Métodos de teste ASTM E45 para determinar o teor de inclusão em aço

A norma "ASTM E45 Standard Test Methods for Determining Inclusion Content in Steel" (Métodos de Teste Padrão ASTM E45 para Determinação do Teor de Inclusões em Aço), desenvolvida pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), descreve diversos métodos para determinar o teor de inclusões não metálicas (matéria intracelular não viva) em aço forjado. Os métodos macroscópicos incluem macroabrasão, fraturamento, redução de degraus e ensaios com partículas magnéticas. Os métodos microscópicos incluem cinco sistemas de inspeção. Nesses métodos microscópicos, as inclusões são classificadas em uma categoria com base na similaridade morfológica e não necessariamente na identidade química. Esta norma inclui métodos metalográficos que permitem a discriminação simples entre inclusões morfologicamente semelhantes. Embora esses métodos sejam projetados principalmente para classificar inclusões, componentes como carbonetos, nitretos, carbonitretos, boretos e fases intermetálicas podem ser classificados usando alguns métodos microscópicos. Em alguns casos, ligas diferentes de aços podem ser classificadas usando um ou mais desses métodos.

Estes métodos de ensaio abrangem os procedimentos para a realização de classificações de inclusão do tipo JK utilizando análise automatizada de imagens, de acordo com os métodos microscópicos A e D. Dependendo do tipo de aço e das propriedades requeridas, um método macroscópico ou microscópico, ou uma combinação dos dois, pode ser considerado satisfatório para determinar o teor de inclusão. Estes métodos de ensaio referem-se apenas aos métodos de ensaio recomendados e nada neles deve ser interpretado como definidor ou estabelecimento dos limites de aceitabilidade para qualquer tipo de aço.

Para os fins desta norma, além dos termos e definições fornecidos na ASTM E7, aplicam-se as seguintes definições:

A proporção é a relação entre comprimento e largura de uma característica microestrutural.
Um feixe tracejado é composto por três ou mais inclusões do Tipo B ou C alinhadas em um plano paralelo ao eixo do trabalho a quente e deslocadas em não mais que 15 µm, com uma separação de menos de 40 µm entre as duas inclusões adjacentes mais próximas.
A norma ASTM E7 define os tipos de inclusão para inclusões de sulfeto, alumina e silicato. Em alguns métodos, óxido esférico refere-se a inclusões isoladas, relativamente indeformadas, com uma razão de aspecto não superior a 2:1. Em outros métodos, os óxidos são divididos em tipos deformáveis e não deformáveis.
O grau de inclusão JK é um método de medição de inclusões não metálicas baseado nos procedimentos suecos Jernkontoret.
Uma longarina é uma inclusão individual que é consideravelmente alongada na direção da deformação, ou três ou mais inclusões do Tipo B ou C alinhadas em um plano paralelo ao eixo de trabalho a quente e deslocadas em não mais que 15 µm, com uma distância de menos de 40 µm entre as duas inclusões adjacentes mais próximas.
O ajuste de limiar é o isolamento de uma faixa de valores de níveis de cinza exibidos por um componente dentro do campo do microscópio.
O pior grau de campo é uma classificação na qual a amostra é classificada para cada tipo de inclusão, atribuindo-se o valor para a maior gravidade desse tipo de inclusão observada em qualquer lugar na superfície da amostra.

Esses métodos de teste incluem quatro métodos de teste macroscópicos e cinco microscópicos (análise manual e de imagem) para expressar o conteúdo de inclusão do aço e os resultados do teste.

As inclusões são caracterizadas por tamanho, forma, concentração e distribuição, e não por composição química. Embora as composições não sejam definidas, métodos microscópicos classificam as inclusões em uma das diversas categorias composicionais (sulfetos, óxidos e silicatos). Esta norma descreve um método metalográfico para facilitar a discriminação de inclusões. Somente inclusões presentes na superfície de teste podem ser detectadas.

Os métodos de teste macroscópico avaliam áreas de superfície maiores do que os métodos de teste microscópico e, como a inspeção é realizada visualmente ou com baixa ampliação, esses métodos são mais adequados para detectar inclusões maiores. Esses métodos não são adequados para detectar inclusões menores que aproximadamente 0,40 mm de comprimento e não separam as inclusões por tipo.

Os métodos de teste macroscópicos incluem:

Teste de macroabrasão
Teste de fratura
Método passo a passo
Método de partículas magnéticas

Métodos de ensaio microscópico são utilizados para caracterizar inclusões formadas como resultado de desoxidação ou solubilidade limitada em aço sólido. Esses métodos de ensaio microscópico classificam a gravidade e o tipo de inclusões por tipo morfológico, ou seja, tamanho, forma, concentração e distribuição, mas não especificamente por composição. Essas inclusões são caracterizadas por tipo morfológico, ou seja, tamanho, forma, concentração e distribuição, mas não especificamente por composição.

Métodos microscópicos não são projetados para avaliar o conteúdo de inclusões exógenas. Em casos de desacordo sobre se uma inclusão é nativa ou exógena, métodos microanalíticos, como a espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), podem ser usados para ajudar a determinar a natureza da inclusão. No entanto, a experiência e o conhecimento do processo de fundição e dos materiais de produção, como aditivos de desoxidação, dessulfuração e controle de forma de inclusões, bem como composições de revestimentos refratários e de fornos, devem ser utilizados em conjunto com os resultados microanalíticos para determinar se uma inclusão é nativa ou exógena.

Como a população de inclusão em um determinado lote de aço varia conforme a localização, o lote deve ser amostrado estatisticamente para avaliar o teor de inclusão. A taxa de amostragem deve ser adequada ao tamanho do lote e às suas propriedades específicas. Materiais com teor de inclusão muito baixo podem ser classificados com mais precisão usando análise automatizada de imagens, o que permite uma classificação microscópica mais precisa.

Métodos de testes macroscópicos são usados para caracterizar o tamanho, distribuição, número e tipo de inclusões em uma superfície de amostra polida.

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