Aços-inoxidáveis
Definição
Os aços-inoxidáveis são aqueles
que contém um mínimo de 10,5% de Cromo
como principal elemento de liga. São aços
onde não ocorre oxidação em ambientes
normais. Alguns aços inoxidáveis possuem
mais de 30% de Cromo ou menos de 50% de Ferro. Suas
características de resistência são
obtidas graças à formação
de um óxido protetor que impede o contato do
metal base com a atmosfera agressiva. Alguns outros
elementos como níquel, molibdênio, cobre,
titânio, alumínio, silício, nióbio,
nitrogênio e selênio podem ser adicionados
para a obtenção de características
mecânicas particulares.
Classificação
Os aços inoxidáveis são divididos
em cinco famílias, de acordo com a microestrutura,
estrutura cristalina das fases presentes ou tratamento
térmico utilizado. As cinco famílias são:
martensíticos, ferríticos, austeníticos,
duplex (austenítico e ferrítico) e endurecíveis
por precipitação.
Martensíticos: os aços
inoxidáveis martensíticos são ligas
Fe-Cr-C que possuem uma estrutura cristalina martensítica
na condição endurecida. São ferromagnéticos,
endurecíveis por tratamento térmico e
resistentes à corrosão, somente em meios
de média agressividade. O conteúdo de
cromo é, geralmente, situado entre 10,5 e 18%
e o conteúdo de carbono não pode ser superior
a 1,2%. Os conteúdos de carbono e cromo são
balanceados para garantir uma estrutura martensítica.
Alguns elementos como nióbio, silício,
tungstênio e vanádio são, às
vezes, adicionados para modificar o comportamento do
aço durante o revenimento. Pequenas quantidades
de níquel podem ser adicionadas para melhorar
a resistência à corrosão. Da mesma
maneira, enxofre e selênio podem ser adicionados
para melhorar usinabilidade.
Ferrítico: são ligas
de Fe-Cr, de estrutura cristalina cúbica de corpo
centrado (CCC). Seu conteúdo de cromo se situa
na faixa de 11 a 30%. Alguns graus podem conter molibdênio,
silício, alumínio, titânio e nióbio
para a obtenção de certas características.
Também podem ser adicionados enxofre e selênio
para melhoria da usinabilidade. São ferromagnéticos,
podem possuir boas ductilidade e conformabilidade mas
suas características de resistência em
altas temperaturas são ruins se comparadas à
dos austeníticos. Sua tenacidade também
pode ser limitada a baixas temperaturas e em seções
pesadas. Não são endurecíveis por
tratamento térmico e dificilmente por trabalho
a frio.
Austeníticos: : constituem a
maior família de aços inoxidáveis,
tanto em número de diferentes tipos quanto em
utilização. A exemplo dos ferríticos,
não são endurecíveis por tratamento
térmico. São não-magnéticos
na condição recozida e são endurecíveis
apenas por trabalho a frio. Normalmente, possuem excelentes
propriedades criogênicas e excelentes resistências
mecânica e à corrosão em altas temperaturas.
O conteúdo de cromo varia entre 16 e 26%, o de
níquel é menor ou igual a 35% e o de manganês
é menor ou igual a 15%. Podem ser adicionados,
também, molibdênio, cobre, silício,
alumínio, titânio e nióbio, para
a obtenção de melhores características
de resistência à oxidação
.
Duplex: são ligas bifásicas
baseadas no sistema Fe-Cr-Ni. Estes aços possuem,
aproximadamente, a mesma proporção das
fases ferrita e austenita e são caracterizados
pelo seu baixo teor de carbono (<0,03%) e por adições
de molibdênio, nitrogênio, tungstênio
e cobre. Os teores típicos de cromo e níquel
variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente. A vantagem
dos aços duplex sobre os austeníticos
da série 300 e sobre os ferríticos, são
a resistência mecânica (aproximadamente
o dobro), maiores tenacidade e ductilidade (em relação
aos ferríticos) e uma maior resistência
a corrosão por cloretos.
Endurecíveis por precipitação:
são ligas cromo-níquel que podem ser
endurecidas por tratamento de envelhecimento. Podem
ser austeníticos, semi-austeníticos
ou martensíticos, sendo que a classificação
é feita de acordo com a sua microestrutura
na condição recozida. Para viabiliazr
a reação de envelhecimento, muitas vezes
se utiliza o trabalho a frio, e a adição
de elementos de liga como alumínio, titânio,
nióbio e cobre.
Os aços inoxidáveis são normalmente
designados pelos sistemas de numeração
da AISI (American Iron and Steel Institute), UNS (Unified
Numbering System) ou por designação
própria do proprietário da liga. Entre
estes, o sistema da AISI é o mais utilizado.
Nele, a maioria dos graus de aços inoxidáveis
possui uma classificação com três
dígitos. Os aços austeníticos
fazem parte das séries 200 e 300, enquanto
que a série 400 designa tanto aços ferríticos
quanto martensíticos.
A série UNS, por sua vez, possui um maior
número de ligas que a AISI, pois incorpora todos
os aços inoxidáveis de desenvolvimento
mais recente. Nesta série, os aços inoxidáveis
são representados pela letra S, seguida de cinco
números. Os três primeiros representando
a numeração AISI (se tiverem). Os dois
últimos algarismos serão 00 se o aço
for um aço comum da designação
AISI. Se forem diferentes, significa que o aço
tem alguma característica especial reconhecida
pela UNS.
Martensíticos: estes aços são especificados
quando a aplicação requer elevadas resistência
à tração, à fluência
e à fadiga, combinadas com requisitos moderados
de resistência à corrosão e utilizações
em até 650 °C. Entre as suas aplicações
estão turbinas a vapor, motores a jato e turbinas
a gás. Alguns destes aços encontram aplicações,
também, como tubulações de vapor,
reaquecedores de geradores a vapor e tubulações
superaquecidas utilizadas em refinarias de combustíveis
fósseis, cutelaria, peças de válvulas,
engrenagens, eixos, cilindros laminadores, instrumentos
cirúrgicos e odontológicos, molas, cames
e esferas de rolamentos.
Aço inoxidável
usado em esferas de rolamentos
Ferríticos: suas várias classes encontram
aplicações em sistemas de exaustão
de automóveis, como recipientes de alimentos,
em trocadores de calor e em tubulações
contendo soluções com cloretos e água
do mar.
Tubulações de aço inoxidável
Austeníticos: podem, em função
dos elementos de liga presentes na sua composição,
resistir a corrosão atmosférica, em várias
soluções aquosas, na presença de
alimentos, em ácidos oxidantes (como o nítrico),
fosfóricos e acéticos, em soluções
diluídas contendo cloretos e em ácidos
sulfurosos
Duplex: graças a sua elevada
resistência mecânica, os aços inox
duplex podem ser utilizados em menores espessuras. Sua
desvantagem é que não pode ser utilizado
em temperaturas acima de 300 °C, sob pena de perder
algumas de suas características mecânicas,
sobretudo a tenacidade. É bastante utilizado
nas indústrias de gás, petróleo,
petroquímica, polpa e papel, principalmente na
presença de meios contendo aquosos contendo cloretos.
Endurecíveis por precipitação:
possuem boas resistência mecânica, tenacidade
e ductilidade. Sua resistência à corrosão
é de moderada a boa. Suas características
lhe garantem aplicação nas indústrias
aeroespacial e de alta-tecnologia.
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