Como é que a forja afecta a estrutura dos grãos?

O que é a estrutura do grão?

forte>O fluxo de grão é uma orientação direccional de grãos metálicos e quaisquer inclusões que tenham sido deformadas pela forja. Os grãos individuais são extendidos na direcção do fluxo de metal ou deformação plástica.

Mais importante ainda, inclusões não metálicas, partículas e outras imperfeições herdadas do processo de fundição (forjamento vs. fundição) são alongadas na direcção do fluxo do grão.

De notar que o fluxo de grãos ocorre até certo ponto em todos os processos de formação de metal, não apenas forjamento.

Como ferreiro profissional, neste artigo gostaríamos de discutir como a forja afecta a estrutura do grão.
br>fluxo de grão é uma das principais vantagens de utilização de forjas. Infelizmente, existem conceitos errados sobre o assunto, incluindo as causas subjacentes ao fluxo, os benefícios que podem ser obtidos e como alcançar um fluxo óptimo.

No melhor dos casos, o fluxo de grãos leva a uma maior utilização de forjados, particularmente para certas aplicações críticas onde a segurança e a força são consideradas.

Como é influenciada a direcção dos grãos no processo de forjamento?

Figure 1. O
fluxo de grãos é observado nesta secção fatiada de um forjado.

Foi cortado, polido e gravado com uma solução ácida.
As linhas de fluxo observadas são principalmente devidas a partículas e inclusões, que são restos da fundição original.

Estes foram deformados durante o processo de conversão de biletes e forjamento. O processo de forjamento também alinhou os grãos do metal numa direcção semelhante às linhas de fluxo nesta imagem.
br>Examinando o interior de uma peça forjada, o fluxo de grãos torna-se evidente. A figura 1 mostra o fluxo de grãos numa peça forjada e maquinada.

p>Observar o fluxo de grãos nesta figura exige métodos especiais de preparação. Após a forja ter sido seccionada, deve ser moída e polida como uma amostra metalográfica.

A principal dificuldade com esta fase do processo é que as peças forjadas são geralmente de tamanho significativamente maior do que as amostras pequenas para análise metalográfica.

Durante a preparação, deve ser tomado cuidado para assegurar que a superfície é plana e não biselada. Uma vez terminado o polimento, é aplicado um etchant (uma solução ácida) à superfície polida.

Efeitos de forjamento sobre a estrutura do grão

A importante implicação em relação ao fluxo de grãos é que algumas propriedades mecânicas variam em relação à orientação em relação ao fluxo de grãos.

forte>Este facto é uma das principais vantagens da forja. Esta variação nas propriedades mecânicas pode ser explorada para que o produto real tenha propriedades superiores propriedades numa direcção crítica às esperadas da própria composição da liga.

br>
br>No entanto, deve ser salientado que não todas as propriedades mecânicas variam significativamente com fluxo.

Por exemplo, forte e dureza são controlados principalmente pela química da liga e pelo tratamento térmico que é dado na forja.

Fluxo de grão não terá um efeito importante na resistência ou dureza da liga.

Em contraste, as propriedades desejáveis associadas à propagação retardada da fenda podem diferir significativamente dependendo do fluxo do grão e da direcção da fenda em movimento.

Assim, propriedades tais como r< forte> resistência à ruptura e ductilidade, que são medidas da resistência de um material à fissuração (medida após fractura), podem ser significativamente melhoradas se a direcção da propagação da fissuração e o fluxo do grão estiverem correctamente alinhados.

Alinhamento óptimo ocorre< forte> quando a tensão principal máxima (perpendicular a uma potencial fissura ou fractura) é alinhada com as linhas de fluxo de grão.
br>Quando as propriedades de um metal são independentes da direcção, o material é descrito como isotrópico. Os metais com deformações clássicas com fluxo de grãos têm propriedades anisotrópicas.

Figure 2. Esta ilustração mostra as propriedades anisotrópicas que dependem da direcção do fluxo do grão.

Os espécimes de ensaio trabalhados a partir do bloco plasticamente deformado são (da esquerda para a direita) longitudinais, transversais e transversais curtas, respectivamente.

nota o aumento significativo das propriedades que estão associadas à formação e propagação de uma fenda/fractura através da amostra de ensaio. A força de cedência é razoavelmente constante.