Analise_da_corrosão_intergranular_de_aço_inox_ferrítico (2)

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PRODUÇÃO EM INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA EPUSP – 2002
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CORROSÃO INTERGRANULAR DE AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO:
AVALIAÇÃO ATRAVÉS DE MÉTODO ELETROQUÍMICO
ROGÉRIO FELIPE PIRES1
NEUSA ALONSO-FALLEIROS2
Resumo
O presente trabalho objetivou verificar a viabilidade da aplicação do método
eletroquímico DL-EPR na avaliação do grau de sensitização de aços inoxidáveis ferríticos.
Este método vem sendo aplicado com sucesso para aços inoxidáveis austeníticos e
recentemente para martensíticos, mas não se encontra na literatura dados sobre a sua
aplicação para os inoxidáveis ferríticos. O trabalho experimental consistiu na aplicação do
método DL-EPR às amostras de um aço inoxidável ferrítico UNS S43000, inicialmente
tratado a 1200°C e resfriado com diferentes velocidades: em água, em óleo, em nitrogênio
líquido e no forno. Os resultados obtidos com a técnica DL-EPR foram confrontados com
os resultados obtidos com a Prática W da norma ASTM A763, que também foi aplicada às
mesmas amostras. A Prática W é basicamente um ataque eletrolítico em ácido oxálico, que
dissolve fases ricas em cromo. Todas as amostras ensaiadas pelos dois métodos foram
examinadas em microscópio óptico.
Palavras-chave: corrosão intergranular, aço inoxidável ferrítico, ensaio eletroquímico.
 
1 Bolsista Fapesp, Processo nº 00/12045-9, de 01/02/2001 a 31/01/2002, Escola Politécnica da USP,
Engenharia Mecatrônica.
2 Professora do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da EPUSP.
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1. Introdução
A corrosão intergranular ocorre nos aços inoxidáveis e pode, na grande maioria das
vezes, ser explicada através do mecanismo de empobrecimento do teor de Cr nas
adjacências dos contornos de grão1, empobrecimento este, causado pela precipitação de
carbonetos de cromo nos contornos de grão. O aço inoxidável nesta condição é dito
sensitizado.
Os métodos de avaliação da sensitização podem ser de imersão, como estão descritos,
por exemplo, nas normas ASTM A2622, para aços austeníticos e ASTM A7633, para
ferríticos. A Prática A da ASTM A2622 e Prática W da ASTM A7633 apresentam o
procedimento para a realização do ataque metalográfico em ácido oxálico, o qual é capaz
de revelar a presença de fases ricas em cromo, tais como os carbonetos de cromo4,5. Estas
práticas são utilizadas para aceitação do material, mas a sua rejeição deve ser decidida em
conjunto com métodos de avaliação descritos em outras práticas, as quais muitas vezes são
lentas e destrutivas, incluindo testes de perda de massa e deformação por dobramento.
Outras alternativas de avaliação da sensitização são os métodos eletroquímicos, sendo
que estes tem algumas vantagens em relação aos métodos de imersão normalizados, pelo
fato de que são mais rápidos, econômicos e mais precisos, pois conseguem avaliar o grau
de sensitização do aço e não apenas responder se o aço está ou não sensitizado. O método
chamado de Reativação Potenciodinânica (Eletrochemical Potentiokinetic Reativation -
EPR) vem sendo utilizado de modo quantitativo e não destrutivo para avaliar a
susceptibilidade à corrosão intergranular em aços inoxidáveis6,7,8,9,10.
Nos últimos anos vêm sendo estudada a aplicação dos métodos eletroquímicos
particularmente do DL-EPR( Electrochemical Potenkinetic Reactivation in the Double
Loop version) para a avaliação da susceptibilidade à corrosão intergranular de aços
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inoxidáveis martensíticos , tipo UNS S410007 , UNS S420008 e superausteníticos tipo
UNS S 312549. A literatura também apresenta diversos trabalhos para os aços inoxidáveis
austeníticos mais comuns.
Por outro lado, não há registros na literatura que tratem da sensitização de aços
inoxidáveis ferríticos avaliada pelo método eletroquímico de reativação potenciodinâmica.
Aspectos metalográficos dos aços inoxidáveis ferríticos
Os aços inoxidáveis são divididos em 5 famílias distintas de acordo com a sua
estrutura cristalina e seus precipitados11. Cada família possui suas características gerais em
termos de propriedades mecânicas, resistência à corrosão e custo11.
Os aços inoxidáveis ferríticos são os mais simples aços inoxidáveis, pois contêm
quase somente ferro e cromo ( 11% a 26% de cromo )12. Cromo é um estabilizador
ferrítico; por essa razão, a estabilidade da estrutura ferrítica aumenta com a presença de
cromo. Os ferríticos possuem uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado e são
caracterizados como magnéticos, com limite de escoamento relativamente alto e baixa
ductibilidade.
Os aços inoxidáveis ferríticos apresentam baixa solubilidade para certos elementos
intersticiais como carbono e nitrogênio. Também exibem uma transição brusca de
comportamento dúctil para frágil.
As ligas com 17% de cromo, quando resfriadas rapidamente até a temperatura
ambiente, não ocorre, devido às condições cinéticas, a precipitação de outras fases, como
por exemplo a fase sigma (σ). Disto resulta que as ligas Fe – 17% Cr são monofásicas de
estrutura CCC.
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A presença de carbono e nitrogênio nas ligas ferro-cromo amplia o campo de duas
fases, austenita mais ferrita13 (α+γ).
Uma liga Fe – 17% Cr, com teores de carbono e nitrogênio suficientemente baixos
para permitir uma estrutura totalmente ferrítica, quando aquecida a temperaturas superiores
a 1150ºC, sofrerá um acentuado crescimento de grão, e todo carbono e nitrogênio estarão
em solução sólida12. Entretanto, com o resfriamento, a solubilidade do carbono e nitrogênio
na matriz α diminui, e ocorre a precipitação de carbonetos complexos, e nitretos de cromo,
principalmente nos contornos de grão. Essa precipitação de carbonetos e nitretos
intergranulares, além de prejudicar as propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis
ferríticos, devido à perda da tenacidade do material, torna estes aços susceptíveis à corrosão
intergranular14.
Corrosão intergranular de aços inoxidáveis ferríticos
Quando os aços inoxidáveis ferríticos são aquecidos até temperaturas superiores a
950ºC e, depois, são resfriados até a temperatura ambiente, eles podem tornar-se
susceptíveis à corrosão intergranular14 .
Bond1 estudou ligas de ferro com 17% de cromo com quantidades controladas de
carbono e nitrogênio, e verificou que uma liga contendo 0,0095% de nitrogênio e 0,0021%
de carbono é resistente à corrosão intergranular, inclusive nas temperaturas de sensitização
(927ºC a 1149ºC). Entretanto, verificou que ligas contendo mais do que 0,0022% de
nitrogênio ( com teor de carbono menor do que 0,0044% ) ou mais do que 0,012% de
carbono ( com teor de nitrogênio menor do que 0,0089% ) tornam-se susceptíveis à
corrosão intergranular quando tratadas em temperaturas superiores a 927ºC. As amostras
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foram examinadas em microscópio eletrônico, o qual revelou a presença de precipitados
nos contornos de grão para as ligas susceptíveis à corrosão intergranular, e a ausência
destes nas ligas resistentes a essa corrosão. Bond1 explicou a corrosão intergranular dos
aços inoxidáveis ferríticos como sendo devida ao empobrecimento do teor de cromo nas
áreas adjacentes aos precipitados de carbonetos e nitretos de cromo.
Mecanismo de sensitização dos aços inoxidáveis ferríticos: Quando um aço
inoxidável ferrítico é aquecido a temperaturas acima de 950ºC, os carbonetos e nitretos de
cromo dissolvem-se na solução sólida. Se o teor de intersticiais é suficientemente baixo,
eles serão conservados em solução sólida quando rapidamente resfriados até a temperatura
ambiente, e o material não sofrerá corrosão intergranular. Entretanto, se essas ligas
supersaturadas em carbono e nitrogênioforem aquecidas a temperaturas entre 500ºC a
950ºC, ocorrerá a precipitação de carbonetos e nitretos de cromo em contornos de grão para
aliviar a supersaturação. Se a temperatura estiver entre 700ºC a 950ºC, tão logo ocorre a
precipitação, o cromo passará a se difundir até as áreas adjacentes aos carbonetos e nitretos
de cromo, empobrecidas nesse elemento. Nesse caso, o aço não sofrerá corrosão
intergranular. Entretanto, em temperaturas entre 500ºC a 700ºC a precipitação dos
carbonetos e nitretos de cromo é rápida, mas a velocidade de difusão do cromo é pequena e,
consequentemente, o material só será recuperado após longos tempos de aquecimento
nessas temperaturas; em tempos curtos, o material ficará susceptível à corrosão
intergranular.
No caso de aços com teores comerciais de carbono e nitrogênio, como os aços UNS S
43000 e UNS S 44600, a sensitização ocorre mesmo para a têmpera em água, a partir de
temperaturas acima de 950ºC. Isso ocorre devido à maior supersaturação de carbono e
nitrogênio nessas ligas, o que, associado à rápida velocidade de difusão desses intersticiais
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nas ligas ferríticas, facilita a precipitação dos carbonetos e nitretos em tempo menor. Essas
ligas também têm o problema da sensitização eliminado, quando aquecidas a temperaturas
de 700ºC a 950ºC, nas quais ocorre a precipitação e simultânea difusão do cromo para as
áreas empobrecidas13.
2. Materiais e Métodos
2.1 Aço e Corpos-de-prova
A composição química do aço inoxidável ferrítico UNS S43000 que foi utilizado no
presente trabalho está apresentada na Tabela 1.
Tabela 1: Composição química do aço estudado (% em peso)*
C Mn Si P S Cr Ni Ti Nb N2
0,047 0,35 0,40 0,027 0,002 16,24 0,24 0,002 0,004 0,030
*Doação da Acesita.
A partir de uma chapa retangular lisa com 1,1 mm de espessura, 15 cm de largura e
20 cm de comprimento foram extraídas amostras de secção quadrada com 10 mm de lado.
As amostras foram solubilizadas num forno da marca Lindberg/blue-m a 1200°C (1273K)
durante 20min e, em seguida, foram resfriadas em nitrogênio líquido, água, óleo, e no forno
(sendo este último um resfriamento com a taxa de 1ºC por minuto), de modo a se obter
amostras com diferentes velocidades de resfriamento. Após os tratamentos térmicos as
amostras tiveram todas as faces lixadas até a lixa #600. Em seguida foram embutidas em
baquelite. O contato elétrico necessário para os ensaios eletroquímicos foi realizado através
de um pequeno orifício na baquelite até a superfície da amostra. Foi ensaiada a superfície
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da chapa, por isso, com o embutimento, esta face ficou exposta. Em conseqüência disto, o
material disponível para o contato elétrico no interior do baquelite teria a espessura da
chapa, a qual é muito fina (1,1 mm ). Para aumentar esta espessura, permitindo o contato
elétrico sem problemas, foi embutido junto com a amostra um pedaço de aço UNS S30400,
simplesmente colocado em contato com a amostra. Deste modo a região para contato ficou
prolongada. A figura 4.1 mostra um esquema deste corpo-de-prova. Pelo menos seis
corpos-de-prova de cada condição de resfriamento foram preparados para os ensaios.
Figura 4.1 – Esquema da montagem usada para os corpos-de-prova embutidos.
2.2 Métodos
Foram realizados os seguintes ensaios:
(a) Reativação Eletroquímica Potenciodinâmica na Versão Duplo Loop (DL-EPR);
(b) Ataque metalográfico com ácido oxálico (Prática W-ASTM A763).
Furo de rosca para o contato elétrico
 
Amostra de UNS S 43000
 
Aço inoxidável UNS S 30400
Superfície a ser
ensaiada
Baquelite
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O ensaio DL-EPR foi realizado com o auxílio de um potenciostato PAR-273
acoplado a microcomputador, utilizando solução naturalmente aerada de 0,5 M H2SO4 à
(23+1)°C. Neste ensaio a amostra foi lixada com lixa #600 imediatamente antes de ser
imersa no eletrólito, onde permaneceu por 5 min sem nenhuma aplicação de potencial.
Foram utilizados o eletrodo de calomelano saturado (ECS) como eletrodo de referência e
um fio de platina como contra eletrodo.
O ensaio DL-EPR é basicamente uma polarização cíclica. Iniciou-se a polarização
anódica no potencial de corrosão estabelecido após os cinco minutos de imersão seguindo-
se até o valor máximo de 500 mVECS, potencial no qual o material se encontrava passivo.
Este processo é chamado de ativação. Em seguida, o potencial foi diminuído até o potencial
inicial. Já este processo é chamado de reativação. Tanto na ativação quanto na reativação a
velocidade de varredura empregada foi de 1,67 mV/s.
Sendo assim, neste ensaio foram obtidos os valores de máxima densidade de corrente
tanto na etapa de ativação Ia, como na de reativação, Ir. O grau de sensitização foi medido
através do quociente entre os dois máximos de densidade de corrente, 
Ia
Ir .
Os ensaios em ácido oxálico foram realizados seguindo os procedimentos da Prática
W da norma ASTM A763. As amostras foram polidas até diamante 1 µm e atacadas em
solução aquosa de 10% H2C2O4.2H2O (ácido oxálico), sob uma densidade de corrente de
1 A/cm2, durante 90 s. Também neste caso foi utilizado o potenciostato PAR 273 e
acessórios.
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3. Resultados e Discussão
Durante o período de Iniciação Científica foram realizados ensaios do tipo: ataque em
ácido oxálico (Prática W) e DL-EPR. Nos itens a seguir, estão apresentados e
discutidos os resultados obtidos.
3.1 Resultados da Prática W
A realização da Prática W permitiu a observação das características inerentes aos
diferentes meios de resfriamento. Uma breve discussão dos resultados está
apresentada a seguir.
3.1.1 Amostras resfriadas em água e óleo
As amostras resfriadas em água e em óleo apresentaram micrografias semelhantes
(Figura 5.1 a 5.3 para resfriamento em água e Figuras 5.4 e 5.5 para resfriamento
em óleo).
Figura 5.1 - Micrografia de amostra resfriada em
água após a Prática W. Nota-se a presença de
grãos recristalizados de ferrita com alguns
contornos de grão mais atacados do que outros.
Aumento: 50x.
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Figura 5.2 – Micrografia de amostra resfriada em água após a
Prática W. Nota-se a existência de contorno de grão atacado e
outros praticamente sem nenhum ataque. Aumento: 200x.
Figura 5.3 - Micrografia de amostra resfriada em água após a
Prática W. Nota-se a existência de valas nas regiões dos
contornos de grão mais atacados. Aumento: 500x.
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Figura 5.4 - Micrografia de amostra resfriada em óleo após a
Prática W.Nota-se a presença de grãos recristalizados de
ferrita com alguns contornos bem acentuados. Aumento:
100x.
Figura 5.5 - Micrografia de amostra resfriada em óleo após a
Prática W. A figura mostra as valas nos contornos de grão.
Aumento: 1000x.
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Primeiramente, observa-se através das figuras 5.1 a 5.5, que os resfriamentos em água
e em óleo produziram microestruturas muito semelhantes: foram revelados grãos de ferrita
recristalizados, com contornos de grão atacados com diferentes intensidades na mesma
amostra; alguns contornos de grão apresentaram valas profundas e outros, valas mais rasas
e, ainda, outros com apenas um leve ataque. Outra característica importante, é que não foi
encontrado nestas amostras, nenhum grão totalmente envolvido por valas.
É importante notar que os resfriamentos em água e óleo produziram microestruturas
totalmente ferríticas. Isto significa que durante o tratamento de solubilização a 1200ºC, o
material encontrava-sedentro do campo ferrítico do diagrama de equilíbrio Fe - Cr - C. A
figura 5.6 mostra esquematicamente o que ocorreu com o material durante a solubilização.
Figura 5.6 – Esquema gráfico do Diagrama de Fases para o
sistema Fe-Cr-C.
Como pode-se observar na Figura 5.6, durante o aquecimento a 1200oC o aço
apresentava estrutura ferrítica (α). Durante o resfriamento o material atravessou o campo
(α + γ). No entanto, os resfriamentos em água e em óleo foram suficientemente rápidos
T(ºC)
%Cr
γ α + γ α
1200
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para impedir a formação de austenita (γ). Desse modo, a estrutura resultante é totalmente
ferrítica, conforme observado nas micrografias das Figuras 5.1 a 5.5. Por sua vez, os
resfriamentos mais lentos (forno e nitrogênio) permitiram a formação de austenita,
conforme está apresentado mais adiante, devido a permanência do material por um tempo
maior no campo (α + γ).
Como a Prática W dissolve fases ricas em cromo, a presença de ataque no contorno de
grão (vala rasa ou profunda), indica que ali havia precipitados de carbonetos de cromo, que
foram dissolvidos. Por sua vez, a presença de carbonetos de cromo é um alerta para a existência
de regiões empobrecidas no elemento cromo, e portanto, um alerta de que o material pode estar
susceptível ao ataque intergranular, ou seja, que o material esteja sensitizado.
Como não foi encontrado nenhum grão totalmente envolvido por valas, pelos critérios
da norma ASTM A763, os materiais resfriados em água e óleo, poderiam ser aceitos.
No entanto, a Prática W revela que ocorreu a precipitação de carbonetos de cromo,
portanto, algum empobrecimento no elemento cromo deve ter ocorrido e este é o
responsável pelo grau de sensitização do material. Este grau de sensitização não pode ser
obtido pela Prática W, mas pode ser determinado pelo método DL-EPR (cujos resultados
estão apresentados mais adiante).
3.1.2 Amostras resfriadas em nitrogênio líquido e no forno
Como no item anterior, as amostras resfriadas em nitrogênio líquido e no forno
também apresentaram microestruturas muito semelhantes. As figuras 5.7 a 5.9 referem-se
ao resfriamento em nitrogênio líquido e as figuras 5.10 a 5.12 ao resfriamento no forno.
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Figura 5.7 - Micrografia de amostra resfriada em
nitrogênio líquido após a Prática W. Nota-se a presença
de grãos recristalizados de ferrita com alguns contornos
bem definidos e algumas regiões com ataque mais
acentuado. Aumento: 50x.
Figura 5.8 – Micrografia da amostra resfriada em
nitrogênio líquido após a Prática W. Nota-se a presença
de contornos atacados, regiões vizinhas aos contornos de
grão sem precipitação de carbonetos e precipitação no
interior dos grãos. Aumento: 100x
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Figura 5.9 – Detalhe que mostra a presença de estruturas
em forma de agulha (austenita de Widmanstätten) em
alguns contornos. Aumento: 200x.
Figura 5.10 - Micrografia de amostra resfriada no forno após
a Prática W. Nota-se a presença de grãos recristalizados de
ferrita com alguns contornos bem definidos e algumas
regiões com ataque mais acentuado. Aumento: 50x.
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Figura 5.11 - Micrografia de amostra resfriada no forno após
a Prática W. Nota-se a presença de estruturas em forma de
agulha (austenita de Widmanstätten) em alguns contornos.
Aumento: 100x.
Figura 5.12 – Micrografia de amostra resfriada no forno após
a Prática W. Nota-se a presença de valas nos contornos.
Aumento: 500x
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As micrografias obtidas para as amostras resfriadas em nitrogênio líquido e no forno,
revelaram primeiramente uma intensa precipitação tanto nos contornos de grão como no
interior dos grãos de ferrita, além da precipitação de austenita nos contornos de grão da
ferrita, na forma de agulhas de Widmanstätten.
Como no caso anterior, através da Figura 5.6, pode-se compreender a causa da
precipitação de austenita nestes resfriamentos lentos. Na temperatura de 1200ºC, o material
encontrava-se no campo ferrítico, mas devido ao lento resfriamento, o material atravessou o
campo α+γ, originando as austenitas de Widmanstätten.
 Foram encontradas valas nos contornos de grão da ferrita e nos contornos
ferrita/austenita, o que indica que aí ocorreu a precipitação de carbonetos de cromo. Além
disso, no caso do resfriamento no forno, foi possível encontrar grãos totalmente envolvidos
por valas. Já no caso do resfriamento em nitrogênio líquido, este fato não ficou muito
nítido. Também, as amostras resfriadas em nitrogênio parecem ter sofrido uma precipitação
no interior dos grãos maior do que as amostras resfriadas no forno, além de maior
quantidade de precipitação de austenita nos contornos de grão.
Houve, ao contrário do que era esperado, uma intensa precipitação nas amostras
resfriadas em nitrogênio líquido. Isto ocorreu devido à formação de uma camada de gás
durante o resfriamento que, impedindo a troca de calor entre a amostra e o nitrogênio
líquido, tornou este o resfriamento mais lento dentre todos, juntamente com o forno.
No caso do resfriamento no forno foram encontrados grãos totalmente envolvidos
por valas, estas amostras não seriam aceitas pelos critérios da norma ASTM A763 e
seriam encaminhadas para outras Práticas (X, Y ou Z). No caso do resfriamento com
nitrogênio, não ficou clara a existência de valas contornando completamente pelo menos
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um grão, mas devido a intensa precipitação ocorrida, a não aceitação também deve ser a
decisão mais segura.
Já no caso dos resfriamentos em água e óleo, foi revelado que houve precipitação de
carbonetos e, portanto, deve haver empobrecimento em cromo. Para avaliar o grau deste
empobrecimento (grau de sensitização), foram realizados os ensaios DL-EPR, cujos
resultados estão apresentados a seguir.
3.2 Resultados dos ensaios DL-EPR
Com a Prática W, observou-se que as amostras apresentaram diferentes intensidades de
ataque, o que revela a presença de diferentes quantidades de carbonetos de cromo
precipitados nos contornos de grão, porém, nada se pode concluir sobre o grau de
sensitização das amostras. Para avaliar o grau de sensitização das amostras, foram realizados
ensaios DL-EPR, cujos resultados estão apresentados nas figuras 5.13 a 5.16 e na tabela 2.
1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2
Densidade de corrente (A/cm²)
-0.80
-0.40
0.00
0.40
0.80
Po
te
nc
ia
l (
V
,E
C
S) Água
Figura 5.13 - Curva de polarização típica obtida pelo
método DL-EPR para a amostra resfriada em água.
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1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 1E-1
Densidade de corrente (A/cm²)
-0.80
-0.40
0.00
0.40
0.80
Po
te
nc
ia
l (
V
,E
C
S)
Óleo
Figura 5.14 - Curva de polarização típica obtida
pelo método DL-EPR para a amostra resfriada em
óleo.
1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 1E-1
Densidade de corrente (A/cm²)
-0.80
-0.40
0.00
0.40
0.80
Po
te
nc
ia
l (
V
,E
C
S)
Nitrogênio
líquido
Figura 5.15 - Curva de polarização típica obtida pelo
método DL-EPR para a amostra resfriada em
nitrogênio líquido.
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1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 1E-1
Densidade de corrente (A/cm²)
-0.80
-0.40
0.00
0.40
0.80
Po
te
nc
ia
l (
V
,E
C
S)
Forno
Figura 5.16 - Curva de polarização típica obtida pelo
método DL-EPR para a amostra resfriada em forno.
Nota-se nas figuras 5.13 a 5.16 o aspecto geral das curvas de polarização obtidas com
o método DL-EPR para os resfriamentos em água, óleo,nitrogênio líquido e no forno. Na
tabela 2 estão os resultados dos ensaios realizados. Foi calculada a média e desvio padrão
do parâmetro Ir/Ia, que fornece o valor do grau de sensitização. Os resultados da tabela 2
mostram que o grau de sensitização aumenta no sentido dos resfriamentos: água, óleo e
nitrogênio líquido e forno, que apresentaram o mesmo grau de sensitização.
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Tabela 2 – Resultados dos ensaios DL-EPR.
Meio de
Resfriamento
Ir
(A/cm2)
Ia
(A/cm2) Ir/Ia (Ir/Ia) + ∆
4,71x10-6 16,73x10-3 0,0002815
48,78x10-6 8,40x10-3 0,0057844
0,00 8,98x10-3 0
0,00 8,77x10-3 0
0,00 8,80x10-3 0
Água
0,00 6,93x10-3 0
0,001 + 0,002
82,50x10-6 6,60x10-3 0,0125
143,40x10-6 17,04x10-3 0,00842
52,11x10-6 4,467x10-3 0,01167
12,89x10-6 3,811x10-3 0,00338
47,22x10-6 3,756x10-3 0,01257
Óleo
58,22x10-6 5,344x10-3 0,01089
0,010+0,003
387,00x10-6 12,17x10-3 0,0317995
341,10x10-6 11,43x10-3 0,0298425
808,90x10-6 9,67x10-3 0,0836764
638,92x10-6 9,55x10-3 0,0669021
654,79x10-6 9,78x10-3 0,0669521
Nitrogênio
1,89x10-3 15,44x10-3 0,12241
0,067+0,003
848,9x10-6 13,67x10-3 0,0621
821,1x10-6 15,32x10-3 0,0536
1,373x10-3 15,49x10-3 0,0886
528,9x10-6 8,856x10-3 0,0597
1,21x10-3 16,13x10-3 0,0750
Forno
1,012x10-3 15,83x10-3 0,0639
0,067+0,005
De fato, apesar de no resultado da Prática W os resfriamentos em água e óleo
apresentarem-se muito semelhantes, a realização do ensaio DL-EPR mostrou que o grau de
sensitização das amostras resfriadas em óleo é dez vezes maior do que o obtido com o
resfriamento em água. Por sua vez, as amostras resfriadas em nitrogênio líquido
apresentaram um grau de sensitização praticamente igual ao grau de sensitização
apresentado pelas amostras resfriadas no forno.
Outro parâmetro sugerido na literatura16 para se avaliar o grau de sensitização de aços
inoxidáveis ferríticos é o valor do segundo máximo de corrente obtido durante a ativação.
Este segundo máximo ocorre em amostras que possuem regiões empobrecidas em cromo, e
devido a esse fato, não se passivam, ficando susceptíveis à corrosão.
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Os valores de segundo máximo de corrente, normalizados pelos valores de Ia,
obtidos para os quatro meios de resfriamento estudados estão apresentados na Tabela 3.
Através dos valores obtidos, percebe-se que a ordem de classificação do grau de
sensitização não se alterou: o menor grau de sensitização permaneceu a água, que
apresentou menor valor de I2MÁX/Ia, seguida pelo óleo, e, por fim, pelos resfriamentos em
nitrogênio líquido e no forno, que apresentaram graus de sensitização muito próximos.
Tabela 3 – Valores de segundo máximo de corrente durante a ativação(I2MÁX)
Meio de
Resfriamento
I2MÁX
(A/cm2)
Ia
(A/cm2) I2MÁX/Ia (I2MÁX/Ia) + ∆
35,22x10-6 16,73x10-3 0,00211
28,78x10-6 8,40x10-3 0,00343
22,00 x10-6 8,98x10-3 0,00245
28,22 x10-6 8,77x10-3 0,00322
22,56 x10-6 8,80x10-3 0,00256
Água
26,32 x10-6 6,93x10-3 0,00380
0,0029+0,0007
54,00 x10-6 6,60x10-3 0,0082
57,22 x10-6 17,04x10-3 0,0034
51,60 x10-6 4,467x10-3 0,0116
68,33 x10-6 3,811x10-3 0,0179
58,60 x10-6 3,756x10-3 0,0156
Óleo
57,55 x10-6 5,344x10-3 0,0108
0,011+0,005
184,20 x10-6 12,17x10-3 0,0151
172,0 x10-6 11,43x10-3 0,0150
195,22 x10-6 9,67x10-3 0,0202
185,55 x10-6 9,55x10-3 0,0194
186,50 x10-6 9,78x10-3 0,0191
Nitrogênio
188,60 x10-6 15,44x10-3 0,0122
0,017+0,003
286,75 x10-6 13,67x10-3 0,0210
270,50 x10-6 15,32x10-3 0,0177
266,45 x10-6 15,49x10-3 0,0172
280,20 x10-6 8,856x10-3 0,0316
273,30 x10-6 16,13x10-3 0,0169
Forno
245,20 x10-6 15,83x10-3 0,0155
0,020+0,006
Devido à coerência com os resultados obtidos nos ensaios DL-EPR, observa-se que o
valor de I2MÁX também pode ser empregado na avaliação do grau de sensitização de aços
inoxidáveis ferríticos.
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4. Conclusões
Com os resultados obtidos, é possível relacionar as seguintes conclusões:
1. Após a Prática W, os resfriamentos em água e óleo apresentam resultados
semelhantes, sem apresentar nenhum grão totalmente envolvido por valas e,
portanto, seriam materiais aceitos pela norma ASTM A763.
2. Após a Prática W, o resfriamento no formo revelou uma estrutura com grãos
totalmente envolvidos por valas, o que torna o material não aceito pela norma
ASTM A763, necessitando a realização de outras Práticas para a avaliação da
sensitização.
3. Após a Prática W, o resfriamento em nitrogênio líquido revelou ser a condição de
maior intensidade de precipitação, inclusive com formação de agulhas de
austenita, como no caso do resfriamento no forno. Este resultado inesperado é
explicado pela formação de uma camada de gás durante a imersão da amostra no
nitrogênio, o que impediu a troca térmica.
4. Com os ensaios DL-EPR, foi possível obter o grau de sensitização das amostras
resfriadas em água, óleo, nitrogênio e forno. O menor grau de sensitização foi
obtido para o resfriamento em água, seguido pelo resfriamento em óleo (dez vezes
maior), e por fim, pelos resfriamentos em nitrogênio líquido e no forno.
5. Os valores obtidos para o segundo máximo de corrente, I2MÁX, foram coerentes com
os resultados dos ensaios DL-EPR realizados para os diferentes meios de
resfriamento. Devido a essa coerência, percebe-se que este parâmetro também pode
ser aplicado para a avaliação do grau de sensitização de aços inoxidáveis ferríticos.
6. A coerência obtida nos resultados mostraram que o método DL-EPR pode ser
empregado para a medida do grau de sensitização do aço UNS S43000 e é capaz de
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distinguir o grau de sensitização para diferentes meios de resfriamento que na Prática
W apresentam a mesma microestrutura (caso dos resfriamentos em água e óleo).
5. Referências Bibliográficas
 
1. BOND, A. P. Mechanisms of intergranular corrosion in ferritic stainless steels.
Transactions of the Metallurgical Society of AIME, v.245, p. 2127-34, Oct. 1969.
2. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS. “Standard pratices for
detecting susceptibility to intergranular attack in austenitic stainless steels”: A262-93a.
Philadelphia, 1999.
3. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS.“Standard practices for
detecting suscepitibility to intergranular attack in ferric stainless steels”: A763-93.
Philadelphia, 1999.
4. ABE, S; KANEBO, M. On the intergranular corrosion mechanism in stainless steels.
IN: INTERNATIONAL CONFERENCE ON STAINLESS STEELS, Chiba, 1991.
Proceedings, Tokyo, ISIJ, 1991, p. 272-9.
5. COWAN II, R. L.; TEDMON Jr., C.S. Intergranular corrosion of iron-nickel-
chromium alloys. In: ADVANCES IN CORROSION SCIENCE AND
TECHNOLOGY. New York, Plenum Press, 1973. v.3, p. 362-3.
6. CLARKE, W. L.; ROMERO, V. M.; DANKO, J. C. Detection of sensitization in
stainless steel using eletrochemical techniques. IN: CORROSION/77., Houston, 1977.
NACE, 1977. paper n.180.
PRODUÇÃO EM INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA EPUSP – 2002
25
 
7. ALONSO-FALLEIROS, N; MAGRI, M; FALLEIROS, I. G. S. Intergranular
Corrosion in a Martensitic Stainless Steel Detected by Electrochemical Test, Corrosion,
v.55, n.8, p.769 – 778, Aug. 1999.
8. SOARES NETTO, L; KOBAYASHI, D. Y; RANZINI, L. S. M; ALONSO-
FALLEIROS, N.; Corrosão Intergranular do aço inoxidável Martensítico UNS S4200.
IN: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 54. , São Paulo, 1999. São Paulo, ABM, 1999
p. 205.
9. GIAMPIETRI-LEBRÃO, S. M. ; ALONSO-FALLEIROS, N. Corrosão Intergranular
do Aço Inoxidável Austenítico UNS S31254,São Paulo, 1998. 121.p Tese – Escola
Politécnica, Universidade de São Paulo.
10. GIAMPIETRI-LEBRÃO, S. M.; ALONSO-FALLEIROS, N. Corrosão intergranular
em aço inoxidável UNS S 31254. IN: SEMINÁRIO BRASILEIRO DE AÇO
INOXIDÁVEL, 6. , São Paulo, 1999. São Paulo, Núcleo Inox, 1999. p. 83-94.
11. DAVIDSON, R. M. ; DEBOLD, T. ; JOHNSON, M. Corrosion of Stainless Steels. In:
AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals Handbook. 9º ed. Metals Park, Ohio,
ASM International, 1987. v.13, p. 547.
12. PICKERING, F. B. Physical metallurgy of stainless steel developments. International
Metals Reviews, v.21, p.227-68, Dec. 1976.
13. DEMO, J. J. Structure and contitution of wrought ferritic stainless steels. IN:
PECKNER, D. & BERNSTEIN, I. M., ed Handbook of stainless steels. New york,
McGraw-Hill, 1977. P 5-1 - 5-40.
PRODUÇÃO EM INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA EPUSP – 2002
26
 
14. COWAN II, R. L. & TEDMON Jr., C. S. Intergranular corrosion of iron-nickel-
chromium alloys. IN: FONTANA, M. G. & STAEHLE, R. W., ed. Corrosion science
and technology. New York, Plenum Press, 1973. V.3. p 293-400.
15. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS. “Standard Test Method for
Electrochemical Reactivation (EPR) for Detecting Sensitization of AISI Type 304 and
304L Stainless Steels”: G 108 – 94. Philadelphia, 1998.
16. MAGRI, M. Métodos eletroquímicos para avaliação da sensitização no aço inoxidável
martensítico AISI 410. Dissertação de Mestrado, EPUSP. São Paulo, 1995