmente devido à presença de elementos como Mn, Cr na liga de alumínio e à deformação severa da camada superficial da haste causada pela fricção entre o metal e a parede do cilindro de extrusão durante a extrusão. Os biletes com anéis de grão grosseiro são propensos a fissurar durante o forjamento e, se deixados nas peças forjadas, reduzirão o desempenho das peças.
Película de óxido de liga de alumínio	Na estrutura de baixa ampliação do forjamento, a película de óxido é distribuída ao longo das linhas de fluxo do metal, aparecendo como linhas curtas pretas. Na superfície de fratura perpendicular à direção longitudinal da película de óxido, a película de óxido apresenta-se rasgada e em camadas; na superfície de fratura paralela à direção longitudinal da película de óxido, a película de óxido apresenta-se escamosa ou densamente pontilhada. A película de óxido no interior do forjamento é facilmente visível na placa da barriga ou perto da superfície de separação.	Os óxidos que não são removidos do líquido de alumínio durante a fusão são introduzidos no líquido do metal durante o processo de fundição e são alongados e diluídos durante a extrusão, forjamento e outros processos de deformação para se tornarem películas de óxido. A película de óxido tem um pequeno impacto nas propriedades mecânicas longitudinais do forjado, mas tem um impacto maior nas propriedades mecânicas transversais, especialmente nas propriedades mecânicas transversais curtas. Comparando de acordo com a categoria de peças forjadas e o padrão da película de óxido, apenas as que não são qualificadas são desmanteladas.
2. Defeitos gerados pelo corte.
Corte oblíquo	A face final do lingote está inclinada em relação ao eixo do lingote, excedendo o valor permitido.	Causado pelo facto de o material da barra não estar bem preso durante o corte Os esboços cortados em ângulo são susceptíveis de se dobrarem durante o revolvimento e são difíceis de posicionar durante o forjamento, formando facilmente dobras
A extremidade da peça em bruto está dobrada e tem rebarbas	Durante o corte, parte do metal é transportada para o espaço entre as tesouras, formando rebarbas afiadas, e a extremidade da peça em bruto é dobrada e deformada	Devido ao facto de o espaço entre as lâminas de corte ser demasiado grande ou de o bordo da lâmina não ser afiado, resultando numa peça em bruto com rebarbas, o forjamento é propenso a dobrar
A extremidade da peça bruta está amolgada ou saliente	O metal na parte central da extremidade da peça em bruto está rasgado, pelo que existem saliências ou mossas na superfície da extremidade	O espaço entre as lâminas é demasiado pequeno, o metal na parte central da placa não é cortado mas rasgado, fazendo com que parte do metal seja arrancado Estes esboços são propensos a dobrar e a fissurar durante o forjamento
Fissuras nas extremidades	Ocorre principalmente no corte de biletes de grandes secções, e estas fissuras também ocorrem quando tosquia aço-liga ou aço com elevado teor de carbono no estado frio.	Causada pela dureza do material ser demasiado elevada e a pressão unitária sobre a lâmina durante o corte ser demasiado grande. A forja fará com que as fissuras nas extremidades se expandam ainda mais.
Fissuras no núcleo do punção.	Quando se corta material num torno, é frequentemente deixado um núcleo de punção na face final do lingote. Se não for removido, pode levar a fissuras à volta do núcleo do punção durante o forjamento.	Devido à pequena secção transversal do núcleo do punção, este arrefece rapidamente; a grande área da face da extremidade arrefece lentamente, levando assim à formação de fissuras à volta do núcleo do punção.
Fendas de corte a gás.	Geralmente localizada na face final ou na extremidade do tarugo, a boca da fenda é rugosa.	Pré-aquecimento insuficiente antes do corte a gás, levando à formação de grandes tensões térmicas e causando-as.
Fissuras de corte no rebolo	Quando se cortam superligas com uma mó a frio, é frequente surgirem fissuras na face final. Por vezes, estas fissuras só podem ser vistas a olho nu após o aquecimento.	As superligas têm uma fraca condutividade térmica e a grande quantidade de calor gerada pelo corte do rebolo não pode ser rapidamente dissipada, formando uma grande tensão térmica na superfície de corte e produzindo mesmo microfissuras. O aquecimento gera novamente uma maior tensão térmica, fazendo com que as microfissuras se transformem em fissuras visíveis.
3. Defeitos causados pelo aquecimento
Sobreaquecimento	O fenómeno de grãos grosseiros causado por temperaturas de aquecimento excessivamente elevadas. A caraterística do aço-carbono sobreaquecido é o aparecimento da estrutura Widmanstätten; no caso dos aços para ferramentas e matrizes, caracteriza-se por carbonetos primários e, no caso de alguns aços estruturais de liga, como o 18Cr2Ni4WA e o 20Cr2Ni4A, para além dos grãos grosseiros, há também precipitação de MnS ao longo dos limites, o que não é fácil de eliminar com os métodos habituais de tratamento térmico.	Causada por temperaturas de aquecimento excessivamente elevadas ou tempos de aquecimento demasiado longos, ou devido ao facto de não se considerar o efeito do calor de deformação. O sobreaquecimento reduzirá as propriedades mecânicas das peças forjadas de aço, especialmente a plasticidade e a resistência ao impacto. Em geral, o sobreaquecimento de peças forjadas de aço pode ser eliminado por recozimento ou normalização.
"Superfície "pele de sapo	Os biletes de ligas de alumínio e cobre formam uma "pele de sapo" ou uma superfície rugosa semelhante à casca de laranja durante o revolvimento e, em casos graves, podem também fissurar.	Devido ao sobreaquecimento do lingote, este é causado por grãos grosseiros As peças em bruto de liga de alumínio com anéis de grão grosseiro também apresentam este fenómeno durante o revolvimento
Widmanstätten α fase ou β fragilidade	Após o superaquecimento do tarugo de liga de titânio (α + β), a caraterística de sua microestrutura é que a fase α precipita ao longo dos limites de grão β originais grosseiros e dentro dos grãos em uma forma de tira grossa. A fase α em forma de tira grosseira precipitada no interior dos grãos está disposta numa determinada direção, formando o que se designa por fase α Widmanstätten	O forjamento da liga de titânio com a fase α de Widmanstätten causado pela temperatura de aquecimento que excede a temperatura de transformação β da liga de titânio (α + β) reduziu significativamente o índice de plasticidade à tração, que é a chamada fragilidade β O tratamento térmico não pode eliminar a fragilidade β
Queimadura excessiva de peças forjadas de aço	Os grãos na área queimada são particularmente grosseiros, a oxidação é particularmente severa e a superfície entre as fissuras parece azul-acinzentada clara Após a queima excessiva do aço-carbono e do aço estrutural ligado, a oxidação e a fusão ocorrem nos limites dos grãos. Após a queima excessiva de aço para ferramentas e matrizes, a ledeburita tipo espinha de peixe aparece nos limites dos grãos devido à fusão	Causada pela temperatura excessiva do forno ou pela permanência do lingote na zona de alta temperatura durante demasiado tempo. O oxigénio no forno penetra nos grãos ao longo dos limites dos grãos, causando oxidação ou formando eutécticos de óxido fusível, o que destrói a ligação entre os grãos
Queimadura excessiva de peças forjadas de alumínio	A superfície apresenta-se preta ou preta escura, por vezes com bolhas semelhantes a pele de galinha na superfície. Após a queima excessiva do lingote de liga de alumínio, a sua microestrutura apresentará fusão dos limites de grão, limites de grão triangulares ou esferas refundidas. A presença de qualquer um destes fenómenos indica queima excessiva	Quando a temperatura de aquecimento do lingote de liga de alumínio é demasiado elevada, a fase de reforço funde-se. Após o arrefecimento, podem ser observados na microestrutura limites de grão grosseiros, limites de grão triangulares ou formas especiais como esferas refundidas
Fissuras de aquecimento	Geralmente, fissura-se ao longo da secção transversal do lingote, e a fissura expande-se do centro para a periferia Este tipo de fissura ocorre frequentemente no aquecimento de ligas de alta temperatura e de lingotes e biletes de aço de alta liga	Devido ao grande tamanho do tarugo, à fraca condutividade térmica e à velocidade de aquecimento demasiado rápida, existe uma grande diferença de temperatura entre o centro e a superfície do tarugo, resultando em tensões térmicas que excedem a resistência do tarugo
Fragilidade do cobre	Aparecem fissuras na superfície de peças forjadas de aço. Após uma inspeção com grande ampliação, o cobre está distribuído ao longo dos limites dos grãos É provável que este defeito ocorra quando materiais de aço são aquecidos num forno que tenha sido utilizado para aquecer materiais de cobre	Os restos de óxido de cobre que permanecem no forno são reduzidos a cobre livre pelo ferro quando aquecidos Os átomos de cobre fundido difundem-se ao longo dos limites de grão da austenite a altas temperaturas, enfraquecendo a coesão intergranular
Fratura do tipo naftaleno	Alguns pequenos planos brilhantes, como cristais de naftalina, aparecem na fratura de peças forjadas de aço. Este defeito é facilmente observado nos aços estruturais ligados e nos aços-ferramenta de alta velocidade	Causada por uma temperatura de aquecimento demasiado elevada ou por uma temperatura final elevada temperatura de forjamentoe a deformação não é suficientemente grande. A essência da fratura do tipo naftaleno é o sobreaquecimento, que reduzirá a plasticidade e a tenacidade das peças forjadas de aço
Fratura em forma de rocha	A fratura em forma de rocha é um defeito que surge após um sobreaquecimento grave de ligas de aço estrutural. É observada no estado temperado, caracterizada por algum brilho não metálico, pequenos planos cinzento-brancos semelhantes a cimento que aparecem na matriz fibrosa da fratura. Não pode ser eliminada por métodos de tratamento térmico, pelo que é um defeito inaceitável	A temperatura de aquecimento é demasiado elevada, provocando a dissolução de uma grande quantidade de MnS, e o MnS dissolvido no aço precipita nos limites dos grãos de austenite grosseiros em partículas extremamente finas durante o arrefecimento, enfraquecendo a força de ligação dos limites dos grãos. O tratamento de têmpera reforça a tenacidade da matriz do aço, e o aço fracturase ao longo dos limites dos grãos de austenite durante a rutura, formando assim alguns pequenos planos cinzento-brancos sem brilho sobreaquecidos na fratura As peças forjadas com fracturas semelhantes a rochas devem ser desmanteladas
Grão grosso com baixa ampliação	Os grãos grosseiros de baixa ampliação são outro reflexo do sobreaquecimento em ligas forjadas de aço estrutural, caracterizado pela presença de grãos poligonais visíveis no espécime de baixa ampliação gravado com ácido, que em casos graves parecem flocos de neve.	Os limites de grão dos grãos de austenite sobreaquecidos são relativamente estáveis, e os tratamentos térmicos habituais não são capazes de os eliminar. A recristalização ocorre apenas dentro dos grãos grosseiros de austenite, gerando vários novos grãos pequenos dentro de um único grão de austenite. Uma vez que os limites de grão dos grãos pequenos são finos ou têm pouca diferença de orientação, os grãos de austenite grosseiros originais ainda são vistos em baixa ampliação como grãos grosseiros.
Descarburação	O teor de carbono na camada superficial da peça de aço é significativamente mais baixo do que no interior, e o valor da dureza é inferior ao necessário. O número de fases de cementita na superfície diminui sob grande ampliação. A descarbonetação ocorre mais facilmente em aço de alto carbono aquecido numa atmosfera oxidante, especialmente em aço com um elevado teor de silício.	O carbono na camada superficial do aço é oxidado a altas temperaturas. A profundidade da camada de descarbonetação varia de 0,01 a 0,6 mm, dependendo da composição do aço, da composição do gás do forno, da temperatura e da duração do aquecimento. A descarbonetação reduz a resistência e o desempenho à fadiga das peças e enfraquece a resistência ao desgaste.
Carburação	As peças forjadas aquecidas num forno a óleo têm um teor de carbono significativamente aumentado na superfície ou em parte da superfície, aumentando a dureza. A fração de massa de carbono da camada cementada pode atingir cerca de 1% e, em alguns pontos locais, pode mesmo exceder 2%, apresentando uma estrutura de ledeburite, com algumas espessuras cementadas que atingem 1,5 a 1,6 mm.	Durante o aquecimento no forno a óleo para biletes, a área transversal das injecções de dois bicos não atinge a combustão total, ou a má atomização dos bicos pulveriza gotículas de óleo, causando carburação na superfície do forjamento. Forjados com mais carbono, propensos à quebra da ferramenta durante o corte
Fissuras centrais causadas por aquecimento insuficiente	A fissuração central ocorre frequentemente na cabeça do lingote, a profundidade da fissura está relacionada com o aquecimento e o forjamento, por vezes a fissura penetra longitudinalmente em todo o lingote	Causado por um tempo de isolamento insuficiente e por não ter sido completamente aquecido, resultando numa baixa plasticidade do núcleo As ligas de alta temperatura têm uma fraca condutividade térmica, se o tamanho da secção do lingote for grande, deve ser dado um tempo de isolamento suficiente
4. Defeitos gerados pelo forjamento
Fissuras longitudinais na superfície do ventre	Durante o revolvimento livre, ocorrem fissuras longitudinais irregulares na superfície da barriga da peça em bruto devido à tensão de tração	Devido à fricção entre a peça em bruto e a superfície da bigorna, ocorre uma deformação irregular, resultando numa barriga. Se a quantidade de perturbação for demasiado grande, ocorrerão fissuras longitudinais
Fissuração cruzada (fissuração interna longitudinal)	Este tipo de fissura ocorre frequentemente no processo de estiramento de aço rápido de baixa plasticidade e de aço com elevado teor de crómio. As fissuras transversais distribuem-se ao longo da diagonal da secção transversal do forjado, com profundidades variáveis de extensão longitudinal, e as mais graves podem penetrar em todo o comprimento da peça bruta.	No processo de girar repetidamente 90° durante o desenho, se a quantidade de alimentação for muito grande, o cisalhamento alternado máximo ocorrerá na diagonal da secção transversal da peça em branco. Quando a tensão de corte excede o valor admissível do material, formam-se fissuras ao longo da direção diagonal.
Fissuras longitudinais em bandas	Ocorrem principalmente quando se desenha material de barra redonda de redondo para quadrado, ou quando se chanfra ou arredonda o lingote após o desenho. Na secção transversal, as fissuras aparecem na parte central em forma de tira, e a profundidade da extensão longitudinal varia, relacionada com a operação de forjamento.	Ao chanfrar ou arredondar a peça em bruto com uma bigorna plana, a tensão de tração aparece na direção horizontal da peça em bruto, esta tensão de tração aumenta da superfície da peça em bruto para o centro, atingindo o seu valor máximo no centro. Quando excede a resistência do material, formam-se fissuras internas longitudinais.
Fissuras nos cantos	Fissuras de tração dispersas que aparecem nas quatro arestas do bilete após a estiragem. As fissuras de canto ocorrem frequentemente no processo de estiragem de biletes de aço-ferramenta de alta velocidade e de aço com elevado teor de crómio.	Depois de o lingote ser puxado para um quadrado, a temperatura dos cantos desce e a diferença de propriedades mecânicas entre os cantos e o corpo principal aumenta. Os cantos racham devido à tensão de tração causada pela dificuldade de escoamento do metal.
Fissuras transversais internas	Fissuras em forma de tira que aparecem ao longo da direção da altura na secção longitudinal do lingote. Ao estiramento de biletes de aço rápido e de aço com elevado teor de crómio, se a relação de alimentação for inferior a 0,5, é provável que ocorram tais fissuras.	Quando o rácio de alongamento é inferior a 0,5, a tensão de tração será gerada na direção axial do lingote. Quando excede a resistência à tração de alguma parte fraca do lingote, causará fissuras transversais nesse local.
Fenda de perfuração	Fissuras que aparecem radialmente ao longo do bordo do punção. Mais comum no puncionamento de aço ao crómio.	Causada pelo facto de o núcleo do punção não ser pré-aquecido, pré-aquecimento insuficiente ou demasiada deformação num punção.
Fissura de forjamento duplex	Fissuras que ocorrem ao longo da interface da fase α e da fase γ ou na fase α mais fraca ao forjar biletes de aço inoxidável austenítico-ferrítico ou de aço semi-martensítico.	Causada por um excesso de fase α (mais de 12% no aço inoxidável austenítico-ferrítico, mais de 10% no aço semi-martensítico) e por uma temperatura de aquecimento elevada.
Fenda na linha de separação	Fissuras que aparecem ao longo da linha de separação do forjamento, frequentemente reveladas após o corte.	Causada por inclusões não metálicas na matéria-prima, cavidades residuais de retração ou folga e compressão na linha de separação durante o forjamento.
Perfuração de rosca	Na raiz da nervura ou saliência da peça forjada com forma de L,  -e em forma de H, aparecem fissuras paralelas à superfície de corte	Devido ao excesso de tarugo, após o enchimento das nervuras, há mais metal em excesso na rede. Durante o forjamento contínuo da matriz, o excesso de metal na rede flui violentamente em direção à ranhura de flash, gerando uma grande tensão de corte na raiz das nervuras. Quando excede a resistência ao cisalhamento do metal, ocorre a perfuração da rosca
Banda de cisalhamento	Uma zona errante de grão fino aparece na secção transversal de baixa ampliação do forjado. Ocorre frequentemente em ligas de titânio e forjados de ligas de alta temperatura forjados a baixas temperaturas	Devido à alta sensibilidade das ligas de titânio e ligas de alta temperatura à têmpera, durante o processo de forjamento, a área de difícil deformação perto da superfície de contacto expande-se gradualmente, resultando em intensa deformação de cisalhamento no limite da área de difícil deformação. Como resultado, ocorre uma forte formação direcional, causando uma diminuição nas propriedades do forjamento
Estrutura em faixas	Uma estrutura na qual a ferrite ou outras fases da matriz estão distribuídas em bandas no forjamento. Ocorre frequentemente em aço hipoeutectoide, aço inoxidável austenítico-ferrítico e aço semi-martensítico	Devido à deformação durante o forjamento sob a coexistência de duas fases Reduz o índice de plasticidade transversal do material e é propenso a fissuras ao longo da banda de ferrite ou na fronteira entre as duas fases
Distribuição incorrecta das linhas de fluxo no forjamento	Aparecimento de rupturas na linha de fluxo, tais como desconexões, refluxos e convecções de vórtice na baixa ampliação do forjamento	Causas: conceção incorrecta do molde, tamanho e forma não razoáveis do bilete e má seleção dos métodos de forjamento
Dobrável	Na aparência, a dobra é semelhante às fissuras. No espécime de baixa ampliação, as linhas de fluxo externas da dobra dobram-se, enquanto que se for uma fenda, as linhas de fluxo são cortadas. No espécime de alta ampliação, ao contrário da parte inferior afiada de uma fenda, a parte inferior da dobra é romba, com oxidação severa em ambos os lados	A dobragem é formada pela confluência de metal de superfície já oxidado durante o processo de forjamento. Nas peças forjadas livres, a dobragem deve-se principalmente a uma quantidade de alimentação demasiado pequena durante o alongamento, a uma quantidade de prensagem demasiado grande ou a um raio demasiado pequeno do canto do bloco da bigorna; nas peças forjadas sob pressão, a dobragem é causada principalmente pela convecção ou refluxo do metal durante o forjamento sob pressão
Granulometria irregular	Algumas partes do forjamento têm grãos particularmente grosseiros, enquanto outras partes são mais pequenas, resultando numa granulometria irregular Os aços resistentes ao calor e as ligas de alta temperatura são particularmente sensíveis à irregularidade do tamanho do grão	A temperatura inicial de forjamento é demasiado elevada e a quantidade de deformação é insuficiente, fazendo com que o grau de deformação em certas áreas caia na deformação crítica; ou a temperatura final de forjamento é demasiado baixa, causando o endurecimento localizado do lingote de liga de alta temperatura e o crescimento severo do grão nessa parte durante o aquecimento de têmpera Um tamanho de grão irregular pode causar uma diminuição do desempenho de resistência e do desempenho de fadiga
Estrutura de fundição residual	Se existir uma estrutura de fundição residual, o alongamento e a resistência à fadiga do forjamento não cumprem frequentemente as normas. Sob baixa ampliação, as linhas de fluxo na área da estrutura de fundição residual não são óbvias, e os cristais dendríticos podem até ser vistos. Isto ocorre principalmente em peças forjadas feitas de lingotes em bruto	Causado por um rácio de forjamento insuficiente ou por um método de forjamento inadequado, este defeito leva a uma diminuição do desempenho do forjamento, especialmente uma maior diminuição da resistência ao impacto e do desempenho à fadiga
Enchimento local insuficiente	O fenómeno de enchimento insuficiente na parte superior ou nos bordos das partes elevadas do forjamento ocorre principalmente nas nervuras, nos ombros convexos e nos cantos das peças forjadas, tornando o contorno do forjamento pouco claro	O aquecimento insuficiente da peça em bruto, a fraca fluidez do metal, a conceção pouco razoável da cavidade da matriz de pré-forjamento e da cavidade da matriz de produção de biletes e a tonelagem insuficiente do equipamento podem estar na origem deste defeito
Forjamento insuficiente da matriz	Todas as dimensões do forjado aumentam na direção perpendicular à superfície de corte, excedendo as dimensões especificadas no desenho. Este defeito é mais provável de ocorrer em peças forjadas a martelo	Resistência excessiva no flash, tonelagem insuficiente do equipamento, peças em bruto sobredimensionadas ou de tamanho excessivo, baixa temperatura de forjamento e desgaste excessivo da cavidade da matriz podem causar enchimento insuficiente
Desalinhamento	A parte superior do forjamento está desalinhada em relação à parte inferior ao longo da superfície de corte	A matriz de forjamento não está corretamente instalada, ou existe uma folga excessiva entre a cabeça do martelo e a calha de guia; ou não existe um bloqueio ou uma coluna de guia na matriz de forjamento para equilibrar o desalinhamento
Cicatrizes superficiais de escamas de peixe	A superfície local da peça forjada é muito rugosa, apresentando cicatrizes de escamas de peixe. Este tipo de defeito de superfície é mais provável de ocorrer em peças forjadas de aço inoxidável austenítico e martensítico	Devido à seleção incorrecta do lubrificante, à má qualidade do lubrificante ou à aplicação irregular do lubrificante, resultando numa aderência local ao molde
5. Defeitos causados pelo corte
Corte de fissuras	Fissuras produzidas na superfície de corte durante o corte	Devido à baixa plasticidade do material, ocorrem fissuras durante o corte. Uma temperatura de corte demasiado baixa para as peças forjadas em liga de magnésio ou demasiado alta para as peças forjadas em liga de cobre pode provocar tais fissuras
Rebarbas residuais	As rebarbas maiores que 0,5 mm são deixadas em torno da superfície de separação do forjamento após o corte. Se ainda for necessária uma correção após o corte, as rebarbas residuais serão pressionadas para dentro do corpo do forjamento, formando dobras.	Um espaço excessivo entre as matrizes de corte, um desgaste excessivo da aresta de corte ou uma instalação e ajuste incorrectos da matriz de corte podem causar rebarbas residuais.
Contusões superficiais	Aparecem indentações ou contusões na superfície de contacto local entre o forjamento e o punção.	Devido à falta de correspondência na forma entre o punção e a superfície de contacto do forjamento, ou a superfície de empurrar é demasiado pequena.
Deformação por flexão ou torção	A deformação por flexão ou torção ocorre no forjamento durante o corte. É suscetível de ocorrer em peças forjadas que são esguias, finas e de forma complexa.	Devido ao facto de a superfície de contacto do forjamento do punção de corte ser demasiado pequena ou de ocorrer um contacto irregular.
6. Defeitos causados por um arrefecimento incorreto após o forjamento.
Fissuras de arrefecimento	As fissuras são lisas e finas, apresentando por vezes uma rede de fissuras de tartaruga. Em grande ampliação: A estrutura martensítica aparece perto das fissuras, sem vestígios de deformação plástica. Ocorre frequentemente em peças forjadas de aço martensítico	Devido a um arrefecimento demasiado rápido após o forjamento, resultando em grandes tensões térmicas e estruturais O arrefecimento lento em poços de areia ou escória em torno de 200 ℃ pode evitar este tipo de fissura
Deformação por arrefecimento	Deformação por empeno de componentes de armação de grandes dimensões, de paredes finas e com nervuras, durante o processo de arrefecimento após o forjamento	Causada pela interação de tensões residuais geradas durante o forjamento e o arrefecimento desigual O recozimento imediato após o forjamento pode evitar este defeito
475℃ fissuras de fragilidade	Rachaduras na superfície que aparecem em forjados de aço inoxidável ferrítico resfriados muito lentamente, permanecendo muito tempo na faixa de temperatura de 400 a 520 ℃	Devido à permanência prolongada a 400~520℃, promove a precipitação de uma determinada substância especial, causando fragilidade O resfriamento rápido a 400 ~ 520 ℃ pode evitar rachaduras
Carbonetos de rede	Os carbonetos precipitam-se ao longo dos limites dos grãos numa rede, reduzindo a plasticidade e a tenacidade do forjado. Este defeito é frequentemente observado em peças forjadas de aço com elevado teor de carbono	Devido ao arrefecimento lento após o forjamento, os carbonetos podem precipitar-se ao longo dos limites dos grãos, tornando o forjamento propenso a fissuras durante o corte por chama, deteriorando o desempenho da peça
7. Defeitos produzidos pelo tratamento térmico pós-forjamento
Dureza excessiva	Ao verificar a dureza do forjado após o tratamento térmico, a dureza medida é superior à exigida pelas condições técnicas	Causada por um arrefecimento demasiado rápido após a normalização ou por uma composição química não qualificada do aço
Dureza demasiado baixa	A dureza do forjado é inferior à exigida pelas condições técnicas	Causada por uma temperatura de têmpera demasiado baixa, por uma temperatura de revenido demasiado elevada ou por uma descarbonetação grave da superfície devido a aquecimentos múltiplos
Dureza irregular (pontos moles)	A dureza varia muito em diferentes partes do mesmo forjamento, com áreas locais com dureza mais baixa	Causada por demasiada carga num forno, tempo de espera demasiado curto ou descarbonetação local grave
Deformação	Durante o processo de tratamento térmico, especialmente durante a têmpera, o forjado deforma-se	Causada por um processo de tratamento térmico não razoável ou por um método de arrefecimento inadequado
Fissuras de arrefecimento	As fissuras ocorrem em pontos de concentração de tensões, como os cantos agudos do forjamento. Ao contrário das fissuras de forjamento, a superfície da parede interna das fissuras de têmpera não apresenta fenómenos de oxidação e descarbonetação	Causada por defeitos como a falta de tratamento pré-aquecimento, temperatura de têmpera demasiado elevada, velocidade de arrefecimento demasiado rápida e inclusões no interior do forjamento
Fratura negra	A fratura aparece em cinzento escuro ou quase preto. Na microestrutura, existe uma distribuição de grafite tipo algodão sobre perlite esferoidal irregular, que aparece frequentemente em peças forjadas de aço ferramenta com elevado teor de carbono	Causada pelo processo de grafitização do aço e pela precipitação de carbono de grafite devido a um tempo de recozimento demasiado longo após o forjamento, ou após múltiplos tratamentos de recozimento
8. Defeitos produzidos durante o processo de limpeza de peças forjadas
Sobrecorrosão	A superfície do forjado apresenta marcas de picadas ou de pancadas, ou mesmo um estado solto e poroso	Devido à deterioração da solução de decapagem, a um tempo de decapagem demasiado longo ou a resíduos de ácido deixados no forjamento
Fissuras de corrosão	Aparecem frequentemente em peças forjadas de aço inoxidável martensítico, caracterizadas por fissuras de rede fina na superfície da peça forjada, com fissuras que se estendem ao longo dos limites dos grãos na microestrutura	Devido ao facto de a tensão residual na peça pós-forjada não ter sido eliminada a tempo, ocorreu corrosão sob tensão durante o processo de decapagem, levando à formação de fissuras
Fissuras de sobreaquecimento local	Fissuras que aparecem quando se limpa a superfície com uma mó. Isto é suscetível de ocorrer em peças forjadas de aço inoxidável ferrítico	Causada por sobreaquecimento local devido à retificação com uma mó. Pode ser substituído por um cinzel de ar para limpar os defeitos da superfície

3. Desvios admissíveis e defeitos de superfície das peças forjadas sob pressão

Os desvios admissíveis e os defeitos de superfície das peças forjadas são apresentados no quadro 3.

Quadro 3 Desvios admissíveis e defeitos superficiais das peças forjadas (unidade: mm)

Número de série	Esquema	Formas de desvios e defeitos	Qualidade da forja
			1~2t	3~5t	10t
1		Rebarbas à volta:Z 1 Rebarbas no furo interior:Z 2 Rebarbas na forquilha:Z 3	Z1=0.5～1.0 Z2 = 1.0 ～ 2.0 Z3 = 1.0 ～ 2.0	Z1 = 0,7 a 1,5 Z2 = 1.5 ～ 2.0 Z3 = 1.5 ～ 2.0	Z1 = 1.0 ～ 2.0 Z2 = 2.0 ～ 3.0
2		Profundidade do defeito de superfície ①Superfície não maquinada (ver valores no lado direito desta tabela) ②Superfície maquinada não superior a 1/2 da margem real Q - Escamas ou amolgadelas Q 1 - Textura dobrada Q 2 - Crack	0.5 ~1.0	0. 75 ~1.5	1.0 ~2.0
3		Flexão: f (mas não superior a 1/2 da margem da haste)	0.8 ~1.0	0.8 ~1.5	1.0 ~2.0
4		Erro: λ	0.8 ~1. 0	0.8 ~1.5	1.0 ~2.0
5		Diferença de espessura da parede: K-K 1 = 2e (mas não superior a 1/2)	0.8 ~1.0	1.5 ~2.0	2.5 ~3.0
6		Nivelamento: A (mas não superior a 1/2 de tolerância)	0.5 ~1.0	0.8 ~1.5	1.0 ~2.0

II. Conteúdo da inspeção da qualidade do forjamento

O objetivo da inspeção da qualidade do forjamento é assegurar que a qualidade das peças forjadas cumpre as normas técnicas das peças forjadas. As normas técnicas comuns de forjamento são apresentadas no quadro 4. O conteúdo da inspeção da qualidade do forjamento inclui: inspeção da geometria e do tamanho do forjamento, inspeção da qualidade da superfície, inspeção da qualidade interna, inspeção das propriedades mecânicas e inspeção da composição química, etc.

Quadro 4 Normas técnicas comuns de forjamento

Os itens e requisitos específicos de inspeção para peças forjadas variam de acordo com o grau do forjamento. O grau do forjamento é classificado de acordo com as condições de tensão da peça, as condições de trabalho, a importância, o tipo de material e o processo metalúrgico. A classificação dos graus de forjamento varia de acordo com os sectores industriais, com alguns departamentos a dividirem os forjados em três níveis e outros em quatro ou cinco níveis.

O quadro 5 classifica as peças forjadas em três níveis e indica os itens de inspeção para cada nível. O quadro 6 é a norma para os métodos de ensaio para cada item de inspeção de peças forjadas. Para algumas peças forjadas com requisitos especiais, a inspeção também deve ser realizada de acordo com as especificações do documento de condições técnicas específicas.

Quadro 5 Classes de forjamento e elementos de inspeção

Quadro 6 Normas de métodos de ensaio para vários itens de inspeção de peças forjadas

III. Métodos de inspeção da qualidade do forjamento

1. Controlo da geometria e das dimensões do forjamento

O conteúdo da inspeção da geometria e das dimensões do forjamento inclui:

• Dimensões do comprimento de forjamento;
• Altura de forjamento (ou dimensão transversal) e diâmetro;
• Espessura de forjamento;
• Forjamento de raios cilíndricos e de filetes;
• Ângulo de forjamento;
• Abertura de forja;
• Desalinhamento do forjamento;
• Deflexão do forjamento;
• Perpendicularidade do plano de forjamento;
• Forjar o paralelismo.

A forma geométrica e o tamanho do forjado podem ser medidos com ferramentas de medição gerais, tais como paquímetros, micrómetros e paquímetros de vernier. Na produção em massa, podem ser utilizadas para a inspeção ferramentas de medição especiais, juntamente com calibradores de marcha/ não marcha, calibradores de encaixe e modelos. Para peças forjadas com formas complexas e múltiplas áreas ou itens de inspeção, podem ser utilizados instrumentos especiais ou modelos especialmente fabricados para a inspeção.

2. Métodos de inspeção da qualidade da superfície de forjamento

Quadro 7 Métodos de inspeção da qualidade da superfície de forjamento

3. Métodos de controlo da qualidade interna das peças forjadas

Quadro 8 Métodos de inspeção da qualidade interna de peças forjadas

Os ensaios não destrutivos podem detetar defeitos superficiais ou internos das peças forjadas sem as danificar. Os ensaios não destrutivos são muito adequados para peças forjadas importantes com requisitos de qualidade rigorosos, e uma comparação de vários métodos de ensaio não destrutivos comuns é apresentada no Quadro 9.

Quadro 9 Comparação de vários métodos de ensaio não destrutivos

4. Métodos de inspeção das propriedades mecânicas do forjamento

Quadro 10 Métodos de inspeção das propriedades mecânicas do forjamento

IV. Controlo da qualidade da forja

1. Conteúdo principal e métodos de controlo da qualidade do forjamento

Para garantir que o forjamento tem a precisão dimensional e os requisitos de desempenho mecânico especificados no desenho do forjamento, é necessário controlar a qualidade do forjamento, ou seja, controlar todo o processo de produção desde a matéria-prima até ao tratamento térmico pós-forjamento, para garantir a estabilidade da qualidade da produção e a consistência do produto.

O controlo de qualidade do forjamento inclui: inspeção à entrada (matérias-primas), inspeção intermédia (produtos semi-acabados), inspeção final (peças forjadas acabadas) e controlo dos meios de produção, tais como ferramentas, equipamento e instrumentos de medição, ferramentas de ajuste, inspeção e medição.

O processo de aquecimento pré-forjamento e o processo de tratamento térmico pós-forjamento são processos especiais, cujas características de qualidade não podem ser medidas com precisão ou economicamente, dependendo principalmente de um controlo rigoroso dos parâmetros do processo para garantir a qualidade.

O controlo da qualidade do forjamento é apresentado no quadro 11.

Quadro 11 Controlo de qualidade de peças forjadas

2. Métodos de correção de defeitos em peças forjadas

Quadro 12 Métodos de correção de defeitos em peças forjadas