Defeitos de forjamento: Tipos, causas e controle de qualidade

Para garantir a qualidade, as peças forjadas de metal devem passar por inspeção de qualidade. As peças forjadas com defeitos identificados durante a inspeção devem ser qualificadas, descartadas ou usadas após o reparo com base nos requisitos de uso (padrões de inspeção) e na extensão dos defeitos.

I. Classificação dos defeitos de forjamento e suas causas

1. Classificação dos defeitos de forjamento

A classificação dos defeitos de forjamento é mostrada na Tabela 1.

Tabela 1 Classificação dos defeitos de forjamento

2. Principais características e causas dos defeitos de forjamento

Processos diferentes podem produzir formas diferentes de defeitos, mas a mesma forma de defeito também pode vir de processos diferentes. Como as causas dos defeitos de forjamento geralmente estão relacionadas a vários fatores, como o processo de produção da matéria-prima e o processo de tratamento térmico pós-forjamento, não analise as causas dos defeitos de forjamento isoladamente.

As principais características e causas dos defeitos de forjamento são mostradas na Tabela 2.

Tabela 2 Principais características e causas dos defeitos de forjamento

Nome do defeito	Principais características	Causas e consequências
1. Defeitos decorrentes de matérias-primas
Rachaduras na linha do cabelo (rachaduras)	Rachaduras de linha fina localizadas na superfície do aço, com uma profundidade de 0,5 a 1,5 mm	Durante a laminação do aço, as bolhas subcutâneas no lingote de aço são alongadas e estouram. Se não forem removidas antes do forjamento, podem causar rachaduras nas peças forjadas
Sarna	Uma camada de filme fino facilmente destacável que existe em áreas locais na superfície do aço, com uma espessura de cerca de 1,5 mm. Ela não pode ser soldada durante o forjamento e aparece na superfície da peça forjada na forma de crostas	Durante a fundição, o líquido do aço respinga e se solidifica na superfície do lingote de aço e é pressionado em uma película fina durante a laminação, que adere à superfície do material laminado como crostas. Após o forjamento e a decapagem, as crostas se desprendem, deixando buracos na superfície da peça forjada
Fold (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. A parte interna da dobra contém inclusões oxidadas, e a descarbonetação ocorre ao redor dela	O dimensionamento incorreto da ranhura do rolo no laminador ou as rebarbas produzidas na superfície desgastada da ranhura são enroladas em dobras durante a laminação. Se não forem removidas antes do forjamento, elas permanecerão na superfície da peça forjada
Inclusões não metálicas	Inclusões não metálicas alongadas ou quebradas, mas longitudinalmente descontínuas, aparecem na seção longitudinal do material laminado. As primeiras, como sulfetos, e as últimas, como óxidos e silicatos quebradiços.	Principalmente devido a reações químicas entre o metal e o gás do forno, recipiente durante a fusão; além disso, causada por materiais refratários, areia, etc., que caem no aço fundido durante a fusão e a fundição.
Fratura laminada	Geralmente ocorre na parte central do material de aço. Na fratura ou na seção transversal do aço, aparecem algumas morfologias semelhantes a ardósias ou cascas quebradas. Esse defeito é mais comum em aços-liga, especialmente em aço cromo-níquel, aço molibdênio-níquel-tungstênio, e também é encontrado em aços-carbono.	Existem inclusões não metálicas, segregação dendrítica, porosidade, folga e outros defeitos no aço, que são alongados longitudinalmente durante o forjamento e a laminação, 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 à delaminação e à ruptura.
Zona de segregação	Sob um microscópio de baixa potência, na direção longitudinal de algumas ligas forjadas de aço estrutural (como 40CrNiMoA, 38CrMoAIA etc.), aparecem defeitos na forma de listras ou faixas diferentes das linhas de fluxo ao longo da direção da linha de fluxo. A microdureza da área com defeito é significativamente diferente daquela da área normal.	A zona de segregação se deve principalmente à segregação de elementos de liga durante o processo de produção de matérias-primas. As zonas de segregação leve têm pouco impacto sobre as propriedades mecânicas, enquanto a segregação grave reduzirá significativamente a plasticidade e a resistência do forjamento.
Linhas ou faixas brilhantes	Na superfície do forjamento ou na superfície processada do forjamento, aparecem linhas brilhantes de comprimentos variados. A maioria das linhas brilhantes está distribuída ao longo da direção longitudinal do forjamento. Esse defeito ocorre principalmente em forjados de ligas de titânio e 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 geralmente têm níveis mais altos de elementos como níquel, cromo e cobalto A presença de linhas brilhantes reduz a plasticidade e a resistência do material
O nível de segregação de carboneto não está de acordo com o padrão	Ocorre com frequência em aços de liga de alto carbono, como aço rápido e aço para trabalho a frio com alto teor de cromo, caracterizado por uma área local com maior concentração de carbonetos, fazendo com que a segregação de carbonetos exceda o padrão permitido	Causada pela quebra insuficiente e distribuição uniforme de carbonetos eutéticos de ledeburita no aço durante a abertura do tarugo e a laminação A segregação severa de carboneto pode facilmente causar superaquecimento, queima ou rachaduras nas peças forjadas
Manchas brancas	Manchas circulares ou ovais branco-prateadas na seção longitudinal do tarugo de aço e rachaduras finas na seção transversal. O tamanho das manchas brancas varia, com comprimentos de 1～20 mm ou mais As manchas brancas são comuns em ligas de aço estrutural e também são encontradas em aço carbono comum.	Causada pelo alto teor de hidrogênio no aço e pela grande tensão organizacional durante a transformação de fase. Os tarugos de aço grandes são propensos a apresentar manchas brancas quando resfriados rapidamente após a forja e a laminação. As manchas brancas são rachaduras internas ocultas que reduzem a plasticidade e a resistência do aço. As manchas brancas são pontos de concentração de tensão que, sob cargas alternadas, são propensas a causar rachaduras por fadiga.
Encolhimento resíduo de porosidade	Durante a inspeção de baixa ampliação de peças forjadas, aparecem lacunas irregulares semelhantes a rugas, parecidas com rachaduras, em marrom escuro ou branco-acinzentado; sob alta ampliação, uma grande quantidade de inclusões não metálicas é encontrada perto do resíduo de porosidade de contração, que são frágeis e fáceis de descascar.	Como os poros de contração concentrados produzidos na parte ascendente da corrente de aço não são removidos de forma limpa, eles permanecem dentro do tarugo de aço durante a laminação.
Anéis de granulação grossa em hastes extrudadas de liga de alumínio	As hastes extrudadas de liga de alumínio fornecidas após o tratamento térmico apresentam grãos grossos em forma de anel na camada externa da seção transversal, conhecidos como anéis de grãos grossos. A espessura dos anéis de grãos grossos aumenta gradualmente do início ao fim da haste.	Principalmente devido à presença de elementos como Mn e Cr na liga de alumínio e à grave deformação da camada superficial da haste causada pelo atrito entre o metal e a parede do cilindro de extrusão durante a extrusão. Os tarugos com anéis de granulação grossa são propensos a rachaduras durante o forjamento e, se deixados nas peças forjadas, reduzirão o desempenho das peças.
Filme 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 da fratura perpendicular à direção longitudinal da película de óxido, a película de óxido aparece rasgada e em camadas; na superfície da fratura paralela à direção longitudinal da película de óxido, a película de óxido aparece como escamosa ou densamente pontilhada. A película de óxido no interior do forjamento da matriz é facilmente vista na placa da barriga ou perto da superfície de separação.	Os óxidos não removidos do líquido de alumínio durante a fusão são incorporados ao líquido do metal durante o processo de fundição e são alongados e afinados durante a extrusão, forjamento e outros processos de deformação para se tornarem filmes de óxido. A película de óxido tem um impacto pequeno nas propriedades mecânicas longitudinais do forjamento, mas tem um impacto maior nas propriedades mecânicas transversais, especialmente nas transversais curtas. Compare de acordo com a categoria de peças forjadas e o padrão da película de óxido, apenas as que não são qualificadas são descartadas.
2. Defeitos gerados pelo corte.
Corte inclinado	A face final do tarugo está inclinada em relação ao eixo do tarugo, excedendo o valor permitido.	Causada pelo fato de o material da barra não ser fixado firmemente durante o corte Os espaços em branco cortados em ângulo são propensos a dobrar durante o revolvimento e difíceis de posicionar durante o forjamento da matriz, formando facilmente dobras
A extremidade do blank está dobrada e tem rebarbas	Durante o corte, parte do metal é levada para o espaço entre as tesouras, formando rebarbas afiadas, e a extremidade do blank é dobrada e deformada	Como a folga entre as lâminas de cisalhamento é muito grande ou a borda da lâmina não é afiada, resultando em uma peça bruta com rebarbas, o forjamento é propenso a dobrar
A extremidade do blank está amassada ou saliente	O metal na parte central da extremidade do blank está rasgado e, portanto, há saliências ou amassados na superfície da extremidade	O espaço entre as lâminas é muito pequeno, o metal na parte central da peça bruta não é cortado, mas rasgado, fazendo com que parte do metal seja arrancada Esses espaços em branco são propensos a dobrar e rachar durante o forjamento
Rachaduras nas extremidades	Ocorre principalmente no corte de tarugos de seção grande, e essas rachaduras também ocorrem quando tosquia aço-liga ou aço de alto carbono em um estado frio.	Causada pelo fato de a dureza do material ser muito alta e a pressão da unidade sobre a lâmina durante o cisalhamento ser muito grande. O forjamento fará com que as rachaduras nas extremidades se expandam ainda mais.
Rachaduras no núcleo do punção.	Ao cortar o material em um torno, um núcleo de punção geralmente é deixado na face final do tarugo. Se não for removido, ele pode causar rachaduras ao redor do núcleo do punção durante o forjamento.	Devido à pequena seção transversal do núcleo do punção, ele se resfria rapidamente; a grande área da face da extremidade se resfria lentamente, levando à formação de rachaduras ao redor do núcleo do punção.
Rachaduras de corte a gás.	Geralmente localizada na face final ou na extremidade do tarugo, a boca da trinca é áspera.	Pré-aquecimento insuficiente antes do corte a gás, levando à formação de grande estresse térmico e causando-o.
Rachaduras no corte do rebolo	Ao cortar superligas com um rebolo em um estado frio, muitas vezes surgem rachaduras na face da extremidade. Às vezes, essas rachaduras só podem ser vistas a olho nu após o aquecimento.	As superligas têm baixa condutividade térmica, e a grande quantidade de calor gerada pelo corte do rebolo não pode ser rapidamente conduzida, formando um grande estresse térmico na superfície de corte e até mesmo produzindo microfissuras. O aquecimento gera novamente um estresse térmico maior, fazendo com que as microfissuras se expandam e se tornem visíveis.
3. Defeitos causados por aquecimento
Superaquecimento	O fenômeno de grãos grossos causado por temperaturas de aquecimento excessivamente altas. A característica do aço-carbono superaquecido é o surgimento da estrutura Widmanstätten; no caso dos aços para ferramentas e matrizes, ela é caracterizada por carbonetos primários e, no caso de alguns aços estruturais de liga, como o 18Cr2Ni4WA e o 20Cr2Ni4A, além dos grãos grosseiros, há também a precipitação de MnS ao longo dos limites, o que não é fácil de eliminar com os métodos usuais de tratamento térmico.	Causada por temperaturas de aquecimento excessivamente altas ou tempos de aquecimento muito longos, ou por não considerar o efeito do calor de deformação. O superaquecimento reduzirá as propriedades mecânicas das peças forjadas de aço, especialmente a plasticidade e a resistência ao impacto. Em geral, o superaquecimento de peças forjadas de aço pode ser eliminado por recozimento ou normalização.
"Superfície "pele de sapo	Os tarugos de ligas de alumínio e cobre formam uma "pele de sapo" ou uma superfície áspera semelhante à casca de laranja durante o revolvimento e, em casos graves, também podem rachar.	Devido ao superaquecimento do tarugo, ele é causado por grãos grossos Os espaços em branco de liga de alumínio com anéis de grão grosso também apresentarão esse fenômeno durante o revolvimento
Widmanstätten α fase ou β fragilidade	Após o superaquecimento do tarugo de liga de titânio (α+β), a característica de sua microestrutura é que a fase α precipita ao longo dos limites do grão β original grosseiro e dentro dos grãos em uma forma de tira grosseira. A fase α em forma de tira grossa precipitada dentro dos grãos é disposta em uma determinada direção, formando o que é chamado de 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 de 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 rachaduras parece cinza-azulada clara Após a queima excessiva do aço carbono e do aço estrutural de liga, a oxidação e a fusão ocorrem nos limites dos grãos. Após a queima excessiva do aço para ferramentas e matrizes, a ledeburita em forma de espinha de peixe aparece nos limites dos grãos devido à fusão	Causada pela temperatura excessiva do forno ou pela permanência do tarugo na zona de alta temperatura por muito tempo. O oxigênio no forno penetra nos grãos ao longo dos limites dos grãos, causando oxidação ou formando eutéticos de óxido fusível, o que destrói a conexão entre os grãos
Queimadura excessiva de peças forjadas de alumínio	A superfície parece preta ou preta escura e, às vezes, há bolhas semelhantes a pele de galinha na superfície. Após a queima excessiva do tarugo de liga de alumínio, sua microestrutura apresentará derretimento dos limites dos grãos, limites triangulares dos grãos ou esferas refundidas. A presença de qualquer um desses fenômenos indica queima excessiva	Quando a temperatura de aquecimento do tarugo de liga de alumínio é muito alta, a fase de reforço derrete. Após o resfriamento, limites de grãos grosseiros, limites de grãos triangulares ou formas especiais, como esferas refundidas, podem ser vistos na microestrutura
Rachaduras de aquecimento	Em geral, ela racha ao longo da seção transversal do tarugo, e a rachadura se expande do centro para os arredores Esse tipo de rachadura ocorre com frequência no aquecimento de ligas de alta temperatura e lingotes e tarugos de aço de alta liga	Devido ao grande tamanho do tarugo, à baixa condutividade térmica e à velocidade de aquecimento muito rápida, há uma grande diferença de temperatura entre o centro e a superfície do tarugo, resultando em estresse térmico que excede a resistência do tarugo
Fragilidade do cobre	As rachaduras aparecem na superfície das peças forjadas de aço. Em uma inspeção com alta ampliação, o cobre é distribuído ao longo dos limites dos grãos É provável que esse defeito ocorra quando materiais de aço são aquecidos em um forno que tenha sido usado para aquecer materiais de cobre	Os resíduos de óxido de cobre que permanecem no forno são reduzidos a cobre livre pelo ferro quando aquecidos Os átomos de cobre fundido se difundem ao longo dos limites dos grãos de austenita em 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. Esse defeito é facilmente observado em aços estruturais de liga e aços para ferramentas de alta velocidade	Causada por temperatura de aquecimento muito alta ou final alta temperatura de forjamentoe a deformação não é grande o suficiente. A essência da fratura do tipo naftaleno é o superaquecimento, que reduzirá a plasticidade e a tenacidade das peças forjadas de aço
Fratura semelhante a uma rocha	A fratura tipo rocha é um defeito que aparece após o superaquecimento severo de ligas de aço estrutural. É observada no estado temperado, caracterizada por alguns pequenos planos cinza-esbranquiçados com brilho não metálico, semelhantes a cimento, que aparecem na matriz fibrosa da fratura. Ela não pode ser eliminada por métodos de tratamento térmico, portanto, é um defeito inaceitável	A temperatura de aquecimento é muito alta, causando a dissolução de uma grande quantidade de MnS, e o MnS dissolvido no aço precipita nos limites dos grãos de austenita grossa em partículas extremamente finas durante o resfriamento, enfraquecendo a força de ligação dos limites dos grãos. O tratamento de revenimento fortalece a resistência da matriz de aço, e o aço se fratura ao longo dos limites de grão da austenita durante a quebra, formando assim alguns pequenos planos cinza-esbranquiçados sem brilho e superaquecidos na fratura. As peças forjadas com fraturas semelhantes a rochas devem ser descartadas
Grão grosso com baixa ampliação	Os grãos grosseiros de baixa ampliação são outro reflexo do superaquecimento em ligas forjadas de aço estrutural, caracterizado pela presença de grãos poligonais visíveis na amostra de baixa ampliação gravada com ácido, que, em casos graves, parecem flocos de neve.	Os limites de grão dos grãos de austenita superaquecidos são relativamente estáveis, e os tratamentos térmicos usuais não conseguem eliminá-los. A recristalização ocorre somente nos grãos de austenita grossa, gerando vários novos grãos pequenos em um único grão de austenita. Como os limites de grão dos grãos pequenos são finos ou têm pouca diferença de orientação, os grãos de austenita grossa originais ainda são vistos em baixa ampliação como grãos grossos.
Descarburação	O teor de carbono na camada superficial da peça de aço é significativamente menor do que no interior, e o valor da dureza é menor do que o necessário. O número de fases de cementita na superfície diminui sob alta ampliação. A descarbonetação ocorre mais facilmente em aço de alto carbono aquecido em uma atmosfera oxidante, especialmente em aço com alto teor de silício.	O carbono na camada superficial do aço é oxidado em 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 força e o desempenho de fadiga das peças e enfraquece a resistência ao desgaste.
Carburização	As peças forjadas aquecidas em um forno a óleo têm um teor de carbono significativamente maior na superfície ou em parte da superfície, aumentando a dureza. A fração de massa de carbono da camada cementada pode chegar a cerca de 1% e, em alguns pontos locais, pode até ultrapassar 2%, apresentando estrutura de ledeburita, com algumas espessuras cementadas chegando a 1,5 a 1,6 mm.	Durante o aquecimento no forno de óleo de tarugo, a área transversal das injeções de dois bicos não atinge a combustão total ou a atomização deficiente dos bicos pulveriza gotículas de óleo, causando carburação na superfície do forjamento. Forjados com mais carbono, propensos à quebra da ferramenta durante o corte
Rachaduras centrais causadas por aquecimento insuficiente	A rachadura central geralmente ocorre na cabeça do tarugo; a profundidade da rachadura está relacionada ao aquecimento e ao forjamento; às vezes, a rachadura penetra todo o tarugo longitudinalmente	Causado por tempo insuficiente de isolamento e por não ter sido completamente aquecido, resultando em baixa plasticidade no núcleo As ligas de alta temperatura têm baixa condutividade térmica; se o tamanho da seção do tarugo for grande, deve-se dar tempo suficiente para o isolamento
4. Defeitos gerados pelo forjamento
Rachaduras longitudinais na superfície da barriga	Durante o revolvimento livre, ocorrem rachaduras longitudinais irregulares na superfície da barriga do blank devido à tensão de tração	Devido ao atrito entre a peça bruta e a superfície da bigorna, ocorre uma deformação desigual, resultando em uma barriga. Se a quantidade de perturbação for muito grande, ocorrerão rachaduras longitudinais
Rachaduras cruzadas (rachaduras internas longitudinais)	Esse tipo de trinca ocorre com frequência no processo de trefilação de aço rápido de baixa plasticidade e aço com alto teor de cromo. As trincas transversais são distribuídas ao longo da diagonal da seção transversal do forjamento, com profundidades variáveis de extensão longitudinal, e as mais graves podem penetrar em todo o comprimento da peça bruta.	No processo de girar 90° repetidamente durante o desenho, se a quantidade de alimentação for muito grande, o cisalhamento alternado máximo ocorrerá na diagonal da seção transversal do blank. Quando a tensão de cisalhamento exceder o valor permitido do material, haverá formação de rachaduras ao longo da direção diagonal.
Trincas em tiras longitudinais	Ocorrem principalmente durante a trefilação do material da barra redonda de redondo para quadrado, ou ao chanfrar ou arredondar o tarugo após a trefilação. Na seção transversal, as trincas aparecem na parte central em forma de tira, e a profundidade da extensão longitudinal varia, relacionada à operação de forjamento.	Ao chanfrar ou arredondar o blank com uma bigorna plana, a tensão de tração aparece na direção horizontal do blank. Essa tensão de tração aumenta da superfície do blank em direção ao centro, atingindo seu valor máximo no centro. Quando ela excede a resistência do material, formam-se rachaduras internas longitudinais.
Rachaduras nos cantos	Trincas de tração dispersas que aparecem nas quatro bordas do tarugo após a trefilação. As trincas de canto ocorrem com frequência no processo de trefilação de tarugos de aço-ferramenta de alta velocidade e de aço com alto teor de cromo.	Depois que o tarugo é estirado em um quadrado, a temperatura dos cantos cai e a diferença nas propriedades mecânicas entre os cantos e o corpo principal aumenta. Os cantos racham devido à tensão de tração causada pela dificuldade de fluxo do metal.
Rachaduras transversais internas	Trincas em forma de faixa que aparecem ao longo da direção da altura na seção longitudinal do tarugo. Ao trefilar tarugos de aço de alta velocidade e aço com alto teor de cromo, se a taxa de alimentação for menor que 0,5, é provável que ocorram essas rachaduras.	Quando a taxa de alongamento for menor que 0,5, a tensão de tração será gerada na direção axial do tarugo. Quando ela exceder a resistência à tração de alguma parte fraca do tarugo, causará rachaduras transversais nesse local.
Rachadura de perfuração	Rachaduras que aparecem radialmente ao longo da borda do puncionamento. Mais comum na perfuração de aço cromo.	Causado pelo fato de o núcleo do punção não ter sido pré-aquecido, pré-aquecimento insuficiente ou deformação excessiva em um punção.
Trinca de forjamento duplex	Rachaduras que ocorrem ao longo da interface da fase α e da fase γ ou na fase α mais fraca ao forjar tarugos de aço inoxidável austenítico-ferrítico ou de aço semimartensítico.	Causado por um excesso de fase α (mais de 12% em aço inoxidável austenítico-ferrítico, mais de 10% em aço semimartensítico) e alta temperatura de aquecimento.
Rachadura na linha de separação	Rachaduras que aparecem ao longo da linha de separação do forjamento, geralmente reveladas após o corte.	Causada por inclusões não metálicas na matéria-prima, cavidades de contração residual ou folga e compressão na linha de separação durante o forjamento.
Piercing de linha	Na raiz da nervura ou da saliência da peça forjada com formato de L,  -Em seções transversais em forma de - e em forma de H, aparecem rachaduras paralelas à superfície de separação	Devido ao excesso de tarugo, depois que as nervuras são preenchidas, há mais excesso de metal na tela. Durante o forjamento contínuo do molde, o excesso de metal na banda flui violentamente em direção à ranhura de flash, gerando uma grande tensão de cisalhamento na raiz das nervuras. Quando ela excede a resistência ao cisalhamento do metal, ocorre a perfuração da rosca
Banda de cisalhamento	Uma zona de grão fino errante aparece na seção transversal de baixa ampliação do forjamento. Ocorre com frequência em ligas de titânio e forjamentos de ligas de alta temperatura forjados em baixas temperaturas	Devido à alta sensibilidade das ligas de titânio e das ligas de alta temperatura à têmpera, durante o processo de forjamento de matriz, a área de difícil deformação próxima à superfície de contato se expande gradualmente, resultando em intensa deformação por 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 ferrita ou outras fases da matriz são distribuídas em faixas no forjamento. Ocorre com frequência em aço hipoeutectoide, aço inoxidável austenítico-ferrítico e aço semimartensítico	Devido à deformação durante o forjamento sob a coexistência de duas fases Ele reduz o índice de plasticidade transversal do material e é propenso a rachaduras ao longo da faixa de ferrita ou no limite entre as duas fases
Distribuição inadequada das linhas de fluxo no forjamento	Aparência de interrupções na linha de fluxo, como desconexões, refluxos e convecções de vórtice na baixa ampliação do forjamento	Causada por projeto de molde inadequado, tamanho e formato de tarugo não razoáveis e seleção inadequada de métodos de forjamento
Dobrável	Na aparência, a dobra é semelhante às rachaduras. Na amostra de baixa ampliação, as linhas de fluxo externas da dobra se dobram, ao passo que, se for uma rachadura, as linhas de fluxo são cortadas. No espécime de alta ampliação, ao contrário da parte inferior afiada de uma rachadura, a parte inferior da dobra é romba, com oxidação severa em ambos os lados	A dobra é formada pela confluência de superfícies metálicas já oxidadas durante o processo de forjamento. Nas peças forjadas livres, o dobramento se deve principalmente a uma quantidade de alimentação muito pequena durante o alongamento, a uma quantidade de pressão muito grande ou a um raio muito pequeno do canto do bloco da bigorna; nas peças forjadas em matriz, o dobramento é causado principalmente pela convecção ou refluxo do metal durante o forjamento em matriz
Tamanho de grão irregular	Algumas partes do forjamento têm grãos particularmente grossos, enquanto outras partes são menores, resultando em um tamanho de grão desigual Os aços resistentes ao calor e as ligas de alta temperatura são particularmente sensíveis ao tamanho irregular dos grãos	A temperatura inicial de forjamento é muito alta e a quantidade de deformação é insuficiente, fazendo com que o grau de deformação em determinadas áreas caia na deformação crítica; ou a temperatura final de forjamento é muito baixa, causando o endurecimento localizado do tarugo de liga de alta temperatura e o crescimento severo de grãos nessa parte durante o aquecimento de têmpera O tamanho irregular dos grãos pode causar uma diminuição no desempenho de resistência e no desempenho de fadiga
Estrutura de fundição residual	Se houver uma estrutura de fundição residual, o alongamento e a resistência à fadiga do forjamento geralmente não atendem aos padrões. 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. Isso ocorre principalmente em peças forjadas feitas de lingotes em bruto	Causado por uma proporção de forjamento insuficiente ou por um método de forjamento inadequado, esse defeito leva a uma redução no desempenho do forjamento, especialmente uma redução maior na resistência ao impacto e no desempenho à fadiga
Preenchimento local insuficiente	O fenômeno de enchimento insuficiente na parte superior ou nas bordas 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 do blank, a baixa fluidez do metal, o design não razoável da cavidade da matriz de pré-forjamento e da cavidade da matriz de fabricação de tarugos e a tonelagem insuficiente do equipamento podem causar esse defeito
Forjamento de matriz insuficiente	Todas as dimensões do forjamento aumentam na direção perpendicular à superfície de corte, excedendo as dimensões especificadas no desenho. É mais provável que esse defeito ocorra em forjados de matriz de martelo	A resistência excessiva no flash, a tonelagem insuficiente do equipamento, os blanks superdimensionados ou de tamanho excessivo, a baixa temperatura de forjamento e o desgaste excessivo da cavidade da matriz podem causar o enchimento insuficiente
Desalinhamento	A parte superior do forjamento está desalinhada com a parte inferior ao longo da superfície de separação	A matriz de forjamento não está instalada corretamente, ou há muita folga entre a cabeça do martelo e o trilho de guia; ou não há trava ou 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 áspera, apresentando cicatrizes em escala de peixe. É mais provável que esse tipo de defeito de superfície ocorra em peças forjadas de aço inoxidável austenítico e martensítico	Devido à seleção inadequada do lubrificante, à má qualidade do lubrificante ou à aplicação irregular do lubrificante, resultando em adesão local ao molde
5. Defeitos causados pelo corte
Corte de rachaduras	Rachaduras produzidas na superfície de separação durante o corte	Devido à baixa plasticidade do material, ocorrem rachaduras durante o corte. A temperatura de corte muito baixa para peças forjadas de liga de magnésio ou muito alta para peças forjadas de liga de cobre pode causar essas rachaduras
Rebarbas residuais	Rebarbas maiores que 0,5 mm são deixadas ao redor da superfície de separação do forjamento após o corte. Se a correção ainda for necessária após o corte, as rebarbas residuais serão pressionadas contra o corpo do forjamento, formando dobras.	O espaço excessivo entre as matrizes de corte, o desgaste excessivo da borda de corte ou a instalação e o ajuste imprecisos da matriz de corte podem causar rebarbas residuais.
Hematomas na superfície	Aparecem indentações ou hematomas na superfície de contato local entre o forjamento e o punção.	Devido à incompatibilidade de formato entre o punção e a superfície de contato do forjamento, ou porque a superfície de pressão é muito pequena.
Deformação por flexão ou torção	A deformação por flexão ou torção ocorre no forjamento durante o corte. Isso tende a ocorrer em peças forjadas que são esbeltas, finas e de formato complexo.	Devido ao fato de a superfície de contato do forjamento do punção de corte ser muito pequena ou de ocorrer um contato desigual.
6. Defeitos causados por resfriamento inadequado após o forjamento.
Rachaduras de resfriamento	As rachaduras são lisas e finas, às vezes mostrando uma rede de rachaduras de tartaruga. Sob alta ampliação: A estrutura martensítica aparece perto das trincas, sem traços de deformação plástica. Ocorre com frequência em peças forjadas de aço martensítico	Devido ao resfriamento muito rápido após o forjamento, resultando em grande estresse térmico e estresse estrutural O resfriamento lento em poços de areia ou escória em torno de 200 ℃ pode evitar esse tipo de rachadura
Deformação por resfriamento	Deformação por empenamento de componentes de estrutura grandes, de paredes finas e com nervuras durante o processo de resfriamento após o forjamento	Causada pela interação de tensões residuais geradas durante o forjamento e o resfriamento desigual O recozimento imediato após o forjamento pode evitar esse defeito
475℃ rachaduras por fragilidade	Trincas superficiais que aparecem em peças forjadas de aço inoxidável ferrítico resfriadas muito lentamente, permanecendo muito tempo na faixa de temperatura de 400 a 520°C	Devido à permanência prolongada a 400~520°C, ela promove a precipitação de uma determinada substância especial, causando fragilidade O resfriamento rápido a 400~520℃ pode evitar rachaduras
Carbetos de rede	Os carbonetos precipitam ao longo dos limites dos grãos em uma rede, reduzindo a plasticidade e a resistência do forjamento. Esse defeito é frequentemente observado em peças forjadas de aço com alto teor de carbono	Devido ao resfriamento lento após o forjamento, os carbonetos podem se precipitar ao longo dos limites dos grãos, tornando o forjamento propenso a rachaduras 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 forjamento após o tratamento térmico, a dureza medida é maior do que a exigida pelas condições técnicas	Causado por resfriamento muito rápido após a normalização ou composição química não qualificada do aço
Dureza muito baixa	A dureza do forjamento é menor do que a exigida pelas condições técnicas	Causada por temperatura de têmpera muito baixa, temperatura de revenimento muito alta ou descarbonetação severa da superfície devido a vários aquecimentos
Dureza irregular (pontos moles)	A dureza varia muito em diferentes partes do mesmo forjamento, sendo que as áreas locais têm dureza mais baixa	Causada por excesso de carga em um forno, tempo de espera muito curto ou descarbonetação local grave
Deformação	Durante o processo de tratamento térmico, especialmente durante a têmpera, o forjamento se deforma	Causado por um processo de tratamento térmico não razoável ou por um método de resfriamento inadequado
Rachaduras de resfriamento	As trincas ocorrem em pontos de concentração de tensão, como cantos afiados do forjamento. Diferentemente das trincas de forjamento, a superfície da parede interna das trincas de têmpera não apresenta fenômenos de oxidação e descarbonetação	Causada por defeitos como falta de tratamento de pré-aquecimento, temperatura de têmpera muito alta, velocidade de resfriamento muito rápida e inclusões dentro do forjamento
Fratura negra	A fratura aparece em cinza escuro ou quase preta. Na microestrutura, há uma distribuição de grafite semelhante a algodão em perlita esferoidal irregular, que aparece com frequência em peças forjadas de aço para ferramentas com alto teor de carbono	Causada pelo processo de grafitização do aço e pela precipitação de carbono de grafite devido ao tempo de recozimento muito longo após o forjamento ou após vários tratamentos de recozimento
8. Defeitos produzidos durante o processo de limpeza de peças forjadas
Corrosão excessiva	Aparecem marcas de pite ou pockmarks na superfície do forjamento, ou até mesmo uma condição solta e porosa	Devido à deterioração da solução de decapagem, tempo de decapagem muito longo ou resíduos de ácido deixados no forjamento
Rachaduras por corrosão	Frequentemente aparecem em peças forjadas de aço inoxidável martensítico, caracterizadas por trincas de rede fina na superfície da peça forjada, com trincas que se estendem ao longo dos limites dos grãos na microestrutura	Como a tensão residual na peça de trabalho pós-forjada não foi eliminada a tempo, ocorreu corrosão por tensão durante o processo de decapagem, levando à formação de trincas
Rachaduras de superaquecimento local	Rachaduras que aparecem ao limpar a superfície com um rebolo de esmerilhamento. Isso tende a ocorrer em peças forjadas de aço inoxidável ferrítico	Causada por superaquecimento local devido ao esmerilhamento com um rebolo. Ele pode ser substituído por um cinzel de ar para limpar os defeitos da superfície

3. Desvios permitidos e defeitos de superfície de peças forjadas

Os desvios permitidos e os defeitos de superfície das peças forjadas são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 Desvios permitidos e defeitos de superfície de peças forjadas (unidade: mm)

Número de série	Esquema	Formas de desvios e defeitos	Qualidade do forjamento
			1~2t	3~5t	10t
1		Rebarbas ao redor:Z 1 Rebarbas no furo interno: Z 2 Rebarbas no garfo: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 na superfície ①Superfície não usinada (veja os valores no lado direito desta tabela) ②Superfície usinada não superior a 1/2 da margem real Q - Poços de escamas ou amassados Q 1 - Textura dobrada Q 2 - Crack	0.5 ~1.0	0. 75 ~1.5	1.0 ~2.0
3		Flexão: f (mas não maior que 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 na espessura da parede: K-K 1 = 2e (mas não maior que 1/2 subsídio)	0.8 ~1.0	1.5 ~2.0	2.5 ~3.0
6		Planicidade: 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 de qualidade do forjamento

O objetivo da inspeção de qualidade do forjamento é garantir que a qualidade dos forjados atenda aos padrões técnicos dos forjados. Os padrões técnicos comuns de forjamento são mostrados na Tabela 4. O conteúdo da inspeção de qualidade do forjamento inclui: inspeção da geometria e do tamanho do forjamento, inspeção da qualidade da superfície, inspeção da qualidade interna, inspeção da propriedade mecânica e inspeção da composição química, etc.

Tabela 4 Padrões técnicos comuns de forjamento

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

A Tabela 5 classifica os forjados em três níveis e indica os itens de inspeção para cada nível. A Tabela 6 é o padrão para métodos de teste para cada item de inspeção de peças forjadas. Para alguns forjados com requisitos especiais, a inspeção também deve ser realizada de acordo com as especificações do documento de condições técnicas específicas.

Tabela 5 Classes de forjamento e itens de inspeção

Tabela 6 Padrões de métodos de teste para vários itens de inspeção de peças forjadas

III. Métodos de inspeção da qualidade do forjamento

1. Inspeção da geometria e das dimensões do forjamento

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

• Dimensões do comprimento do forjamento;
• Altura do forjamento (ou tamanho transversal) e diâmetro;
• Espessura do forjamento;
• Forjamento de raios cilíndricos e de filete;
• Ângulo no forjamento;
• Abertura de forjamento;
• Desalinhamento do forjamento;
• Deflexão do forjamento;
• Perpendicularidade do plano de forjamento;
• Forjando o paralelismo.

A forma geométrica e o tamanho do forjamento podem ser medidos com ferramentas de medição gerais, como paquímetros, micrômetros e paquímetros de vernier. Na produção em massa, ferramentas de medição especiais, juntamente com medidores go/no-go, medidores de plugue e modelos podem ser usados para inspeção. Para peças forjadas com formas complexas e várias áreas ou itens de inspeção, podem ser usados instrumentos ou modelos especiais para inspeção.

2. Métodos de inspeção da qualidade da superfície de forjamento

Tabela 7 Métodos de inspeção da qualidade da superfície do forjamento

3. Métodos de inspeção da qualidade interna de peças forjadas

Tabela 8 Métodos de inspeção da qualidade interna de peças forjadas

Os testes não destrutivos podem detectar defeitos superficiais ou internos de peças forjadas sem danificá-las. Os testes não destrutivos são muito adequados para peças forjadas importantes com requisitos rigorosos de qualidade, e uma comparação de vários métodos comuns de testes não destrutivos é mostrada na Tabela 9.

Tabela 9 Comparação de vários métodos de testes não destrutivos

4. Métodos de inspeção de propriedades mecânicas de forjamento

Tabela 10 Métodos de inspeção de propriedades mecânicas de forjamento

IV. Controle de qualidade do forjamento

1. Conteúdo principal e métodos de controle de qualidade de forjamento

Para garantir que o forjamento tenha 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 o tratamento térmico pós-forjamento, para garantir a estabilidade da qualidade da produção e a consistência do produto.

O controle de qualidade do forjamento inclui: inspeção de entrada (matérias-primas), inspeção intermediária (produtos semiacabados), inspeção final (peças forjadas acabadas) e controle dos meios de produção, como ferramentas, equipamentos e instrumentos de medição, ajuste, inspeção e ferramentas de 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 do controle rigoroso dos parâmetros do processo para garantir a qualidade.

O controle de qualidade do forjamento é mostrado na Tabela 11.

Tabela 11 Controle de qualidade de peças forjadas

2. Métodos de correção de defeitos em peças forjadas

Tabela 12 Métodos de correção de defeitos em peças forjadas