Bark em Aço: Defeito Chave, Detecção e Prevenção no Controle de Qualidade

Definição e Conceito Básico

Corte no contexto da indústria do aço refere-se a um defeito de superfície caracterizado pela formação de uma camada áspera, irregular ou escamosa na superfície do aço, muitas vezes assemelhando-se a uma aparência de casca. É observado principalmente como uma irregularidade de superfície que pode comprometer a qualidade estética, resistência à corrosão e, às vezes, a integridade mecânica dos produtos de aço.

Esse defeito se manifesta como um rugosidade ou descamação localizada ou generalizada da camada superficial, frequentemente associada à descarbonização, oxidação da superfície ou inclusões. É significativo no controle de qualidade porque pode levar a falhas prematuras, redução da durabilidade e rejeição de produtos de aço em aplicações de alta precisão, como automotiva, aeroespacial e vasos de pressão.

Dentro da estrutura mais ampla da garantia de qualidade do aço, "corte" é considerado um defeito de superfície que indica problemas metalúrgicos ou relacionados ao processo subjacentes. Detectar e controlar o corte é essencial para garantir o desempenho, longevidade e conformidade do aço com os padrões da indústria.

Natureza Física e Fundação Metalúrgica

Manifestação Física

No nível macro, o corte aparece como uma camada superficial áspera, escamosa ou irregular que pode ser visivelmente diferente do aço circundante. Muitas vezes exibe uma aparência escurecida ou oxidada, com uma textura que se assemelha à casca de árvore—daí o nome. A superfície pode mostrar descamação, bolhas ou rachaduras, especialmente após usinagem ou acabamento superficial.

Microscopicamente, o corte se manifesta como uma camada de material descarbonizado ou oxidado, frequentemente contendo inclusões ou aprisionamentos de escória. Sob exame microscópico, aparece como uma camada quebradiça, porosa ou escamosa que está frouxamente aderida à matriz de aço subjacente. A microestrutura pode revelar óxidos, sulfetos ou outras inclusões não metálicas concentradas na superfície ou próximas a ela.

Mecanismo Metalúrgico

A formação de corte é impulsionada principalmente pela oxidação da superfície e descarbonização durante o processamento do aço, especialmente em altas temperaturas. Quando o aço é exposto a atmosferas oxidantes durante o reaquecimento, forjamento ou tratamento térmico, o oxigênio reage com o carbono no aço, formando óxidos de ferro e reduzindo o teor de carbono próximo à superfície.

Essa camada descarbonizada é frequentemente quebradiça e porosa, tornando-a suscetível à descamação ou flocagem. Além disso, o aprisionamento de inclusões de escória ou inclusões não metálicas na superfície pode agravar a formação de corte. A presença de enxofre, fósforo ou outras impurezas também pode influenciar a propensão ao desenvolvimento de corte.

A composição do aço desempenha um papel crítico; um maior teor de carbono pode reduzir a suscetibilidade à descarbonização, enquanto elementos de liga como cromo, níquel ou molibdênio podem melhorar a resistência à oxidação. As condições de processamento, como temperatura, controle da atmosfera e taxa de resfriamento, influenciam significativamente a formação de corte.

Sistema de Classificação

O corte é classificado com base na gravidade, aparência e extensão. Os critérios de classificação comuns incluem:

• Tipo I (Corte Menor): Leve rugosidade ou oxidação superficial, facilmente removível por acabamento superficial.
• Tipo II (Corte Moderado): Superfície escamosa ou descamante notável, pode exigir usinagem ou moagem.
• Tipo III (Corte Severo): Descamação extensa, rachaduras profundas ou grandes flocos, frequentemente necessitando de rejeição ou tratamento corretivo.

Alguns padrões utilizam uma escala de classificação de 1 a 3, com 1 indicando irregularidades superficiais mínimas e 3 indicando defeitos críticos. A classificação ajuda na tomada de decisões sobre aceitação, reparo ou rejeição de produtos de aço.

Em aplicações práticas, a classificação de gravidade orienta fabricantes e inspetores na avaliação se o defeito de superfície impacta a vida útil ou desempenho pretendido do componente de aço.

Métodos de Detecção e Medição

Técnicas de Detecção Primárias

A inspeção visual continua sendo o método mais simples para detectar corte, especialmente após processos de acabamento superficial. Os inspetores procuram por rugosidade, descamação ou descoloração sob condições de iluminação adequadas.

Para uma avaliação mais precisa, métodos de teste não destrutivos (NDT) como inspeção por partículas magnéticas (MPI) ou teste de penetrante de corante (DPT) são empregados para revelar descontinuidades ou rachaduras na superfície associadas ao corte. Esses métodos dependem das propriedades magnéticas ou capilares da superfície para detectar falhas superficiais.

Dispositivos de perfilometria de superfície ou medição de rugosidade, como perfilômetros de estilete de contato ou interferômetros ópticos, quantificam irregularidades de superfície. Esses instrumentos medem parâmetros como Ra (rugosidade média) ou Rz (altura máxima do perfil), fornecendo dados objetivos sobre a qualidade da superfície.

Padrões e Procedimentos de Teste

Padrões internacionais relevantes incluem ASTM E376 (Guia Padrão para Inspeção de Superfície), ISO 6507 (Medição de Rugosidade de Superfície) e EN 10228-3 (Aço para Equipamentos de Pressão—Qualidade da Superfície).

O procedimento típico envolve:

• Preparar a superfície da amostra limpando para remover óleo, sujeira ou camadas de óxido.
• Realizar inspeção visual sob iluminação padronizada.
• Usar perfilômetros para medir a rugosidade da superfície em múltiplos pontos.
• Aplicar teste de penetrante de corante ou teste de partículas magnéticas se rachaduras superficiais ou falhas subsuperficiais forem suspeitas.
• Documentar a extensão e gravidade do corte de acordo com os critérios de classificação.

Parâmetros críticos incluem a medição dos valores de rugosidade da superfície, a área inspecionada e as condições ambientais durante o teste, pois esses influenciam a sensibilidade da detecção.

Requisitos de Amostra

As amostras devem ser representativas do lote de produção, com superfícies preparadas uniformemente—limpas, polidas ou moídas conforme necessário. A condicionamento da superfície garante que as medições não sejam afetadas por contaminantes ou irregularidades de superfície não relacionadas ao corte.

Para uma avaliação precisa, os espécimes devem estar livres de revestimentos de superfície ou camadas protetoras que possam mascarar defeitos. O local de amostragem deve ser padronizado para evitar viés, focando em áreas propensas à oxidação ou irregularidades induzidas pelo processo.

Precisão da Medição

A precisão da medição depende do equipamento utilizado e da habilidade do operador. Os perfilômetros geralmente têm uma repetibilidade de ±0,1 μm para medições de rugosidade, enquanto as inspeções visuais são mais subjetivas.

Fontes de erro incluem contaminação da superfície, calibração inadequada dos instrumentos ou áreas de amostragem inconsistentes. Para garantir a qualidade da medição, calibrações regulares, procedimentos padronizados e treinamento de operadores são essenciais.

A reprodutibilidade é aprimorada pela realização de múltiplas medições em diferentes áreas e pela média dos resultados. O uso de sistemas automatizados de medição de superfície pode melhorar ainda mais a consistência.

Quantificação e Análise de Dados

Unidades e Escalas de Medição

A rugosidade da superfície é quantificada usando parâmetros como Ra (rugosidade média aritmética), Rz (altura máxima média) e Rt (altura total do perfil). Estes são expressos em micrômetros (μm).

Por exemplo:

• Ra: A média da variação do perfil da superfície em relação à linha média ao longo de um comprimento especificado.
• Rz: A média da altura máxima de pico a vale dentro de vários comprimentos de amostragem.

Fatores de conversão geralmente não são necessários, pois esses parâmetros são padronizados. No entanto, para comparação com padrões, os valores de rugosidade medidos são comparados com limites especificados.

Interpretação de Dados

Os resultados são interpretados com base em critérios de aceitação estabelecidos. Por exemplo, uma superfície com Ra < 1,0 μm pode ser considerada