Escama em Aço: Causas, Impacto e Medidas de Controle de Qualidade

Definição e Conceito Básico

Um cascão no contexto da indústria do aço refere-se a um defeito de superfície caracterizado pela presença de uma camada áspera, irregular ou escamosa que se forma na superfície do aço durante a fabricação ou processamento. É tipicamente uma forma de contaminação ou imperfeição da superfície que se manifesta como uma camada solta, escamosa ou semelhante a crosta, frequentemente resultante de processos inadequados de fabricação, fundição ou laminação do aço.

Esse defeito é significativo porque pode comprometer a qualidade da superfície, a resistência à corrosão e a integridade mecânica dos produtos de aço. No controle de qualidade, identificar e controlar os cascões é essencial para garantir que o produto final atenda aos padrões especificados para aparência, durabilidade e desempenho.

Dentro do quadro mais amplo da garantia de qualidade do aço, a presença de um cascão indica possíveis problemas no controle do processo, limpeza do material ou tratamento térmico. Serve como um indicador de anomalias no processo que podem levar a mais defeitos ou reduzir a vida útil dos componentes de aço.

Natureza Física e Fundação Metalúrgica

Manifestação Física

No nível macro, um cascão aparece como uma área de superfície áspera, escamosa ou crostosa que pode ser visivelmente distinta da superfície de aço circundante. Muitas vezes se apresenta como uma mancha saliente ou elevada com bordas irregulares, às vezes com uma aparência opaca ou fosca em comparação com as áreas polidas ou suaves.

Microscopicamente, um cascão se manifesta como uma camada de óxido mal aderido, inclusões de escória ou material descarbonizado que não se fundiu adequadamente durante a solidificação ou laminação. A camada pode conter porosidade, inclusões ou microfissuras, que enfraquecem a integridade da superfície.

Características típicas incluem textura de superfície irregular, camadas delaminadas ou escamosas, e a presença de inclusões não metálicas ou óxidos. Essas características são frequentemente identificáveis por meio de inspeção de superfície, microscopia ou métodos de teste não destrutivos.

Mecanismo Metalúrgico

A formação de um cascão é impulsionada principalmente por mecanismos metalúrgicos e físicos envolvendo oxidação da superfície, aprisionamento de escória ou solidificação inadequada. Durante a fabricação e fundição do aço, impurezas como enxofre, fósforo ou inclusões não metálicas podem ficar presas na superfície ou dentro da casca solidificante.

A desoxidação inadequada ou a remoção inadequada de escória podem levar à formação de camadas de óxido que não se fundem adequadamente durante a laminação ou forjamento subsequentes. Essas camadas de óxido podem descascar ou delaminar, formando um cascão.

Microestruturalmente, um cascão resulta de descarbonização localizada, formação de filme de óxido ou aprisionamento de escória na superfície. Essas camadas são frequentemente frágeis e mal ligadas à matriz de aço subjacente, tornando-as suscetíveis ao descolamento.

A composição do aço influencia a suscetibilidade; por exemplo, teores mais altos de enxofre ou fósforo podem promover a formação de escória. Condições de processamento, como altas taxas de resfriamento, controle inadequado de temperatura ou limpeza de superfície insuficiente, agravam a formação de cascões.

Sistema de Classificação

A classificação padrão de cascões geralmente envolve níveis de severidade com base no tamanho, extensão e impacto na qualidade da superfície. As categorias comuns incluem:

• Cascão menor: Pequenas manchas localizadas que não afetam significativamente a aparência ou o desempenho da superfície.
• Cascão maior: Manchas maiores ou mais extensas que podem interferir em processamento ou acabamento de superfície adicionais.
• Cascão crítico: Defeitos severos de superfície que comprometem a integridade estrutural, resistência à corrosão ou segurança, frequentemente exigindo rejeição ou retrabalho.

Os critérios para classificação incluem o tamanho do defeito (medido em milímetros ou centímetros), a porcentagem de cobertura da área e a profundidade ou espessura da camada escamosa. Por exemplo, um cascão menor pode ter menos de 5 mm de diâmetro, enquanto um cascão crítico pode exceder 20 mm ou cobrir uma parte significativa da superfície.

Em aplicações práticas, essas classificações orientam os critérios de aceitação, decisões de reparo e ajustes de processo para minimizar a ocorrência de defeitos.

Métodos de Detecção e Medição

Técnicas de Detecção Primárias

A inspeção visual continua sendo o método mais comum para detectar cascões, especialmente durante verificações de qualidade da superfície. Inspetores treinados examinam superfícies de aço sob iluminação adequada, procurando manchas irregulares, áreas escamosas ou rugosidade da superfície.

Métodos de teste não destrutivos (NDT), como teste ultrassônico, teste de corrente de Foucault ou inspeção por partículas magnéticas, podem detectar camadas subsuperficiais ou aderentes associadas a cascões. Essas técnicas dependem de diferenças na permeabilidade magnética, condutividade elétrica ou impedância acústica entre áreas defeituosas e sadias.

A profilometria de superfície ou a varredura a laser podem quantificar a rugosidade da superfície e detectar desvios indicativos de cascões. Esses métodos fornecem medições objetivas e repetíveis e são úteis para garantia de qualidade em linhas de produção automatizadas.

Padrões e Procedimentos de Teste

Padrões internacionais relevantes incluem ASTM A1037, ISO 4287 e EN 10228, que especificam procedimentos de avaliação de qualidade da superfície e defeitos.

Um procedimento de teste típico envolve:

• Preparar a superfície da amostra limpando para remover sujeira, óleo ou partículas soltas.
• Realizar inspeção visual sob condições de iluminação padronizadas.
• Aplicar métodos NDT, se necessário, para confirmar a presença e a extensão do defeito.
• Documentar o tamanho, localização e severidade do cascão de acordo com os critérios de classificação.

Os parâmetros críticos de teste incluem a distância de inspeção, ângulo e configurações de sensibilidade do equipamento. Por exemplo, o teste ultrassônico requer calibração de amplitude e frequência para detectar com precisão falhas de superfície ou subsuperficiais.

Requisitos da Amostra

As amostras devem ser representativas do lote de produção, com superfícies preparadas de acordo com procedimentos padrão—limpas, polidas ou gravadas, se necessário—para revelar claramente as características da superfície.

A condicionamento da superfície pode envolver moagem ou polimento para remover contaminantes de superfície ou camadas de óxido que poderiam obscurecer defeitos. A preparação consistente da amostra garante detecção e medição confiáveis.

O tamanho da amostra e a área da superfície devem ser suficientes para capturar a variabilidade dos defeitos, tipicamente um mínimo de 100 mm x 100 mm para inspeção de superfície.

Precisão da Medição

A precisão da medição depende do método de detecção utilizado. A inspeção visual é subjetiva, mas pode ser padronizada com treinamento e listas de verificação.

Métodos NDT oferecem maior repetibilidade e reprodutibilidade, desde que o equipamento seja calibrado regularmente. Fontes de erro incluem contaminação da superfície, calibração inadequada ou variabilidade do operador.

Para garantir a qualidade da medição, recomenda-se calibração rotineira, procedimentos padronizados e validação cruzada com múltiplos métodos.

Quantificação e Análise de Dados

Unidades e Escalas de Medição

A quantificação de cascões envolve medir seu tamanho (diâmetro ou área), profundidade e porcentagem de cobertura. As unidades comuns incluem milímetros (mm) para tamanho e milímetros quadrados (mm²) para área.

Por exemplo, um cascão medindo 10 mm de diâmetro corresponde a uma área de aproximadamente 78,5 mm² (usando a fórmula para a área de um círculo: πr²).

A severidade pode ser expressa como uma porcentagem de cobertura da superfície, calculada dividindo a área total defeituosa pela área total inspecionada da superfície.

Interpretação de Dados

Os resultados dos testes são interpretados com base em limites estabelecidos. Por exemplo, uma superfície com uma área total de defeito inferior a 1% da superfície total pode ser aceitável, enquanto uma cobertura maior pode exigir retrabalho ou rejeição.

O tamanho e a distribuição dos cascões influenciam seu impacto no desempenho. Defeitos maiores e isolados