PROBLEMAS DE TRINCA EM FUNDIO

Por Rodman Duncan

Traduo : Alberto Marques Figueira

Outubro de 2012

Esta apresentao foi feita para os membros da Steel

Founders Society of America ( AFS ) a fim de servir como um guia que pode ser usado para

identificar a causa das trincas em peas de ao

e determinar as aes corretivas apropriadas .

O primeiro passo para a soluo do

processo de trinca identificar:

Onde as trincas ocorrem? Quando que as trincas ocorrem?

ONDE AS TRINCAS OCORREM ?

- Em um ponto quente nos fundidos ( canal de ataque , massalote, seco muito grossa de uma pea)

- Abaixo do massalote ou na superfcie de contato do

massalote .

- Seo pesada (superior a uma esfera de 150 mm

inscrita)

- Forte contrao do massalote em uma superfcie de

fundio ( raios pequenos ,

mudana brusca de seo)

- Nas superfcies internas de uma pea fundida .

- Ao lado de um canal .

- Ao lado de um resfriador .

QUANDO AS TRINCAS OCORREM ?

- Durante a solidificao e resfriamento (visvel aps

desmoldagem e jateamento )

- Durante o processo ( rebarbao , grafitagem e solda )

- Aps tratamento trmico (especialmente tempera e

revenimento )

- Muitos dias depois da tempera e revenimento

(" trinca atrasada )

Definio: "Morfologias da Trinca "

A aparencia padro de uma estrutura com trinca na superfcie do fundido,

a face da trinca aberta,

ou em vista em corte transversal

ndice de Tipos de Trincas

(1) Hot Tears ( Trincas de contrao quente ) (2) Trincas a quente

(2a) Trinca de canais

(2b) Trincas internas

(2c) Trinca de resfriadores

(3) Trincas de tenso

(4) Trincas de massalotes

(5) Trincas por nitreto de alumnio

(6) Trincas de Tempera

(7) Trincas de hidrognio alto

(8) Trincas loucas

( 1 ) HOT TEARS

( Termo popular Americano , mas so trincas de contrao quente , no momento da solidificao )

A trinca em um local quente, perto de um canal ou

massalote ou uma seco pesada, e muito visvel

aps a desmoldagem ou jateamento

A aparncia de superfcie irregular e descontnua ( como lgrimas descendo pelo rosto ) sobre a superfcie do fundido .

( 1 ) HOT TEARS

Morfologia da trinca :

Superfcie: Larga e descontnua (irregular)

Face: Muito escura (oxidada) e apresentando

regies dendrticas

Seo em corte : sombriamente oxidado,

profundo,

largo,descontnua .

Face da trinca muitas vezes dendritica em uma Hot Tear .

Face da trincas frequentemente oxidada (antes do tratamento

trmico)

Superfcie da trinca com face oxidada

Regio dendritica da superfcie da trinca

Seo transversal da trinca tipo Hot Tear

Indicao por lquido penetrante

Dimetro externo usinado

Causas da trinca ( tipo Hot Tear )

1. Durante os ltimos estgios da solidificao a contrao impedida por alguma resistencia contrria

Desenho do fundido/projeto de fundio ( oposio da contrao por flanges ou apndices, sistema de canais de distribuio do metal lquido ... )

2. Ponto quente ou gradiente trmico grande

grande seo isolada, ou concentrao de calor em um canal ou massalote

3. Resistencia contrao de molde ou macho

molde ou macho com alta dureza ou a densidade alta da areia ( areia fina ou socamento excesivo )

4. Elementos de baixo de ponto de fuso nas regies inter-dendrticas

Normalmente, devido ao alto teor de enxofre, ou incluses de sulfeto tipo II Altas temperaturas de vazamento

Como corrigir trincas ( tipo Hot Tear )

1. Identificar a fonte de tenso e elimin-la : A tenso numa direo perpendicular direo da trinca tipo lgrima Modificar a configurao dos canais

2. Reduzir dureza do molde / macho

Fazer alvios nos machos ( vazios onde possvel ), fazer vrios furos no macho, etc

. Reduzir a porcentagem de aglomerante Reduzir a compactao da areia

3. Reduzir pontos quentes

Mude o local do canal de entrada( ataque ) Use vrios canais de entradas Reduzir temperatura de vazamento

Resfriar os pontos quentes ( com resfriadores metlicos )

4. Reduzir o nvel de enxofre para < 0.020%

Eliminar sulfetos tipo II ( melhorar a desoxidao)

2) TRINCAS QUENTE

A trinca fina, um pouco irregular, e superficial em um

ponto quente, com um raio ou uma mudana de seo

ou de juno. Ela pode ou no ser visvel aps

desmoldagem ou jateamento (pode precisar ensaios no

destrutivos como lquido penetrante ou partculas

magnticas , MPI).

TRINCAS QUENTE

Morfologia da Trinca :

Superfcie: muito mais fina do que um hot-tears, um pouco irregular, s

vezes sub-superficial .

A aparencia da trinca : pequena, rasa , fratura com regies inter-

dendrtica escuras na origem da

trinca.

Seo cortada : trincas dendrtica descontnuas , alinhado com xido

escuro, possivelmente tambm

sulfetos tipo II

Abaixo : Seo transversal de trinca quente com

aumento de 100X mostrando o caminho descontnuo e

revestimentos de xido

Trinca quente mostrando a face da fratura dendrtica na seo transversal

e regio escura oxidada na face da trinca aberta

Trinca a quente com pontos de oxidao

Causas de trinca a quente

1. Caracterstica de projeto de fundio, tais como raios pequenos, junes

de seo

causando a solidificao localizada atrasada e tenses

2. Pontos quentes localizados em canais e contatos de massalotes

grandes gradientes trmicos durante a solidificao

3. Abaulamento do molde durante uma tardia fase de solidificao

queima do aglomerante ou da resina do molde.

4. Enxofre alto (S > 0,020% ) com Sulfetos do Tipo II

5.

Altas temperaturas de vazamento .

Como corrigir trincas quente

1. Seguir regras corretas de projeto:

Raios maiores, ligao entre sees arredondas ou cnicas

2. Fornecer resfriamento localizado:

Atravs de nervuras no molde ( aletas de refrigerao) , resfriadores metlicos

Revestir os raios com areia Zirconita ou Cromita. 3. Em caso de moldes grandes e pesados fazer bom apoio de molde.( cama )

4. Reduzir a temperatura de vazamento

5. Eliminar possveis veiamentos (colocar aditivo Fe3O4 por exemplo )

6. Eliminar sulfetos do tipo II

Aumentar desoxidantes do metal ( Aluminio , CaSi , Zirconio , etc... )

(2a) TRINCA QUENTE NO CANAL

Localizado ao lado de um canal

Morfologia mesma da " trinca por tenso " ou "trinca

quente

Pior caso aparece como " rachadura "

Causas da trinca do canal

1. Ponto extremamente quente no canal

2. Canal com mdulo muito grande

Como eliminar trincas do canal

1. Reduzir o mdulo do canal Diminuir a relao V / SA

(Canal tipo Lamina de Faca)

2. Aumentar o nmero de canais de ataque

(2b) TRINCA INTERNA

A trinca aparece na superfcie de um macho

cilndrico, paralela ao eixo

do macho

Geralmente tem caractersticas morfolgicas

como descrito

anteriormente nos casos de

"Trinca Quente " ou

"Trinca por Tenso ".

Causas da trinca interna

1. Macho duro

alta resistncia quente (% alta de aglomerante da areia) macho slido

2. Ponto quente prximo ao canal ou massalote

3. Tenso de massalote na superfcie do macho

Como eliminar trincas internas

1. Reduzir % de aglomerante

Resistencia a trao com cerca de 5 Kg/Cm ~ 50 N/cm (quanto menor melhor)

2. Alvios de macho

3. Reduzir pontos quentes Usar areias Zirconita / Cromita, ou resfriadores de ao

4. Fazer nervuras no macho ( corte tipo aletas )

2c) TRINCA DE RESFRIADOR

Localizado sempre sob ou ao lado de um resfriador

Morfologia : Mesmo aspecto de trinca por tenso ou trinca a quente

Causas e como eliminar trincas de

resfriador

1. Resfriador muito grande Reduzir o resfriador ou a espessura dele

2. Se a trinca for ao lado do resfriador fazer cantos de 30

( ou tipo conico )

(3) TRINCA DE TENSO DE RESFRIAMENTO

A trinca no raio ou numa mudana brusca de seo ou tenso do massalote, muito pequena e fina , podem

ser visveis ou no aps a desmoldagem

(3) TRINCA DE TENSO FRIO

Morfologia da trinca de tenso

frio

Superfcie: A trinca muito fina e contnua, geralmente visvel

somente aps MPI.

Face da trinca : brilhante, reas no escuras,

intergranular, fratura com

granulao fina .

Seo transversal : A trinca contnua, no dendrtica, sem

xidos .

Exemplo de aspecto de trinca por tenso ,cristalina ao

longo da fratura com limitados gros de ferrita.

Trinca de tenso a frio mostrando leve oxidao

Trinca de tenso aps tratamento trmico

Trinca de tenso adjacente a linha de incluses

1-Vista de cima de uma seo enviada para exame .por uma indicao de trinca superficial detectado

pelo MPI

2- Microestrutura de trinca na seotransversal

3- Elementos de reoxidao arrastadas para o local causou fratura durante tratamento trmico .

1

3

2

Causas da trinca de tenso .

1. Alta tenso durante o resfriamento

Desmoldagem prematura com rpido manuseio, refrigerao muito brusca

2. Para as ligas de CE> 0,6 muita demora a partir do

desmoldador para normalizar

3. Pontos quentes no fundido, gradientes trmicos

4. Falhas sub-superfciais

Incluses, rechupes (em raios)

5. Tenses criadas por raios pequenos

Como eliminar trincas de tenso .

1. Colocar nervuras no local da trinca ou areia Zirconita

/Cromita

2. Reduzir a tenso dos massalotes, seguir as regras de

projeto para raios e mudana brusca de seo

3.Elevar tempo de espera para desmoldagem

4. Normalizar rapidamente aps desmoldagem

5. Reduzir gradiente trmico, canais mltiplos

6. Reduzir CE nas ligas

4) TRINCAS DE CONTATO DE MASSALOTE

A trinca na superfcie de contato do massalote

4) TRINCAS DE CONTATO DE MASSALOTES

Morfologia da trinca:

Superfcie: So trincas irregulares, ou trincas retas a

partir do centro do massalote

( trinca estrela )

Face da trinca: brilhante ou cinza , intergranular fina

Corte transversal : reta,intergranular, contnua,

profunda, podem ser

oxidados ou no

Profundidade da trinca de massalote ,

mostrando detalhe da colorao da tempera

Trincas extensas que pode ser devido a SEGREGAO

Trinca de tempera sob massalote

Mltiplas trincas severas na rea do massalote pode

ser causada por sub-superfcie secundria de rechupe

A-Trincas sob massalote como recebida. B-A superfcie aps 0,8 mm de

profundidade removido

Trincas paralelas no contato do massalote

causadas por garfitagem e segregao

Causas de trincas no contato de massalote

1. Pr-aquecimento inadequado durante a grafiagem. .Especialmente em ligas com CE >0,6

2. Segregao de C e Mn sob o massalote extendendo at o fundido .

Particularmente no caso de uma " trinca estrela

3. Rechupe secundrio sob o massalote .

4. Micro estrutura grosseira e quebradia no fundido .

5. Trincas de esmerilhamento excessivos na mesma direo .

6. Trinca de tempera .

Ocorre somente aps tratamento trmico .

Como eliminar trincas de contato de

massalote

1. Pr-aquecer a mnimo 120C antes de grafitar quando o CE> 0,6

2. Reduzir a segregao e o rechupe secundrio .

Use cobertura exotrmica, espessura de 10 a 20% do dimetro do massalote aberto

Dimetro de pescoo > 0,6 do diametro do massalote Massalote H / D > 1,5

3. Normalizar a 955C antes do corte com grafite .

4. Siga as orientaes para tmpera adequada

(5) TRINCAS POR NITRETO DE ALUMINIO .

A trinca em seo pesada ou grande seo de contato com massalote , visvel no fundido , uma trinca sinuosa no contorno

de gro .

A trinca por nitreto de alumnio precipitado na foto (A) , pode no ser

to contnua como mostra este exemplo.

A trinca tipo "rock candy" , conforme a foto (B) devido ao nitreto de

aluminio precipitado no contorno de gro da austenita original

(A) (B)

TRINCAS POR NITRETO DE ALUMINIO .

Morfologia da trinca :

Superfcie: As trincas Al-N tm um

distinto caminho sinuoso com

pequenos recursos de curvas,

algumas com ramificaes

Face da trinca : "Clssica Rock

Candy

Grandes facetas de gros lisos , muitas vezes mais graves

prximo do massalote

Normalmente trincas profundas Regies no escuras , levemente colorida

As duas micro fotos mostram uma face de fratura, e mostram uma morfologia

distinta de fratura causada pelo nitreto de aluminio precipitado . Causada

pelo nitreto de aluminio precipitado

Macro-fotografia da seo na sequncia de uma macro com ataque em uma soluo de 50% de HCL a 50% de gua a

50 C (ASTM A703). Limites de gro delineados ( setas ) que consistente da fragilizao devido nitreto de aluminio.

Aumento de 2,2 vezes

Macro foto de uma superfcie com trinca tipo Rock Candy . Montagem de uma amostra da parte de trs da

superfcie de fratura com ataque de em soluo de 50% HCL, 50% de gua a aproximadamente 50C .

Causas de trincas por Nitreto de alumnio

1. Geralmente causada por precipitado frivel de nitreto

de alumnio nos limites do gro austentico

2. Nitreto de alumnio um resultado de:

alta residual de aluminio Alto teor de nitrognio residual resfriamento lento em sees pesadas

3. Trincas superficiais por seo pesada causada pela

difuso de Nitrognio

Como eliminar trincas por Al-N

1. Reduzir Nitrogenio no forno a arco por oxidao e carbono inicial acima de 0,40 % no mnimo para reduzir Nitrognio para menor de

80 ppm

2. Controlar aluminio residual a 0,025 ~ 0,040%

3. Em seo muito pesada, substitua desoxidao de Al por Al mais

CaSi

4. A adio de estabilizadores de Nitrogenio como Ti ou Zr

5. Peas muito pesadas no desmoldar acima de 1315C

e receber ar frio .

6. Al-N no pode ser eliminado por tratamento trmico

6) TRINCAS DE TRATAMENTO TRMICO

A trinca reta , fina e afiada

visvel aps o tratamento trmico

Exemplo de uma trinca de tmpera bem definida, em uma seo

removida a partir de uma pea fundida

TRINCAS DE TRATAMENTO TRMICO

Morfologia da trinca :

Superfcie: uma rachadura reta afiada

com nenhuma ramificao

Face da trinca : a maioria da trinca

vai ser uma superfcie transgranular

com uma colorao clara azulada

pelo calor e o permetro da trinca tem

uma borda curva.

Inspecionando este tipo de trinca as

divisas ou bordas indicam a origem

da falha pr-existente e esta regio

ser cinza escuro a preto .

A trinca vai direto atravs de vrias sees de

diferentes espessuras

A trinca de tmpera do slide abaixo foi aberta para mostrar a face da

rachadura. (A) mais escura da oxidao a partir de uma superfcie de

trinca que existia anteriormente (B) em uma regio de interna

de rechupe

TRINCA DE TMPERA EM CANTOS

Trinca de tempera ( A ) como recebida e ( B )aps removida 1,2 mm

de profundidade na superfcie

1. Falha de superfcie pr-existente (na origem da trinca )

Rechupe superfcie, trinca a quente, trinca por tenso , etc

2. Rechupe sub-superfcial

3. Temperabilidade muito severa para o tamanho da seo .

4. No uniformidade da tempera por pouca agitao , gua quente ou

as condies de carregamento da pea .

5. Fundido temperado muito frio, ou no revenido logo aps a tmpera .

Causas de trinca de tratamento trmico .

Como eliminar trincas de tempera

1. Mantenha a liga com C

(7) TRINCA POR HIDROGNIO

A trinca aparece em uma seo pesada e ocorre

vrios dias ou semanas aps o ltimo

tratamento trmico

Trinca atrasada provocada por

Hidrognio (HAC)

Morfologia da Trinca

Superfcie: Trinca reta,um pouco

irregular, em pesada seo (

similar a trinca de tempera)

Face da trinca :A trinca origina

de um "floco ou lamela " no

centro da seo pesada, s

vezes em pontos de rechupe.

A face da trinca cobre a seo

inteira, chegando a superfcie

em alguns locais.

A superfcie da trinca tem um

ponto mais alto distinto e

ondulaes caractersticas .

(Olho de peixe do Hidrogenio ")

A face da trinca pode ter morfologia diferente, mas a fratura procede sempre a partir do centro para o

exterior da seo

Mltiplas fissuras internas so rupturas

(exploses ou estouros ) de "Hidrognio

TRINCA POR ALTO

HIDROGNIO

Macrofoto de uma seo trincada de ao fundido.

Hidrognio foi a suspeita da causa da trinca

Causa da trinca por Hidrogenio ( HAC )

1. HAC ocorre mais em aos de alta resistncia

Tambm piora em nveis mais elevados de nquel (> 2%)

2. Hidrogenio acima de 5 ppm no ao antes do vazamento

Captao H no ao lquido proveniente de umidade em refratrios, ligas, atmosfera, molde , etc

Como evitar trinca por Hidrogenio ( HAC )

1. Reduzir o hidrognio no ao lquido

Oxidao vigorosa no forno a arco com carbono inicial > C 0,40 %, e manter o Hidrognio menor que 2ppm

No usar forno de induo pode ter H alto ( H> 6ppm ) Com forno AOD possvel H baixo ( H < 1 ppm ) Eliminar todas as fontes de umidade em refratrios, ligas, revestimentos de moldes etc...

Minimizar a exposio atmosfrica e turbulncia, Superfcie seca no molde de areia verde

2. Panelas com ventilao na carcaa

Evitar a primeira corrida tem alto Hidrognio

3. Evitar sees pesadas em fundidos

4. Providenciar ciclo de difuso de H : > 24hrs a 260C

8) TRINCA LOUCA

A superfcie mostra uma rede de trincas finas,

fissuras superficiais que podem ser vistas na

superfcie do fundido, mas normalmente com MPI

TRINCA LOUCA

Morfologia da trinca :

Superfcie: A multa e indistinto

padro de rede de rachaduras,

normalmente visvel apenas com

MPI, (parece trincas de um

esmalte cermico )

Face da trinca : normalmente a

trinca muito rasa para abrir e

ver

Seo transversal: trinca muito

rasa, atravs de ferrita ou

austenita no contorno de

gro,altamente oxidados

Causas de trinca louca

1. Em moldes de areia verde, devido oxidao prvia

por alta temperatura nos contornos de gros de

austenita .

2. Temperaturas excessivamente altas na desmoldagem ,

acima de 1100 C

Pode ser causado pela queima do ligante e a areia cai da superfcie do fundido

3. Danos de oxidao aos gros de austenita, devido

tempo excessivo de austenitizao e / ou a temperatura

4. Em sees muito pesadas, devido nitretao por

aglomerantes na superfcie .

Como eliminar trincas loucas

1.No molde de areia verde, reduzir a umidade ou secar a

pelcula superfcial do molde

2. Melhorar o colapso adionando 5 % de Fe3O4 .

3. Pior situao em nveis baixos de Carbono,aumentar o

Carbono em 0,25%

4. Tambm pior situao em aos com Ni alto .

5. Geralmente pode ser removido por um leve

esmerilhamento.

Uma srie de artigos sobre trincas em ao fundido foram

apresentados na Conferncia T & O de 1988 e publicado

no "Procedimentos da Conferncia T & O " daquele ano.

Estes documentos podem fornecer mais informaes

sobre as causas e como eliminar trincas em peas de ao

fundido .

FIM