Você já se perguntou como distinguir rapidamente entre aço carbono e aço inoxidável? Entender as diferenças é crucial em várias aplicações, desde a construção até a manufatura. Este artigo se aprofunda nos principais métodos de identificação desses dois tipos de aço, com foco em testes de faísca, mudanças de cor e outras características distintivas. Ao final, você terá uma compreensão clara de como identificar efetivamente o aço carbono e o aço inoxidável, garantindo a escolha do material certo para seus projetos. Mergulhe de cabeça para aprender essas técnicas essenciais e aprimorar suas habilidades de seleção de materiais.
O aço inoxidável faz faísca ao ser esmerilhado?
Sim, o aço inoxidável de fato produz faíscas durante as operações de esmerilhamento. Esse fenômeno ocorre devido ao rápido aquecimento de partículas microscópicas de metal que são deslocadas durante o processo abrasivo. Quando o rebolo entra em contato com a superfície do aço inoxidável, ele gera um atrito significativo, fazendo com que esses minúsculos fragmentos de metal atinjam temperaturas superiores a 1000°C (1832°F). Em temperaturas tão altas, as partículas se oxidam rapidamente e emitem luz visível, manifestando-se como faíscas.
As características dessas faíscas - incluindo cor, intensidade e padrão - podem variar dependendo do grau e da composição específicos do aço inoxidável que está sendo processado. Por exemplo, os aços inoxidáveis austeníticos (por exemplo, 304, 316) geralmente produzem faíscas mais curtas e mais numerosas com uma tonalidade laranja-avermelhada, enquanto os aços inoxidáveis martensíticos (por exemplo, 420, 440C) geralmente geram faíscas mais longas e mais brilhantes com uma tonalidade amarelada. Fatores como o tamanho do grão do rebolo, a velocidade de rotação e a pressão aplicada também influenciam a formação de faíscas. É importante observar que, embora a geração de faíscas seja comum no esmerilhamento de aço inoxidável, medidas de segurança adequadas, incluindo proteção para os olhos e contenção de faíscas, devem sempre ser implementadas para evitar possíveis riscos no ambiente da oficina.
Quando o aço é retificado contra um disco abrasivo sob pressão, o material é reduzido a partículas finas por meio da ação abrasiva. Essas partículas são rapidamente aquecidas devido ao atrito mecânico e ejetadas pela força centrífuga da roda giratória.
Quando as partículas de aço aquecidas entram em contato com o oxigênio do ar, elas sofrem rápida oxidação. Essa reação exotérmica gera calor suficiente para aproximar as partículas de aço de seu ponto de fusão, fazendo com que emitam luz. A trajetória dessas partículas luminosas segue um caminho aerodinâmico, criando o padrão de faísca característico.
O processo de oxidação começa com a formação de um filme de óxido de ferro (2Fe + O2 → 2FeO) na superfície da partícula. Simultaneamente, dentro das partículas, o carbono presente na forma de carbeto de ferro (Fe3C) se decompõe em altas temperaturas, liberando carbono elementar (Fe3C → Fe + C). Esse carbono liberado reage então com o óxido de ferro da superfície, produzindo monóxido de carbono gasoso.
Essa reação cria um processo cíclico em que os átomos de carbono reduzem o óxido de ferro da superfície, permitindo que ele reaja com o oxigênio atmosférico e se re-oxide. Ao mesmo tempo, isso desencadeia outras reações com o carbono interno, levando ao acúmulo de gás monóxido de carbono dentro da partícula.
Quando a pressão interna do gás excede a tensão superficial da camada externa da partícula, ocorre uma microexplosão. Esse fenômeno se manifesta como uma explosão brilhante, semelhante a um fogo de artifício em miniatura. Se o carbono residual permanecer dentro das partículas menores resultantes, o ciclo de oxidação-explosão pode se repetir, podendo levar a explosões de segunda, terceira ou até quarta geração. Esse processo repetitivo cria o padrão dendrítico ou ramificado característico observado nos testes de faísca.
A frequência e a intensidade dessas explosões estão diretamente relacionadas ao teor de carbono do aço. Os aços com maior teor de carbono apresentam explosões mais frequentes e pronunciadas, resultando em padrões dendríticos mais complexos, com maior número de ramificações e formações do tipo "flor". Por outro lado, os aços com menor teor de carbono produzem padrões de faíscas mais simples com menos ramificações.
Essa relação entre o teor de carbono e as características de faísca forma a base do teste de faísca como um método rápido e qualitativo para identificar diferentes tipos de aço em ambientes de oficina. No entanto, é importante observar que, embora o teste de faísca possa fornecer percepções valiosas, ele deve ser usado em conjunto com outros métodos analíticos para identificação e caracterização precisas do material.
Padrões de faíscas, várias partes e formas geralmente incluem:
Quando a amostra de teste é retificada no rebolo, todas as faíscas produzidas são coletivamente chamadas de feixes de fogo.
O feixe de luz pode ser dividido em três partes principais:
O feixe de luz que está mais próximo do rebolo é chamado de feixe de luz de raiz.
A parte central é chamada de feixe de fogo central.
A parte final do feixe de fogo, que fica mais distante do rebolo, é chamada de feixe de fogo de cauda. Consulte a Fig. 12-1.
Ao moer aço, as partículas de moagem voam em alta velocidade, criando linhas brilhantes conhecidas como linhas de fluxo.
Com base nas características de forma das linhas de fluxo, há três formas comuns: linhas de fluxo retas, linhas de fluxo onduladas e linhas de fluxo intermitentes, conforme mostrado na Figura 12-2.
Um padrão de explosão ocorre no meio da linha de fluxo.
Há três tipos comuns de fogos de artifício: fogos de artifício dendríticos, fogos de artifício emplumados e brácteas.
Os fogos de artifício em forma de galho se assemelham a galhos de árvores, com mais ou menos galhos, incluindo dois garfos, três garfos e muitos garfos.
Há diferentes níveis de divisão, incluindo divisão primária, divisão secundária e divisão múltipla.
As explosões em forma de pena são uma forma especial de explosão de aço com borda que se assemelha a penas. As brácteas são formas especiais de expansão que ocorrem no meio da linha de fluxo e incluem explosões antes e depois da parte de expansão.
Consulte a Figura 12-3. Se a flor da bráctea aparecer no final da linha de fluxo, ela também é chamada de flor da cauda da flor da bráctea.
O ponto em que a linha de fluxo se rompe até a metade é chamado de nó.
Alguns fogos de artifício têm nódulos brilhantes e volumosos, enquanto outros não têm nódulos evidentes.
Quando a faísca explode, a serpentina é chamada de linha de awn.
Os fogos de artifício dendríticos podem ser considerados como a forma de coleta da maioria das linhas de awn.
Faíscas em forma de pontos entre as linhas de explosão ou perto da linha de fluxo.
A couve-flor é uma forma anormal de cauda aerodinâmica.
Há três tipos de flores de cauda comuns: flor de cauda de raposa, flor de cauda de ponta de lança e flor de cauda de magnólia. Conforme mostrado na Fig. 12-4.
Fig. 12-4 Forma da flor da cauda
A cor e a leveza de todo o feixe de chama ou parte da faísca.
A principal ferramenta usada para a identificação de faíscas é um esmeril.
As máquinas de esmerilhamento podem ser de mesa ou portáteis.
Uma esmerilhadeira de bancada é adequada para inspecionar amostras de aço e peças de formato pequeno.
Um triturador portátil pode ser usado para identificar lotes de aço em oficinas e armazéns.
A potência do motor usado em uma esmerilhadeira de bancada é de 0,5 KW e a velocidade de rotação é de cerca de 3000 RPM.
O motor de um moedor portátil tem uma potência de 0,2 KW e uma velocidade de 2800 RPM.
O excesso de potência e velocidade pode fazer com que as faíscas se dispersem, o que não favorece a identificação.
Se a potência e a velocidade forem muito baixas, será difícil retificar ligas de aço para ferramentas e aço de alta velocidade contendo tungstênio, podendo até mesmo não produzir um feixe de chama.
O rebolo deve ter um tamanho de grão de 46# ou 60# (de preferência 60#) e dureza média de 200 mm, e a espessura deve ser de 20 a 25 mm.
O rebolo de uma máquina de retificação portátil pode ter um diâmetro de 90 a 20 mm.
É aconselhável não trocar frequentemente as ferramentas, como a máquina de esmerilhamento e a granularidade do rebolo.
Ter conhecimento e familiaridade com o desempenho das ferramentas é um aspecto essencial da identificação de faíscas.
A forma da faísca pode variar devido a mudanças na velocidade do rebolo e no tamanho das partículas de diferentes moedores.
A nitidez e redondeza da superfície de atrito do rebolo de esmerilhamento deve ser mantida regularmente para garantir uma força de projeção consistente.
Se o rebolo não for afiado, ele pode reduzir a aerodinâmica, enquanto que se a circularidade não for mantida, o aço pode saltar ao esfregar contra ele. Portanto, a circularidade do rebolo não deve ser muito pequena.
Antes de iniciar o trabalho, é importante identificar uma amostra padrão para corrigir a possível influência do ambiente objetivo.
A luminosidade do ambiente de trabalho pode afetar significativamente a observação de faíscas.
O local de identificação não deve ser excessivamente claro, mas também não precisa ser totalmente escuro. É importante manter a luminosidade consistente para garantir uma identificação precisa.
Em geral, não é aconselhável operar ao ar livre. Entretanto, se for necessário operar ao ar livre, deve-se usar uma lona móvel coberta com tecido preto para evitar interferência de luz forte, como a de coelhos.
Um conjunto de amostras de aço padrão com classes de aço conhecidas deve ser fornecido para comparação no aprendizado e na identificação. Quanto mais abrangentes forem as amostras de aço, melhor.
Para determinar o conteúdo correto de cada elemento, as amostras de aço padrão devem passar por uma análise química.
No setor de fabricação de máquinas, a seleção precisa de materiais e o tratamento térmico são desafios críticos enfrentados pelos profissionais técnicos. A identificação e a utilização corretas dos tipos de aço são fundamentais para garantir a qualidade, a segurança e a economia do produto.
A seleção incorreta de materiais ou a mistura inadvertida de tipos de aço durante a fabricação pode fazer com que os componentes não atendam às especificações de desempenho, o que pode resultar em perdas econômicas significativas ou falhas catastróficas. Portanto, uma compreensão abrangente das variedades de aço e de suas respectivas propriedades é essencial para o sucesso da produção de máquinas.
Os métodos de identificação do aço podem ser amplamente categorizados em abordagens químicas e físicas. Embora a análise química ofereça alta precisão, ela é adequada principalmente para inspeções de amostragem em laboratório. O tempo e o custo associados à análise química a tornam impraticável para aplicações no local na maioria dos ambientes de fabricação.
Os métodos de identificação física, embora menos precisos do que a análise química, são inestimáveis para avaliações preliminares no local devido à sua praticidade e à experiência acumulada de técnicos especializados. Entre esses métodos físicos, a identificação de faíscas e a análise metalográfica se destacam como as técnicas mais eficientes e amplamente aplicáveis.
A identificação de faíscas, em particular, ganhou ampla adoção no setor devido às suas inúmeras vantagens:
A importância da identificação de faíscas se torna evidente em vários estágios críticos do processo de fabricação:
O carbono é o principal elemento de aço e sua forma de ativação muda com o aumento do teor de carbono.
Os padrões de faísca dos aços comuns são os seguintes:
Fig. 12-6 30 Aço
O feixe de chamas parece totalmente amarelo, apresentando uma linha de fluxo espessa no meio, com linhas ligeiramente mais finas na raiz e fogos de artifício ligeiramente maiores na cauda. Além disso, há linhas de fluxo longas que pendem ligeiramente.
No caso da explosão secundária, ela tem várias ramificações com nós de explosão brilhantes.
Fig. 12-7 Aço 40
O comprimento do feixe de fogos de artifício aumentou ligeiramente. Todos os fogos de artifício agora são explosões secundárias, e a linha do estopim é longa e grossa. Além disso, agora há mais fogos de artifício em todo o feixe, e um pouco de pólen está começando a aparecer. A cauda do feixe de fogos de artifício também é maior e a cor é amarelo brilhante.
Fig. 12-8 Aço 45
O comprimento do feixe de fogo é maior do que o do aço 40. O formato dos fogos de artifício é maior, e o número de linhas de fluxo e fogos de artifício aumentou. As linhas de transmissão são mais grossas e a linha de awn é mais longa. Há uma quantidade adequada de pólen entre as linhas de fluxo, e elas emitem com força, resultando em um grau maior de explosão. Os nós são brilhantes e o número de fogos de artifício na cauda é significativamente maior do que o do aço 40. Além disso, a cor é amarelo brilhante.
Fig. 12-9 Aço 50
O comprimento da viga de chama é equivalente ao de uma viga de aço de 45º.
O padrão de explosão é significativo, com um número maior de linhas de fluxo e explosões. As linhas de fluxo são grossas, com linhas longas e pólen entre elas, o que torna a explosão poderosa. Os nós são brilhantes, e o número de explosões na cauda é visivelmente maior do que o de uma viga de aço de 45. A cor da chama é amarelo brilhante.
A chama inteira é amarela, com uma linha de fluxo ligeiramente espessa e longa e um formato reto. A parte central, em direção à cauda, é ligeiramente inclinada.
Um único padrão de explosão com várias ramificações, feito de aço estrutural de carbono com o mesmo teor de carbono, é um pouco mais regular do que o padrão de explosão. O grau de explosão é grande e os nós são mais brilhantes.
A presença de cromo nesse estágio demonstra seu papel no alongamento e na formação de rachaduras.
O feixe de faíscas é amarelo brilhante e tem muitas linhas aerodinâmicas. A explosão secundária da flor composta é grande, limpa e regular, com um número significativo de fogos de artifício. A linha da coroa é longa e grossa, e o ângulo da flor é claro e bem separado.
Há uma quantidade adequada de pólen, e o grau de explosão é alto com uma linha de fluxo espessa, ligeiramente inclinada do meio para a cauda. O grau de explosão do crisântemo de ramo grande é ainda mais intenso.
Atualmente, a inscrição de baixo carbono médio ainda serve para promover a explosão.
Fig. 12-12 Aço 20CrMo
O feixe de chama do material é mais curto do que o do aço 20Cr. A linha de fluxo é ligeiramente mais fina, e há várias bifurcações e uma única explosão de uma só vez.
Em comparação com o 20CrMo, o padrão de explosão diminuiu, o grau de explosão está enfraquecido, os nós não são muito brilhantes e a cor é amarela. Além disso, a cauda da linha de fluxo tem flores na ponta da arma.
O molibdênio tem a propriedade de inibição nesse estágio.
Embora o cromo seja um elemento explosivo, ele coexiste com o molibdênio, e suas propriedades se tornam subordinadas.
Fig. 12-13 Aço 40CrMo
A cor da chama de 42CrMo O aço de 40Cr é ligeiramente mais escuro do que o aço de 40Cr, e sua linha de fluxo é semelhante. Ele forma flores compostas de explosão secundária com uma quantidade adequada de pólen, e os nós parecem brilhantes. No entanto, os padrões de explosão são irregulares e bagunçados, e o grau de explosão é ligeiramente enfraquecido. Na cauda, há uma flor de cauda de ponta de arma, que não é vista no aço 20CrMo.
A partir disso, pode-se deduzir que o teor de carbono tem um certo impacto sobre o molibdênio.
Fig. 12-14 Aço 60Si2Mn
O feixe de fogo tem um comprimento moderado e uma linha de fluxo reduzida, e é ligeiramente espesso. A maioria deles explode duas vezes, enquanto alguns explodem três vezes com um tipo de flor pequena e um nó óbvio de botão de silício. Esses tipos têm poucas e curtas linhas de awn, um grau de explosão um pouco mais fraco e nenhum pólen. A cor da faísca e o nó de explosão não são muito brilhantes.
Fig. 12-15 Aço GCr15
O feixe de fogo tem um comprimento moderado e apresenta muitos padrões de explosão aerodinâmicos e triplos. As linhas de fogo são ligeiramente finas e estão densamente cobertas por fogos de artifício em forma de ramo.
A quantidade de fogos de artifício é grande, os padrões são pequenos e a linha do sulco é fina e irregular. Há uma quantidade significativa de pólen entre as linhas de awn, e os nós não são muito distintos. A cor dos fogos de artifício é laranja.
A organização interna é troostita perlita no estado de laminação a quente. O feixe de fogo é longo e espesso, e apresenta três explosões. A intensidade da explosão é forte, a linha de awn é longa e há uma quantidade significativa de pólen entre as linhas de awn. Os nós da explosão são brilhantes e o padrão da cauda é longo e localizado no meio.
Fig. 12-16 Aço Cr12MoV
O feixe de fogo é fino e extremamente curto, com uma linha de fluxo ondulada e intermitente que parece ser numerosa e delgada.
Os fogos de artifício são excepcionalmente potentes, produzindo faíscas que se transformam em três flores diferentes com vários ramos e estrelas significativas. As flores contêm várias flores quebradas e pólen, e estão cheias de fogo.
A extremidade da linha de fluxo tem uma óbvia flor de cauda em forma de pistola como resultado do teor de molibdênio. Além disso, a linha de fluxo na extremidade é ligeiramente mais espessa, dando ao material uma sensação de dureza quando esfregado.
Cor: amarelo a laranja. A forma de faísca não é diferente do Cr12.
Fig. 12-17 Aço 5CrMnMo
O feixe de fogo é o mais espesso e mais longo, a linha de fluxo é de espessura média e a explosão é a segunda mais forte. Todos eles estouram três vezes, às vezes com algumas flores, e há flores na cauda da ponta da arma de molibdênio.
A forma da flor é uma flor em forma de estrela de três ou quatro segmentos, com uma flor de cauda de lanceta. A linha de toldos é densa, a área de distribuição das flores corresponde a 55-60% de todo o feixe de fogo, o formato da flor é grande e o ângulo da flor é amplo.
Em termos de cor, o feixe de fogo é amarelo brilhante, e os nós são de amarelo a branco. A resistência é menos forte durante a moagem.
Fig. 12-18 Aço 3Cr2W8V
O feixe de fogo é relativamente longo e a linha de fluxo é muito fina, ondulada e intermitente. A explosão é fraca, com apenas uma pequena quantidade de flores em formato e tamanho de rabo de raposa careca.
Cor da carroceria: fúcsia.
Careca e solitário, vermelho-cereja claro.
Ele parece muito resistente ao esmerilhar.
Fig. 12-19 Aço W6Mo5Cr4V2
O feixe de chama aparece como uma cor amarelo-alaranjada curta e brilhante, com uma tonalidade vermelha escura na base.
Há algumas linhas de fluxo irregulares junto com alguns padrões semelhantes a ondas.
As linhas de fluxo não são muito grossas e têm um comprimento médio.
A linha de fluxo da cauda é mais espessa e se assemelha a uma folha de salgueiro com flores na cauda, e a ponta tem uma leve calvície.
Os fogos de artifício são poucos, mas têm um formato grande.
Há apenas algumas linhas de awn, que também são carecas.
A linha de fluxo da cauda se inclina para baixo.
Julgar o grau de aço da amostra testada com base no padrão de faísca observado pode ser um desafio.
Isso ocorre porque os padrões de faíscas podem apresentar diferenças sutis que são difíceis de descrever e expressar com precisão. É necessário um profissional qualificado com ampla experiência e conhecimento para discriminar com precisão essas diferenças sutis nos padrões de faísca.
Atualmente, é necessário usar a identificação de faíscas apenas para confirmar se um material pertence ao tipo de aço pretendido.
Ao identificar um lote de peças, a primeira peça deve ser cuidadosamente observada e analisada. Uma vez confirmado que o aço nº 1 está sendo usado corretamente, a peça deve ser levemente esmerilhada para observar as características básicas das faíscas quando estiver menos desgastada.
Essa característica deve ser levada em conta, e as peças restantes podem ser lixadas com uma leve pressão. Essa abordagem não apenas ajuda na identificação, mas também minimiza o desgaste das peças, evitando assim qualquer impacto negativo em sua aparência ou funcionalidade.
Neste momento, é importante se concentrar nas diferenças fundamentais entre os dois tipos de aço em seus padrões de faísca. Quando você tiver uma compreensão clara de suas respectivas características e principais distinções, será muito mais fácil diferenciá-los.
Se o discriminador entender o uso básico do aço e estiver familiarizado com o senso comum dos materiais que devem ser usados para fabricar várias peças, ele poderá ser de grande ajuda na identificação de faíscas.
Um fator a ser considerado é se a explosão dendrítica ocorre ao moer as faíscas. Se houver explosão dendrítica, isso pode ser inferido a partir das seguintes situações:
① Se a explosão dendrítica ocorrer normalmente e não houver faíscas em outras formas especiais, trata-se principalmente de aço carbono (aço morto e semimorto).
Nesse ponto, se o padrão for uma explosão dividida e o pote de explosão for relativamente esparso, isso indica que o teor de carbono é baixo e que ele pertence à faixa de baixo carbono do aço carbono.
Se o padrão for uma explosão dendrítica secundária, terciária ou uma pequena quantidade de múltiplas divisões, a quantidade de explosão é média e a distância entre as explosões é clara, indicando que o teor de carbono da amostra é de cerca de 0,4% C e pertence ao aço carbono na faixa de carbono médio.
Se a explosão for uma explosão em forma de árvore com várias bifurcações, a quantidade de explosão é grande e a distância entre as explosões é pequena, indicando que o teor de carbono é alto e que ela pertence a aço de alto carbono. Quando a explosão é grande, isso confirma que o teor de carbono é alto.
② Se a explosão exibir um padrão dendrítico e tiver uma aparência de pluma, isso indica que o aço tem uma borda com teor de silício muito baixo. O teor de carbono pode ser estimado aproximadamente com base na quantidade de explosão, o que pode ajudar a inferir o grau do aço.
③ Para identificar aproximadamente o tipo de aço:
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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