Defectos más comunes en la inspección de la microestructura de acero en baja magnificación
Defectos más comunes en la inspección de la microestructura de acero en baja magnificación
La inspección de la microestructura del acero en baja magnificación es importante para evaluar el forjado, los defectos y las especificaciones de los productos. Este método es común tanto en pruebas de fábrica como en pruebas tipo en la industria siderúrgica. Para diversas clases de aceros inoxidables, aceros al carbono, hierro puro, así como para materiales laminados, forjados y lingotes de aceros estructurales aleados, la microinspección en baja magnificación refleja efectivamente el estado de producción y calidad, lo que ayuda a mejorar la tecnología y la calidad. Se describen cinco defectos principales en la microinspección del acero en baja magnificación: porosidad, segregación, burbujas y residuos de huecos de contracción, inclusiones y manchas blancas.
- Análisis del defecto de porosidad
La porosidad es un defecto de densidad del acero que generalmente ocurre en la parte superior y media de la lingota, donde se acumulan impurezas y gases formando cavidades. Después de la inmersión en ácido de las muestras, estas impurezas y cavidades se disuelven y se agrandan. Si la porosidad está distribuida uniformemente en toda la sección transversal de la muestra, se llama porosidad generalizada. Si está concentrada en el centro, es decir, en la región de cristalización isotrópica final, se llama porosidad central. Las causas principales de la porosidad son las impurezas de bajo punto de fusión y los gases en el acero. Durante la cristalización del acero, se forman huecos intergranulares y microcavidades debido a la contracción volumétrica y la liberación de gases. Si estas cavidades no se llenan con acero, la densidad del material disminuye. Para prevenir la porosidad severa, es necesario reducir la cantidad de impurezas y gases en el acero.
- Análisis del defecto de segregación
La segregación es un defecto de homogeneidad del acero que se puede observar tanto en aceros al carbono como en aceros aleados. Después de la inmersión en ácido de las muestras, se pueden detectar segregaciones dendríticas, en bloques y puntiformes. La segregación dendrítica suele ocurrir cuando la temperatura de vertido es alta y el enfriamiento es lento. Durante la cristalización del acero, se forman cristales dendríticos que luego crecen a un cierto ángulo, creando una heterogeneidad intergranular. Una segregación dendrítica severa puede deteriorar significativamente las propiedades mecánicas del acero. La segregación en bloques está relacionada con la segregación de carbono, que causa la aparición de ferrita y perlita. Se forma en la región final de cristalización de la lingota entre los cristales columnares y el centro de la lingota. Una segregación en bloques severa puede reducir las propiedades mecánicas de las piezas después de la termodureza. La segregación en el acero depende de la composición química, la cantidad de gases e impurezas, la temperatura de vertido y la velocidad de enfriamiento. Para prevenir la segregación, es necesario reducir la cantidad de impurezas y gases y aplicar técnicas adecuadas de fundición y vertido.
- Análisis del defecto de burbujas y residuos de huecos de contracción
Las burbujas son huecos formados por la liberación de gases en el acero. Pueden ser superficiales o porosas. Los huecos de contracción se forman durante la solidificación del acero debido a las diferencias en la contracción volumétrica en diferentes partes. Normalmente, en las lingotas se aplica la técnica de remoción de los huecos de contracción, pero a veces quedan residuos en la lingota. Para prevenir la formación de burbujas, es necesario reducir la cantidad de gases en el acero y aumentar la fluididad del metal durante la fundición.
- Análisis del defecto de inclusiones
Las inclusiones en el acero se dividen en metálicas y no metálicas. Las inclusiones metálicas ocurren cuando diferentes metales se mezclan con el acero. Dependiendo de la composición química, se pueden distinguir fácilmente del metal base y otros defectos después de la inmersión en ácido. Las inclusiones no metálicas se forman por la interacción de gases con desoxigenantes y elementos aleantes, así como por la presencia de fragmentos de refractarios. Están compuestas principalmente por compuestos de hierro, oxígeno, azufre y nitrógeno. Las inclusiones no metálicas no tienen brillo metálico y son fácilmente detectables. Reducen la resistencia a la fatiga del acero, causan defectos en los productos y concentración de tensiones, lo que puede llevar a la aparición de fisuras por fatiga y fallo prematuro de piezas de sujeción. Además, afectan negativamente la termodureza, la soldabilidad y la resistencia a la corrosión del acero. Para eliminar las inclusiones, se utilizan métodos como la fundición en vacío y el tratamiento en vacío del metal, lo que reduce significativamente la cantidad de gases y mejora la pureza del acero.
- Análisis del defecto de manchas blancas
Las manchas blancas son manchas elípticas de color blanco plateado en el corte longitudinal de la muestra y fisuras largas y planas en el corte transversal de la muestra después de la inmersión en ácido. Las manchas blancas tienen un impacto significativo en las propiedades del acero y son defectos no aceptables en la microinspección del acero en baja magnificación en aceros estructurales aleados laminados en caliente. Diferentes aceros tienen diferentes sensibilidades a las manchas blancas. Por ejemplo, los aceros estructurales aleados al cromo y al manganeso son más sensibles a las manchas blancas que los aceros al carbono. La sensibilidad a las manchas blancas depende no solo de la composición química sino también del método de fundición. Para detectar y evaluar las manchas blancas en empresas de fabricación de piezas de sujeción, se utilizan métodos de ultrasonido, inmersión en ácido, prueba de partículas magnéticas, prueba de tinción y análisis de rotura. La condición esencial para la formación de manchas blancas es la cantidad de hidrógeno en el acero, por lo que para prevenir su formación es necesario reducir la cantidad de hidrógeno durante la fundición y el vertido. Es necesario evitar el uso de hierro y acero oxidados, quemar completamente los materiales aleantes para desgasificar y asegurar suficiente hervor en todo el volumen del metal durante la fundición. La fundición en vacío y el tratamiento en vacío del metal no solo reducen la cantidad de hidrógeno y eliminan las manchas blancas, sino que también eliminan el oxígeno y el nitrógeno, reduciendo las inclusiones y segregaciones, lo que mejora significativamente la pureza y las propiedades mecánicas del acero.
Conclusión
En resumen, para los aceros, especialmente para piezas de sujeción de alta resistencia, en la inspección de la microestructura en baja magnificación, los defectos como la porosidad central y generalizada, segregación en bloques mayor a 2.0, manchas blancas, huecos de contracción, burbujas y descamación inversa no son permitidos. Estos defectos son causas importantes de fisuras durante la termodureza y tendencia a la ruptura durante la estampación en frío. Por lo tanto, al comprar materias primas, es necesario realizar una inspección estricta de la microestructura en baja magnificación y evaluar los defectos para mejorar la calidad de los productos de las empresas.