A Cadeia de Qualidade e os Padrões Governantes
O C61400 é fornecido de acordo com ASTM B150/B150M para hastes e barras, ASTM B171/B171M para chapas, folhas e tiras e ASTM B111/B111M para tubos sem costura, com as especificações ASME equivalentes aplicadas a componentes de retenção-de pressão. Cada um desses padrões define a química, os mínimos das propriedades mecânicas e as tolerâncias dimensionais, e cada um pressupõe que o produtor controla o processo bem o suficiente para atendê-los repetidamente, em vez de classificar o material acabado.
A cadeia de qualidade, portanto, vai desde a preparação da carga até a fusão, fundição, trabalho a quente, tratamento térmico e acabamento, e cada elo tem um valor de controle mensurável. A dificuldade prática com um bronze de alumínio é que as duas coisas que determinam o desempenho, o teor de alumínio em solução sólida e a dispersão das partículas intermetálicas ricas em ferro, não podem ser verificadas apenas com um teste de tração. O controle da microestrutura é, portanto, uma condição de liberação e não um extra opcional.
Controle de fusão e fundição
A fusão é o ponto em que a química é fixada, e os principais riscos são a contaminação da carga, a oxidação excessiva do alumínio e a captação de gás. A boa prática começa com uma carga cuidadosamente segregada que separa os retornos limpos do C61400 de outras ligas de cobre, porque uma pequena quantidade de chumbo, estanho ou zinco transportada da sucata misturada é suficiente para alterar o equilíbrio de fases e reduzir a ductilidade.
Controle de carga: as devoluções e o cobre virgem são pesados, identificados por classe e mantidos livres de sucata de ligas de cobre mistas e de contaminação ferrosa.
Controle químico: os teores de alumínio e ferro são colocados no meio das faixas especificadas, e não nas bordas, e o resultado é verificado por análise espectrométrica de uma amostra retirada do fundido. O método geralmente segue ASTM E478 para análise química de ligas de cobre.
Desoxidação e controle de gás: o próprio alumínio atua como um forte desoxidante, e a prática de fusão é organizada para limitar a captação de hidrogênio, uma vez que o gás dissolvido produz porosidade que aparece mais tarde como defeitos superficiais e como uma redução na vida em fadiga.
Parâmetros de fundição: temperatura de vazamento, temperatura do molde e taxa de resfriamento são registrados para cada corrida. A taxa de resfriamento determina se o alumínio permanece em solução supersaturada e se as partículas intermetálicas são finas e distribuídas uniformemente após o trabalho a quente, por isso é tratado como um parâmetro controlado e não como um parâmetro incidental.
Cada calor recebe uma identidade que o acompanha durante todo o processo. O número da bateria aparece na peça fundida, no estoque semi{1}}acabado e no certificado final, o que torna a rastreabilidade significativa quando um cliente relata um problema posteriormente.
Otimização de trabalho a quente e tratamento térmico
O trabalho a quente rompe a estrutura fundida, fecha a porosidade interna e converte a rede intermetálica em uma população de partículas dispersas. O objetivo da otimização é obter uma estrutura fina e uniforme, sem fissuras, e é alcançado controlando-se conjuntamente três variáveis: a temperatura de pré-aquecimento, a quantidade de redução por passe e a temperatura de acabamento.
A liga é trabalhada em uma janela de temperatura que mantém a estrutura dentro do campo alfa-mais-kappa. Trabalhar muito quente corre o risco de mudança de fase e aparecimento de um constituinte beta que reduz a ductilidade e a resistência à corrosão na peça acabada; trabalhar muito frio aumenta a tensão de fluxo, causa rachaduras nas bordas e pode deixar a recristalização incompleta. Os cronogramas de redução são definidos de modo que a redução total seja suficiente para refinar a estrutura, enquanto as reduções por passagem permanecem pequenas o suficiente para evitar rasgos na superfície.
O tratamento térmico é utilizado para recozimento e alívio de tensões, nunca para endurecimento, porque o C61400 não é endurecível por precipitação. O recozimento-com alívio de tensão, normalmente realizado na faixa de 500 a 650 graus Celsius com resfriamento controlado, remove a tensão residual introduzida pela fundição, trabalho a quente, trabalho a frio e usinagem. Isso é importante por dois motivos: a tensão residual causa distorção durante a usinagem e é uma das condições necessárias para a fissuração por corrosão sob tensão em serviço amoniacal. Quando uma peça é destinada a suportar-amônia, o alívio de tensão não é opcional e a eficácia do tratamento é verificada por um teste amoniacal como ASTM B858.
Controle de microestrutura e tamanho de grão
A microestrutura é o indicador direto de se o processo foi controlado corretamente. O exame procura uma matriz alfa uniforme com partículas ricas em ferro-distribuídas uniformemente do tamanho pretendido, que é a estrutura que fornece a resistência especificada juntamente com ductilidade adequada e comportamento de corrosão confiável.
O tamanho do grão é medido pelo método de interceptação ou comparação da ASTM E112 em uma seção polida e gravada. Um tamanho de grão fino e uniforme indica que o trabalho a quente e o recozimento foram corretamente equilibrados, enquanto uma estrutura de grão superdimensionada ou duplex indica um recozimento excessivo ou um trabalho incompleto.
A distribuição de partículas é avaliada ao mesmo tempo. As faixas da fase intermetálica, ou uma rede contínua nos limites anteriores das partículas, indicam um problema de fundição ou de funcionamento e são tratadas como uma não{1}}conformidade mesmo quando o teste de tração é aprovado.
O conteúdo de inclusão e porosidade é verificado na estrutura as{0}}cast e nas seções finalizadas. A porosidade e o encolhimento do gás são os defeitos com maior probabilidade de causar vazamentos em componentes sob pressão, de modo que a prática de fundição é validada seccionando o primeiro artigo de cada novo molde ou configuração de fundição contínua, em vez de inspecionar apenas a peça acabada.
Teste, Inspeção e Liberação
O pacote de lançamento de um lote exportado combina testes destrutivos com exames não{0}}destrutivos e verificação dimensional, e cada item é referenciado a um padrão para que o cliente possa auditá-lo.
| Item de controle | Método ou referência | Propósito |
|---|---|---|
| Composição química | Análise de moinho, prática ASTM E478 | Confirma as gamas de alumínio e ferro e os limites residuais |
| Propriedades de tração | ASTM E8/E8M | Verifica a resistência à tração, resistência ao escoamento e alongamento em relação ao padrão |
| Dureza | ASTM E18 | Indicador rápido e não{0}}destrutivo de temperamento e consistência estrutural |
| Tamanho de grão e microestrutura | ASTM E112 e exame metalográfico | Confirma o funcionamento adequado e a distribuição correta das fases |
| Solidez interna | Exame ultrassônico ou de corrente-parasita | Detecta defeitos internos em barras, placas e tubos |
| Solidez da superfície | Exame de líquido penetrante | Revela rachaduras e dobras em superfícies usinadas ou soldadas |
| Corrosão sob tensão amoniacal | ASTM B858 | Confirma a resistência onde o serviço amoniacal é pretendido |
| Dimensões e acabamento | Prática dimensional padrão para o formato do produto | Confirma diâmetro, espessura, comprimento, retilineidade e condição da superfície |
| Identificação e documentação | Marcação do número de aquecimento e certificado de inspeção | Fornece rastreabilidade desde o fundido até a peça acabada |
Duas outras práticas aumentam a consistência de um programa de abastecimento. A primeira é manter uma amostra retida de cada calor, para que uma pergunta posterior sobre química ou estrutura possa ser respondida sem refusão. A segunda é alimentar os resultados da inspeção de volta aos parâmetros do processo: se a resistência à tração aumenta muito enquanto o alongamento cai, a resposta é revisar o cronograma de redução e a temperatura de recozimento em vez de aceitar o lote, porque o desvio geralmente sinaliza uma mudança na microestrutura que afetará o desempenho da corrosão muito antes de afetar o resultado da tração.
Perguntas frequentes
P: Quais padrões regem a qualidade do C61400?
ASTM B150/B150M para hastes e barras, ASTM B171/B171M para placas, folhas e tiras e ASTM B111/B111M para tubos sem costura, com equivalentes ASME para serviços de retenção-de pressão. Os métodos de teste incluem ASTM E8/E8M, ASTM E18, ASTM E112, ASTM E478 e ASTM B858.
P: Por que o tamanho do grão é especificado, bem como as propriedades de tração?
Porque os resultados de tração por si só não revelam uma estrutura grosseira, em faixas ou duplex. O tamanho do grão e a distribuição das partículas controlam a ductilidade, o comportamento à fadiga e a resistência à corrosão, por isso são verificados metalograficamente como uma condição de liberação.
P: O C61400 pode ser reforçado por tratamento térmico?
Não. Não é endurecível por precipitação. A resistência vem do alumínio em solução sólida, das partículas intermetálicas de ferro-alumínio e do trabalho a frio, portanto o tratamento térmico é usado apenas para recozimento e alívio de tensões.
P: Por que o alívio do estresse é necessário para o serviço amoniacal?
Os bronzes de alumínio podem sofrer trincas por corrosão sob tensão em amônia e compostos de amônio, e a tensão residual é uma das condições necessárias para o início da trinca. O alívio de tensão elimina essa condição e um teste ASTM B858 confirma o resultado.
P: Qual é a causa mais comum de variação de qualidade nesta classe?
Contaminação de carga, particularmente chumbo, estanho ou zinco, proveniente de sucata de liga de cobre mista, e taxas de resfriamento descontroladas durante a fundição. Ambos deslocam a estrutura e podem diminuir a ductilidade sem falhar no requisito de tração.
P: Que documentação deve acompanhar um lote de exportação?
Um certificado de moinho mostrando análise térmica, propriedades mecânicas, dureza e tamanho de grão, juntamente com relatórios de exames não{0}destrutivos, registros dimensionais e o número de calor marcado no produto para que o certificado possa ser comparado ao material na loja do cliente.
