Informazioni sulle prove
La prova forgiati acciaio è l'insieme delle attività di analisi, caratterizzazione meccanica e verifica metallurgica applicata ai componenti in acciaio ottenuti per deformazione plastica a caldo, a tepido o a freddo, quali alberi a gomito, mozzi, flange forgiate, anelli laminati, ingotti lavorati, rappezzi per centrali e giunti forgiati per oleodotti. ZHONGXI Testing fornisce un servizio di prova forgiati acciaio completo, coprendo dalla caratterizzazione chimica della colata alla verifica delle proprietà meccaniche, dalla valutazione delle caratteristiche microstrutturali al controllo delle discontinuità interne ed superficiali, con l'obiettivo di verificare la conformità del componente forgiato ai requisiti di progetto, alle specifiche contrattuali e ai requisiti delle norme di prodotto applicabili.
I componenti forgiati in acciaio trovano impiego in settori dove la tenuta meccanica e l'affidabilità strutturale nel tempo sono requisiti essenziali: produzione di energia (alberi per turbine a vapore e a gas, rotori, dischi forgiati, componenti per caldaie), petrolchimica (flange, tubiere, pezzi speciali per recipienti in pressione), trasporti (perni, semiassi, ruote forzate, bielle), costruzione di macchine industriali (alberi trasmissione, corone, ingranaggi grezzi), nonché settori navale, aerospaziale e ferroviario. Lo scopo della prova forgiati acciaio è duplice: da un lato verificare che il processo di forgiatura e il trattamento termico successivo abbiano prodotto la struttura metallografica e le proprietà meccaniche attese, dall'altro accertare l'assenza di difetti tipici della forgiatura, come inclusioni non metalliche, segregazioni, ripiegature, sovrappressioni di materiale, cotture, cricche da lavorazione a caldo o da tempra, e porosità residue della solidificazione.
Le tecniche impiegate comprendono la spettrometria ottica ad emissione per la verifica della composizione chimica, la prova di trazione a temperatura ambiente e a temperature elevate per la determinazione di carico di snervamento, carico di rottura, allungamento e strizione, le prove di resilienza Charpy con martello pendolo per la valutazione della tenacità e della temperatura di transizione duttile-fragile, la prova di durezza Brinell, Rockwell e Vickers, la macro e micrografia ottica per l'esame del flusso di fibra e della grana cristallina, la prova Jominy per la valutazione della temprabilità, nonché controlli non distruttivi come esame visivo, liquidi penetranti, particelle magnetiche, ultrasuoni e radiografia industriale per la ricerca di discontinuità interne ed esterne.
Il percorso tipico di una prova forgiati acciaio inizia con la definizione del piano di campionamento in funzione della norma di prodotto applicabile, comprendente per esempio campioni per analisi chimica prelevati dal bordo della colata o per fusione in campione solido, provini di trazione e resilienza orientati longitudinalmente e trasversalmente rispetto alla direzione di forgiatura, sezioni metallografiche representative della sezione massima. Segue la preparazione dei provini secondo le dimensioni normalizzate, l'esecuzione delle prove meccaniche e metallurgiche in sequenza, la determinazione dei parametri residuali come il tenore di inclusioni non metalliche, la misura della grana austenitica e infine la verifica della purezza mediante prove al solfuro di idrogeno o di tenacità alla frattura quando richiesto. I parametri fondamentali che alimentano la relazione di prova comprendono la composizione chimica completa con elementi residui, le proprietà di trazione e resilienza, la durezza, la classe di purezza inclusionale, la dimensione di grana e lo stato microstrutturale di fornitura.
Strumenti di prova
- Carico di snervamento Rp0,2 o ReH: indica il livello di sollecitazione al limite elastico ed è il parametro base di dimensionamento del componente forgiato.
- Carico di rottura Rm: definisce la resistenza statica del forgiato e, con Rp0,2, il rapporto di snervamento utile per valutare l'attitudine alla bonifica.
- Allungamento dopo rottura A e A5: misura la duttilità residua del materiale, critica per componenti soggetti a sovraccarichi improvvisi.
- Strizione Z: quantifica la riduzione di area a rottura, sensibile alla presenza di inclusioni e alla qualità della forgiatura.
- Prova di resilienza Charpy V a temperature ambiente e basse: fornisce l'energia assorbita nella frattura e individua il comportamento fragile a freddo.
- Curva di transizione duttile-fragile e FATT 50%: permette di definire la temperatura minima di esercizio del forgiato in base alla frattura duttile-fragile.
- Durezza Brinell HBW: verifica lo stato di trattamento termico di fornitura e l'uniformità lungo la sezione del forgiato.
- Durezza Rockwell HRC e Vickers HV: utilizzata per pezzi bonificati, cementati o nitrurati con strati superficiali induriti.
- Profilo di durezza su sezione trasversale: evidenzia l'effetto della temprabilità e la profondità di indurimento raggiunta.
- Prova di temprabilità Jominy: misura l'attitudine dell'acciaio ad indurire in profondità ed è essenziale per acciai da bonifica per forgiati di grande sezione.
- Esame micrografico allo microscopio ottico: identifica la struttura metallografica, la dimensione di grana austenitica e ferritica, la morfologia dei carburi.
- Misura della dimensione di grana: una grana grossolana o non uniforme indica temperature di forgiatura o ricottura non corrette e peggiora resilienza e fatica.
- Valutazione delle inclusioni non metalliche: classificazione di solfuri, alluminati, silicati e ossidi in base alla scala di pulizia, parametro decisivo per la fatica.
- Esame macrografico alla prova di macinazione e attacco: evidenzia il flusso di fibra, le segregazioni, le porosità e i difetti di forgiatura su sezione intera.
- Controllo del flusso di fibra metallica: la continuità delle fibre orientate secondo il contorno del pezzo ottimizza la resistenza a fatica del forgiato.
- Ricerca di difetti di forgiatura: ripiegature, sovrapposizioni, cricche a caldo, cricche da tempra, decarburazione superficiale, bruciature.
- Misura dello spessore decarburato: la perdita di carbonio in superficie riduce durezza e resistenza a fatica degli strati esterni.
- Prova di trazione a caldo: fornisce Rp0,2 e Rm a temperature di esercizio tipiche di componenti per caldaie e turbine.
- Prova di creep a temperatura elevata: valutazione della resistenza allo scorrimento viscoso per forgiati destinati a servizio prolungato a caldo.
- Prova di fatica assiale e flessionale rotante: determina la vita a fatica di alberi, bielle e perni forgiati sotto carichi ciclici.
- Tenacità alla frattura KIC e CTOD: misura della tolleranza al difetto di forgiati di grande spessore per applicazioni critiche.
- Prova di piegamento: verifica duttilità e assenza di difetti a fessurazione su campioni di grosse sezioni forgiati.
- Prova di resistenza alla corrosione intergranulare: verifica della sensibilità alla sensibilizzazione degli acciai inossidabili forgiati.
- Analisi al microscopio elettronico a scansione con EDS: identificazione morfologica e chimica di inclusioni, precipitati e superfici di frattura.
- Attestazione di purezza per acciai destinati a H2S: valutazione della resistenza allo stress cracking in ambienti sottili secondo specifiche di servizio acido.
Riepilogo
La prova forgiati acciaio comprende l'analisi chimica, le prove meccaniche di trazione, resilienza e durezza, la caratterizzazione metallografica con misura della grana e valutazione delle inclusioni, la prova di temprabilità e i controlli non distruttivi per la ricerca di difetti di forgiatura, su componenti che vanno da flange e perni fino a rotori e anelli di grande sezione. ZHONGXI Testing esegue il servizio con tempi di consegna tipici tra 7 e 15 giorni lavorativi in funzione del numero di prove e del tipo di campione, offrendo preventivi personalizzati e supporto tecnico per la definizione del piano di campionamento in base alla norma di prodotto applicabile.