Olhos de Peixe em Aço: Causas, Detecção e Prevenção no Controle de Qualidade

Definição e Conceito Básico

Olhos de peixe referem-se a um defeito de superfície específico observado em produtos de aço, caracterizado por pequenas inclusões ou vazios em forma circular ou oval que se assemelham aos olhos de um peixe. Essas imperfeições são tipicamente visíveis a olho nu ou sob baixa ampliação e estão frequentemente associadas a problemas de qualidade de superfície ou subsuperfície.

No contexto do controle de qualidade do aço, os olhos de peixe são considerados indesejáveis porque podem comprometer as propriedades mecânicas, o acabamento superficial e a integridade geral do aço. Eles são especialmente críticos em aplicações que exigem alta qualidade de superfície, como painéis de carroceria automotiva, máquinas de precisão e vasos de pressão.

Dentro do quadro mais amplo da garantia de qualidade do aço, os olhos de peixe servem como indicadores de inconsistências de processo ou material. Sua presença frequentemente sinaliza problemas relacionados à limpeza, inclusões ou contaminação durante os processos de fabricação e fundição do aço. Detectar e controlar os olhos de peixe é vital para garantir que o aço atenda aos padrões especificados de desempenho, durabilidade e aparência estética.

Natureza Física e Fundação Metalúrgica

Manifestação Física

No nível macro, os olhos de peixe aparecem como pequenas manchas redondas ou ovais na superfície que podem variar de alguns micrômetros a vários milímetros de diâmetro. Eles são frequentemente visíveis como manchas brilhantes, lisas ou ligeiramente elevadas que contrastam com a superfície de aço circundante.

Microscopicamente, os olhos de peixe são caracterizados por inclusões ou vazios distintos dentro da matriz de aço. Essas inclusões podem ser óxidos, sulfetos ou outras partículas não metálicas que não foram devidamente dispersas ou removidas durante a fabricação do aço. O defeito se manifesta como áreas localizadas onde a microestrutura do aço é interrompida, frequentemente com uma clara fronteira separando a inclusão da matriz circundante.

Características típicas incluem uma inclusão ou vazio central, às vezes com um padrão de anel concêntrico, e uma superfície lisa ou ligeiramente áspera, dependendo da gravidade e do processo de formação. A forma é geralmente circular ou oval, com bordas afiadas ou arredondadas, e pode ser acompanhada por fissuras ou descamação na superfície se for severa.

Mecanismo Metalúrgico

A formação de olhos de peixe está principalmente ligada à presença de inclusões não metálicas ou gases aprisionados durante a produção de aço. Essas inclusões se originam de matérias-primas, materiais refratários ou contaminação introduzida durante a fusão, fundição ou refino.

Microestruturalmente, os olhos de peixe resultam de zonas localizadas onde inclusões ou bolhas de gás ficam aprisionadas dentro do aço em solidificação. Durante a solidificação, essas inclusões atuam como locais de nucleação, impedindo o crescimento uniforme dos grãos e levando a uma heterogeneidade microestrutural localizada.

Os principais mecanismos envolvem a segregação de partículas não metálicas, como óxidos, sulfetos ou alumina, que não se dissolvem completamente no aço fundido. Quando o aço esfria e solidifica, essas partículas ficam incorporadas como inclusões discretas. Se as inclusões forem grandes ou numerosas, podem coalescer ou formar aglomerados, resultando em defeitos visíveis de olhos de peixe.

A composição do aço influencia a suscetibilidade; por exemplo, teores mais altos de enxofre ou oxigênio aumentam a formação de inclusões. Condições de processamento, como desoxidação inadequada, remoção imprópria de escória ou agitação insuficiente, podem agravar a aprisionamento de inclusões, promovendo o desenvolvimento de olhos de peixe.

Sistema de Classificação

A classificação padrão dos olhos de peixe geralmente considera seu tamanho, forma e gravidade. As categorias comuns incluem:

• Olhos de peixe menores: Pequenas inclusões com menos de 0,1 mm de diâmetro, frequentemente aceitáveis dentro dos limites especificados.
• Olhos de peixe moderados: Inclusões entre 0,1 mm e 0,5 mm, potencialmente afetando a qualidade da superfície, mas não necessariamente as propriedades mecânicas.
• Olhos de peixe severos: Maiores que 0,5 mm, com alta densidade ou aglomeração, provavelmente prejudicando o desempenho e a integridade da superfície.

Alguns padrões, como ASTM E45 ou ISO 4967, especificam tamanhos e densidades máximas permitidas para olhos de peixe em diferentes graus de aço. A classificação ajuda fabricantes e inspetores a determinar a aceitabilidade com base nos requisitos de aplicação.

Em aplicações práticas, a classificação de gravidade orienta decisões sobre se o aço pode ser usado como está, requer processamento corretivo ou deve ser rejeitado. O contexto do ambiente de serviço do produto final influencia a rigidez desses critérios.

Métodos de Detecção e Medição

Técnicas de Detecção Primárias

O método de detecção mais comum para olhos de peixe envolve inspeção visual, frequentemente complementada por ferramentas de ampliação, como lentes de mão ou microscópios. A inspeção da superfície pode ser realizada manualmente ou por meio de sistemas ópticos automatizados.

A microscopia óptica permite um exame detalhado das características da superfície e das inclusões subsuperficiais. Para inspeção macro, câmeras de alta resolução acopladas a software de análise de imagem podem identificar e medir olhos de peixe de forma eficiente.

Técnicas avançadas incluem testes ultrassônicos, que detectam inclusões internas ou vazios enviando ondas sonoras de alta frequência através do aço. Detectores de falhas ultrassônicas podem identificar olhos de peixe subsuperficiais que não são visíveis na superfície.

Outro método emergente é o teste de corrente de Foucault, que mede variações na condutividade elétrica causadas por inclusões ou defeitos. Essa técnica é particularmente útil para detectar olhos de peixe na superfície ou próximos à superfície em cenários de teste não destrutivo.

Padrões e Procedimentos de Teste

Padrões internacionais relevantes que regem a detecção de olhos de peixe incluem ASTM E45 (Métodos de Teste Padrão para Determinar o Conteúdo de Inclusões de Aço e Outros Metais), ISO 4967 e EN 10204.

O procedimento típico envolve:

• Preparar uma superfície limpa e representativa do espécime de aço.
• Realizar inspeção visual ou óptica sob condições de iluminação padronizadas.
• Usar ampliação (por exemplo, 10x a 50x) para identificar inclusões ou vazios.
• Medir o tamanho de cada olho de peixe usando ferramentas de análise de imagem calibradas.
• Registrar o número, tamanho e distribuição dos defeitos.

Parâmetros críticos incluem o nível de ampliação, intensidade da iluminação e os critérios para aceitação de defeitos com base no tamanho e densidade. A consistência nas condições de inspeção garante a comparabilidade dos resultados.

Requisitos de Amostra

As amostras devem ser representativas do lote de produção, com superfícies preparadas em condições padrão—limpas, lisas e livres de contaminantes de superfície. O polimento ou moagem da superfície pode ser necessário para revelar inclusões subsuperficiais.

Para inspeção da superfície, os espécimes são tipicamente cortados do produto de aço, garantindo que a área examinada reflita a qualidade geral. Para avaliação interna, os espécimes podem passar por testes ultrassônicos ou seccionamento metalográfico.

O tamanho e a localização da amostra são críticos; múltiplas amostras de diferentes locais dentro de um lote fornecem uma avaliação abrangente. A documentação adequada da origem e preparação da amostra aumenta a validade do teste.

Precisão da Medição

A precisão da medição depende da resolução do equipamento de inspeção e da habilidade do operador. A repetibilidade é alcançada por meio de procedimentos padronizados e calibração das ferramentas de medição.

Fontes de erro incluem contaminação da superfície, inconsistências na iluminação e interpretação subjetiva das inclusões. Para minimizar a incerteza, recomenda-se calibração com padrões conhecidos, múltiplas medições e validação cruzada por diferentes inspetores.

Garantir a qualidade da medição envolve calibração regular do equipamento, treinamento de operadores e adesão a procedimentos padronizados.

Quantificação e Análise de Dados

Unidades e Escalas de Medição

Os defeitos de olhos de peixe são quantificados pelo seu tamanho (diâmetro), densidade (número por unidade de área) e área total afetada. As unidades