BREVE REVISÃO DE MATERIAIS FERROSOS PARA APLICAÇÃO EM

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BREVE REVISÃO DE MATERIAIS FERROSOS PARA APLICAÇÃO EM PROCESSOS DE FUNDIÇÃO E DE SOLDAGEM
OBTENÇÃO E TRANSFORMAÇÃO DAS LIGAS FERROSAS
Minério de Ferro
Redução (Alto Forno ou Redução Direta)
Refino (Aciaria)
Refusão (Aciaria Elétrica)
Lingotamento (Convencional e Contínuo)
Conformação Primária (Laminação, Forjamento, Extrusão, Estiramento)
Outros Processos (Metalurgia do Pó)
FLUXOGRAMA DO AÇO
Mina de Carvão (RS) e uma Coqueria
Fábrica de Oxigênio (COSIPA)
REDUÇÃO – ALTO FORNO
Alto-Forno
Esquema de obtenção do ferro-gusa em um alto-forno
Usina Siderúrgica
Refino – Aciaria LD
(1) carregamento da sucata, (2) carregamento do gusa, (3) sopro de oxigênio, 
(4) vazamento do aço e (5) vazamento da escória
Esquema de um Conversor a Oxigênio
Aciaria Elétrica (esquema)
Vazamento de Aço Para a Panela
Lingotamento Contínuo (esquema)
Lingotamento Contínuo
LAMINAÇÃO
Produtos Laminados – Placas, Chapas
Chapas Grossas (USIMINAS)
Esquema da Produção de Tiras a Partir de Placas
Bobinas Laminadas
Placas de Aço com Desvio de Forma
O FERRO E SUAS TRANSFORMAÇÕES
Ligações Interatômicas Primárias
Ligação iônica – normalmente entre metais e não metais (ex, óxidos, sais)
Ligação covalente – compartilhamento de eletrons, entre não-metais, hidrogênio, etc, Pode ser polar e apolar.
Ligações Interatômicas Primárias
A ligação metálica é responsável pelas principais propriedades dos metais e ligas metálicas
Arranjos Espaciais
Ligação entre moléculas em compostos orgânicos (polímeros) e inorgânicos, por forças relativamente fracas (dentro das moléculas ligação covalente forte).
Formação de arranjos espaciais em cristais (metais, cerâmicas) e vidros (amorfo).
Cristais (sólidos cristalinos)
Cloreto de sódio (iônica)
Diamante (covalente)
Metal (metálica)
Redes Cristalinas
Derivados desses 7 sistemas básicos, existem 14 redes cristalinas
Redes Cristalinas
Exemplos no sistema cúbico e hexagonal
REDES CRISTALINAS
 
SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE CORPO CENTRADO (CCC)
 
SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE FACES CENTRADAS 
(CFC)
 
SISTEMA CRISTALINO HEXAGONAL COMPACTO 
(HC)
Alguns metais importantes cristalizam no Sistema Hexagonal Compacto, como o Zinco, o Magnésio, e o Titânio na temperatura ambiente.
Outros sistemas de interesse para as ligas ferrosas
A martensita é tetragonal de corpo centrado (a = b ≠ c, e todos os ângulos 90º ).
O carbeto de ferro (cementita) é ortorrômbico (a ≠ b ≠ c, e todos os ângulos 90º ).
Célula tetragonal de corpo centrado
O Carbono combinado com o Ferro 
Cementita
Defeitos na Rede - discordâncias
Discordância em aresta
Discordância em hélice
Deformação Plástica
(escorregamento de planos pela movimentação das discordâncias)
LIGAS METÁLICAS – SOLUÇÕES SÓLIDAS
DIFUSÃO
Corresponde a movimentação dos átomos, nos líquidos e nos sólidos.
NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOS NA SOLIDIFICAÇÃO.
NO CASO DO FERRO PURO, FORMAÇÃO DE CRISTAIS CCC (FERRITA DELTA)
ESQUEMA DE CONTORNOS DE GRÃO
Fenômenos na Solidificação
CONTRAÇÃO DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO
 aparecimento de vazios em peças e lingotes
SEGREGAÇÃO
 microsegregação
 macrosegregação
FISSURAÇÃO À QUENTE
 trincas de solidificação nas soldas, peças
 fundidas e lingotes
POROSIDADES
 aprisionamento de CO
Contração na solidificação
Aprisionamento de gases na soldagem
(no caso dos aços, aprisionamento de CO)
Fissuração à Quente em soldagem
OBSERVAÇÃO DE GRÃOS E CONTORNOS DE GRÃOS
 
FERRITA
 
METALOGRAFIA DE UMA JUNTA SOLDADA (no caso, uma macrografia)
 
METAIS DE BASE FERROSOS
. AÇOS CARBONO
. AÇOS CARBONO-MANGANÊS
. AÇOS MICROLIGADOS
. AÇOS DE BAIXA LIGA
. AÇOS INOXIDÁVEIS 
PROPIEDADES FUNDAMENTAIS DO METAL FERRO
 Temperatura de fusão 1540oC
 Densidade 7,85
 Estrutura Cristalina ccc e cfc
 Fase ccc magnética abaixo de 800oC
 Óxidos Fe2O3 Fe3O4 FeO
 Temperatura de fusão dos óxidos de Fe 1100oC a 1400oC
 Forma Carbeto Fe3C (ortorrômbico)
Alotropia do Ferro
Transformação no estado sólido
a 910oC
De alfa para gama : nucleação e crescimento
De gama para alfa : cizalhamento
Consequência :
 grão fino de gama -> grão fino de alfa
 grão grande de gama -> grão grande de alfa
Regeneração Estrutural nos Aços
Soldagem em múltiplos passes
DIAGRAMA DE FASES 
FERRO-CARBONO
DIAGRAMAS DE FASES
Fase é uma porção homogênea de um sistema material.
Regra das fases (de Gibbs):
 Vi = (Vcond + Vcomp) - F
Diagramas binários e ternários.
Diagrama para um constituinte
Diagramas Binários
Regra da Alavanca
Diagramas Ternários
DIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe3C 
Aços com 0,1 e 0,3 % de C 
(aumentos semelhantes 160x, tamanhos de grão diferentes)
 
Aços com 0,5%C
mesma amostra, aumentos diferentes
Aço Eutetóide 0,8%C
Textura em Aço Laminado
 
Regeneração de Grão em Aço Carbono
 
Precipitação intragranular da Ferrita
Repartição Térmica
Regiões de uma junta soldada em aço
Deformação de cristais metálicos
Discordâncias
Deformação elástica e plástica
Encruamento
Recuperação e Recristalização
Relaxação de tensões (alívio de tensões)
Microestrutura x Propriedades Mecânicas
Laminação Controlada dos Aços
Alteração das propriedades mecânicas com a temperatura
RECRISTALIZAÇÃO
Micrografia de uma junta em aço extra doce, laminado a frio
CURVAS TEMPERATURA - TRANSFORMAÇÃO – TEMPO
 (TTT)
 APRESENTAÇÃO DAS CURVAS TTT 
Diagrama TTT
(à esquerda aço eutetóide, à direita aço ligado)
 
FATORES QUE INFLUENCIAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTT
A posição das curvas TTT é influenciada pelos seguintes fatores:
 	a) Teor de carbono – quanto maior o teor de C, até a porcentagem de 0,8%, mais para a direita ficará deslocada a curva TTT.
	b) Teor de elemento de liga – quanto maior os teores de elementos de liga, com exceção do Co, mais para a direita ficará deslocada a curva TTT.
	c) Tamanho de grão e homogeneização da austenita – quanto maior o tamanho de grão da austenita e quanto mais homogêneo for o grão, mais deslocada para a direita ficará a curva TTT.
Transformação Martensítica
Martensita
CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO – CCT 
Tratamentos Térmicos dos Aços
Normalização
Tratamentos Térmicos dos Aços
Recozimento
Tratamentos Térmicos dos Aços
Têmpera e Revenido
Tratamentos Termoquímicos
- Cementação. Introdução de carbono na superfície da peça. Camada cementada de 1,0 a 2,5 mm, com até 1% de carbono. Pode ser realizada em meio gasoso (cementação à gás), líquido, ou sólido (cementação em caixa), a temperaturas de 900o a 950oC. Normalmente o processo é seguido por têmpera.
- Nitretação. Introdução superficial de nitrogênio. Camada nitretada de 0,5 a 0,8 mm. Realizada por nitretação à gás (processo demorado, 30 horas ou mais) ou líquida (processo rápido, 0,5 a 1,5 horas, em sais fundidos a base de cianetos), a temperaturas de 500o a 560oC.
- Carbonitretação. Introdução simultânea de carbono e nitrogênio. Pode ser realizada à gás (camada carbonitretada de 0,08 a 0,7 mm, a temperaturas de 700o a 900oC), ou em meio líquido, processo chamado de Cianetação (camada cianetada de 0,1 a 0,3 mm, a temperaturas de 750o a 850oC, em tempos curtos, de 30 a 60 minutos).
- Boretação. Introdução superficial de boro, formando camada com boreto de ferro, de dureza elevada (1700 a 2000 Vickers). O tratamento é feito a 900oC, obtendo-se camadas de 0,1 a 0,2 mm, em tempos de tratamento de 4 a 12 horas.
Camada Cementada
AÇOS CARBONO E AÇOS LIGA
para a construção metal-mecânica
. AÇOS CARBONO
. AÇOS CARBONO-MANGANÊS
. AÇOS MICROLIGADOS
. AÇOS DE BAIXA LIGA
. AÇOS INOXIDÁVEIS
Aspectos Metalúrgicos demandados para a Soldagem das Ligas Ferrosas
As operações de soldagem apresentam tanto ‘facilidades’ como
‘limitações’, na união de uma diversidade de ligas.
Nos últimos 70 anos, a siderurgia vem desenvolvendo ligas (aços) que tenham boa aptidão para a soldagem.
A soldagem também coloca demandas na área de ensaios (ensaios de soldabilidade, ensaios para avaliação da tenacidade do material, e ainda os ensaios não destrutivos).
Exemplo de evolução dos aços para permitir a soldagem
Exemplo de evolução dos aços
Exemplo de evolução dos aços
Outras rupturas catastróficas em navios
Aços Carbono e Carbono-Manganês
Aços Carbono são ligas ferrosas cujo principal elemento de liga é o Carbono . Além do C, todos eles apresentam teores residuais de Mn, Si, S e P.
 Classificação dos aços carbono
Aços de baixo carbono
Aços de médio carbono
Aços para baixa temperatura
Aços de qualidade estrutural
Aços de alta resistência
Aços de Baixo Carbono
Composição química: C ≤ 0,20% Mn ≤ 0,10% Si < 0,10% (em alguns aços)
 Limite de resistência : 320 ≤ σr ≤ 380 MPa
 Limite de escoamento : 150≤ σe ≤ 220 MPa
Características de fabricação: Aços não acalmados (não desoxidados) ou semi-acalmados
Aplicação: Os aços de baixo carbono são materiais fáceis de serem trabalhados
a frio e muito fáceis de serem soldados.
Aços de Médio Carbono (para temperaturas elevas)
Composição química: 0,18% < C ≤ 0,28% Mn ≤ 1,00% Si < 0,1% ( em alguns aços)
Limite de resistência : 420 ≤ σr ≤ 490 MPa
Limite de escoamento : 230 ≤ σ e ≤ 270 MPa
Características de fabricação: Aços acalmados ou semi-acalmados, de grão grosso.
Aplicação: Os aços de médio carbono são fáceis de serem soldados, mas não tão fáceis de serem trabalhados à frio. Esses aços são os materiais usados na grande maioria dos vasos de pressão e tubos de grande diâmetro, sendo preferidos sobre os aços de baixo carbono pelo fato de terem maior resistência mecânica.
Aços para Baixa Temperatura
Composição química: C ≤ 0,23% (geralmente) Mn ≤ 1,10%
Limites de resistência e escoamento: Semelhantes aos aços de médio carbono
Características de fabricação: Aços acalmados ao Si e algumas e algumas vezes acalmados ao Al.
Aplicação: Serviços em baixa temperatura. A quantidade de Mn mais elevada é utilizada para compensar o decréscimo de C, mantendo os limites de resistência e escoamento do aço de médio carbono, mas melhorando a tenacidade. Para melhorar o comportamento a baixas temperaturas nestes aços é usual a execução de tratamento térmico de normalização (grão fino).
Aços de Qualidade estrutural
Composição química: Não há definição quanto a composição química.
Aplicação: Construção de estruturas metálicas, em geral. Os aços de qualidade estrutural às vezes têm alto carbono sendo por este motivo difíceis de serem soldados.
Aços carbono de alta resistência
Composição química: Semelhante as dos aços de baixo carbono, com quantidade de manganês mais alta.
Limite de resistência: Valores bastante elevados de limite de resistência podendo chegar a 650 MPa.
Características de fabricação: Os aços carbono de alta resistência são materiais submetidos a tratamento térmico de têmpera e revenido, depois da laminação,
sendo esta a razão dos elevados valores de limite de resistência.
Aplicação: Como a percentagem de carbono é baixa, a solda é muito fácil de ser executada. Entretanto, é bastante difícil manter as propriedades de alta resistência na região afetada termicamente, o que exige cuidados e tratamentos especiais. 
Os aços de alta resistência tem sido empregados para vasos de alta pressão ou de grandes dimensões
AÇOS MICROLIGADOS
Nos anos 1960 predominavam os aços obtidos por laminação à quente seguida de normalização (limite de escoamento na faixa dos 60.000 psi, 400 MPa).
Nessa década iniciou-se o conceito de aços “micro ligados”, de alta resistência e baixa liga (ARBL), cujo aumento de resistência se dá por uma fina dispersão de segundas fases dentro da matriz.
 Na década de 70 iniciou-se a era da laminação controlada (obtenção de limite de escoamento na faixa dos 500 MPa ou mais).
AÇOS MICROLIGADOS
Na laminação convencional dos aços comuns, a nucleação da ferrita ocorre apenas nos contornos de grãos da austenita (o abaixamento da temperatura final de laminação promove microestrutura mais refinada, logo, com melhores propriedades).
A laminação controlada dos aços microligados faz com que a nucleação da ferrita também ocorra nas bandas de deformação intragranulares decorrentes do encruamento da austenita, refinando ainda mais a microestrutura final. [Somente o refino microestrutural de grão leva à elevação simultânea da resistência mecânica e da tenacidade da chapa].
AÇOS MICROLIGADOS
O endurecimento proporcionado pelo refino de grão também é complementado por outros fenômenos metalúrgicos. Os elementos microligantes ainda em solução também podem precipitar simultaneamente com a transformação da austenita em ferrita durante o resfriamento da chapa (aumentando ainda mais a resistência mecânica, ainda que comprometendo um pouco a tenacidade do material)
A união desses mecanismos de endurecimento permite reduzir os teores de carbono e demais elementos de liga sem que haja prejuízo para as propriedades mecânicas do material, o que contribui para aumentar sua soldabilidade (e mais, pode-se agora dispensar o tratamento térmico final de normalização).
AÇOS MICROLIGADOS
A busca por aços com níveis ainda mais elevados de resistência mecânica e tenacidade, mas com teores ainda menores de carbono e elementos de liga, levaram a novas abordagens para diminuir ainda mais o tamanho de grão do material. 
Uma das maneiras de se alcançar esse objetivo consiste em se promover a transformação da austenita sob menores temperaturas, onde a nucleação dos novos grãos de ferrita é ainda mais acelerada. Isso pode ser conseguido resfriando-se a chapa com jatos de água logo após sua laminação a quente 
Na década de 80, a laminação controlada seguida de resfriamento acelerado levou a esses aços mais resistentes.
Resfriamento Acelerado
Os fundamentos metalúrgicos do refino microestrutural promovido pelo resfriamento acelerado já eram conhecidos há muito tempo, mas os problemas tecnológicos decorrentes de sua aplicação, como heterogeneidade de propriedades mecânicas e planicidade nas chapas grossas obtidas, retardou bastante sua implantação. 
Ele só foi viabilizada após o desenvolvimento de técnicas sofisticadas para controle das taxas de resfriamento efetivamente aplicadas sob condições industriais, o que ocorreu no início da década de 1980.
EVOLUÇÃO NO PROCESSAMENTO
EXEMPLO DOS AÇOS API PARA DUTOS
Nos anos 1960 predominavam os aços API 5L X60 [0,20 C, V]. Laminado à quente (para obtenção das dimensões) seguido de normalização (limite de escoamento na faixa dos 60.000 psi, 400 MPa).
Na década de 70, com uso da laminação controlada, apareceram os aços API 5L X70 [0,12 C, Nb e V] (limite de escoamento na faixa dos 70.000 psi, 500 MPa).
Na década de 80, a laminação controlada seguida de resfriamento acelerado, levou à série X80 [0,08 C, Nb e Ti] e seguintes.
AÇOS API PARA DUTOS
A contínua evolução dos projetos de liga ocorrida desde então viabilizou o surgimento do grau X100 em meados da década de 1990. API 5L X100 [0,08 C, Mo, Nb, Ti].
O aperfeiçoamento dos sistemas de resfriamento acelerado, que elevou as taxas de resfriamento possíveis e viabilizou a execução de têmpera direta após a laminação, permitiu que o grau X120 fosse alcançado no início dos anos 2000. API 5L X120 [0,05C, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, Ti, B].
Fabricação de tubos API 5L X80
Pela norma API 5L-X80, estes materiais devem apresentar limite de escoamento entre 550 e 680 MPa, limite de resistência entre 620 e 830 MPa, razão elástica máxima igual a 0,93 e alongamento total mínimo de 20%.
A razão elástica é uma propriedade importante para esse tipo de produto. Valores excessivos desse parâmetro fazem com que a chapa sob conformação apresente o chamado efeito mola (spring-back), ou seja, ela “salta” da matriz após a conformação. O tubo que está sendo processado apresenta
formato ovalado, exigindo maior esforço para ser adequadamente conformado. 
Fabricação de tubos API 5L X80
PROCESSO UOE
Fabricação de tubos API 5L X80
PROCESSO UOE
Aços de Baixa Liga
(Aços com baixos teores de elementos de liga)
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS-LIGA
Conforme a percentagem total de elementos de liga presentes, distinguem-se três classes de aços-liga:
Aços de baixa liga: até 5% de elementos de liga
Aços de média liga: de 5% a 10% de elementos de liga
Aços de alta liga: mais de 10% de elementos de liga
Nesses aços, além dos elementos sempre presentes nas ligas ferrosas (C, Mn, Si, S, P), aparecem outros elementos em sua composição (ex, Cr, Ni, Mo, V, Nb etc)
Aços-liga Molibdênio e Cromo-Molibdênio
Os aços-liga molibdênio e cromo-molibdênio são aços contendo até 1% de Mo e até 9% de Cr como elementos de liga. São todos materiais magnéticos de estrutura ferrítica. 
Do ponto de vista dos casos de emprego, pode-se subdividir esses materiais em dois grupos: os aços contendo até 2,5% de Cr, e os contendo mais de 2,5% de Cr.
Aços contendo até 2,5% de Cr
Esses aços foram desenvolvidos especificamente para serviços em altas temperaturas, onde os esforços mecânicos forem elevados e a corrosividade do meio moderada.
A principal aplicação desses aços-liga é para tubulações de vapor, cuja temperatura esteja acima do limite de temperatura admitida para o aço carbono.
Aços contendo mais de 2,5% de Cr
Esses aços são específicos para serviços em temperaturas elevadas com esforços mecânicos moderados e alta corrosividade do meio.
O principal caso de emprego desses materiais são tubulações, tubos de permutadores de calor, equipamentos de pequeno e médio porte em serviços com hidrocarbonetos em temperaturas acima de 250°C.
Exemplos na área de tubulação para vapor
Tradicionalmente, tubulações para vapor de processo e de potência, utilizam aços de baixa liga (ferríticos), sem costura, ligados ao cromo e ao molibdênio. Apresentam boa resistência à tração, resistência à corrosão, e resistência à alta temperatura (fluência).
Inicialmente, os aços A335 Gr P11 e P22, foram usados para temperaturas um pouco acima de 400 oC.
Atualmente, os graus P91 e P92 (para temperaturas acima de 500 oC) já estão introduzidos nas normas.
Aço ASTM A 335 P91
Os tubos sem costura grau 91, conhecidos como P91 (para condução, “P” para pipe) e T91 (para troca de calor), são aços Cromo-Molibdênio, resistentes a altas temperaturas [Cr na faixa de 9%, Mo 0,8%, mais Nb, V, Mo, N – C 0,10 e Mn de 0,30 a 0,60].
Limite de resistência mínimo de 585 MPa e limite de escoamento mínimo de 415 MPa (A% 20 min).
Esses aços são intermediário entre os T/P 22 e os aços inoxidáveis, usados para condução de vapor de super alta pressão (120 Kgf/cm2) e temperaturas elevadas (de 520oC a 580oC).
Aço ASTM A 335 P91
As temperaturas de aplicação desses aços, em uso prolongado (100.000 h) e sob tensões elevadas, é superior às dos convencionais P11 e P22.
 P11 1Cr 0,5Mo 520 oC
 P22 2,25Cr 1Mo 530 oC
 P91 9Cr 1Mo V Nb 585 oC
 Como o P91 tem o dobro do Limite de Escoamento do P11 e P22, as espessuras de parede podem ser reduzidas à metade (menor peso).
Aço ASTM A 335 P91
A microestrutura desses aços é martensita revenida formada por placas de martensita (com elevada densidade de discordâncias e subgrãos) e precipitados: carbetos do tipo M23C6 (sendo o cromo o principal elemento) e carbonitretos MX (M = V ou Nb e X = C ou N).
Aço ASTM A 335 P91
O tratamento térmico consiste em:
 Austenitização entre 1040 e 1080 oC, tempo de encharque de 1h/pol. Tamanho de grão de 20 a 30 µm.
 Resfriamento ao ar, obtendo a Martensita.
 Revenido entre 730 e 800 oC, 1h/pol (o revenido diminui a fragilidade da martensita e reduz as tensões internas).
Aços Níquel
Os aços níquel mais usuais tem os seguintes teores de Ni (% nominal):
 2,5 % , 3,5 % e 9 % (este, um aço de média liga)
Os aços contendo níquel como elemento de liga são os materiais específicos para serviços em baixas temperaturas. Quanto maior a percentagem de níquel mais baixo também pode ser a temperatura de utilização do aço.
Aços-liga de Alta Resistência
Existe uma grande variedade de aços-liga desenvolvidos especialmente para apresentarem altos valores do limite de resistência, que pode atingir até 1000 MPa. 
Os elementos de liga são variáveis, podendo conter Mn, Cr, Mo, V entre outros, em uma quantidade total até 5%. Esses aços são submetidos a tratamento térmicos
de têmpera e revenido.
Aços Inoxidáveis
(são basicamente ligas Ferro-Cromo)
Classificação
Aços inoxidáveis austeníticos
Aços inoxidáveis ferríticos
Aços inoxidáveis martensíticos
Aços inoxidáveis duplex
Aços inoxidáveis endurecidos por precipitação (PH)
CLASSIFICAÇÃO
GRUPO
%C
%Cr
%Ni
OUTROS
FERRÍTICOS
< 0,2
12 a 25
MARTENSÍTICOS
0,1 a 1
12 a 18
AUSTENÍTICOS
< 0,15
12 a 25
7 a 20
Mn
ENDURECÍVEIS POR PORECIPITAÇÃO
< 0,1
12 a 18
4 a 8
Mo Cu Al TiNb
DUPLEX
< 0,1
18 a 30
3 a 9
Mo N Cu
. DUPLEX 
EFEITO DO CROMO
Embora pequenas adições de cromo, da ordem dos 5%p, sejam já responsáveis por uma melhoria da resistência à corrosão do ferro, para que um aço seja considerado inoxidável deve apresentar uma matriz metálica com um teor mínimo de 12%p em cromo dissolvido. O cromo passiva a superfície do aço formando uma camada de óxido de pequena espessura, invisível a olho nu, muito aderente, que protege o metal subjacente. Para que se forme esse óxido o ambiente em que o aço é solicitado deve ser oxidante. A danificação mecânica ou química da camada de óxido é seguida da sua regeneração, mantendo-se a resistência à corrosão assegurada.
EFEITO DO CROMO
DIAGRAMA FERRO CROMO
NÍQUEL E MOLIBDÊNIO
A presença do níquel nos aços inoxidáveis visa aumentar a resistência à corrosão em meios neutros ou pouco oxidantes. O níquel apresenta no entanto a desvantagem de aumentar o custo do aço, dado o seu elevado preço. Também melhora a ductilidade e aptidão à deformação do aço, em consequência de estabilizar o domínio austenítico à temperatura ambiente, para teores a partir de cerca de 8%p. O molibdênio melhora a resistência à corrosão na presença de cloretos.
ELEMENTOS ALFÁGENOS E GAMÁGENOS
Os elementos de liga podem alterar o diagrama Fe-C de duas formas principais:
 1 - expandindo o campo γ e favorecendo a presença da austenita num intervalo maior de temperaturas e numa faixa ampla de composição
 2 - contraindo o campo γ e favorecendo a formação de ferrita em uma ampla faixa de composição e em um maior intervalo de temperaturas
Os elementos que agem da primeira forma são conhecidos como estabilizadores da austenita, ou gamágenos, enquanto os últimos são os estabilizadores de ferrita ou alfágenos. 
Os diagramas de equilíbrio destes elementos com o ferro podem ser divididos em quatro classes principais: campo γ aberto (Ni, Mn, Co) , campo γ expandido (C, Zn, Cu), campo γ fechado (Cr, Ti, Mo, V, Si, Al, P) , e campo γ contraído (B, Nb, Zr, Ta).
ELEMENTOS ALFÁGENOS E GAMÁGENOS
Cr
Mo
Ti
V
Si 
C
N
Cu
Zn
Ni
Mn
Co
B
Nb
Zr
ESTABILIZAÇÃO DA AUSTENITA
DIAGRAMA DE SCHAEFFLER
LOCALIZAÇÃO APROXIMADA DOS GRUPOS 
DIAGRAMA DE SCHAEFFLER
REGIÕES QUE APRESENTAM PROBLEMAS NA SOLDAGEM
PROBLEMAS NA SOLDAGEM
Na região 1 (ferríticos): crescimento de grãos
Na região 2: aparecimento da fase sigma
Na região 3 (austeníticos): fissuração à quente
Na região 4 (martensíticos): fissuração à frio
INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS
Essencialmente ligas binárias ferro-cromo com 12 a 18% Cr
Magnéticos e endurecíveis por têmpera
Maior resistência mecânica e duzeza
Baixa resistência a corrosão comparando com os ferríticos e austeníticos
Apresentam-se em três tipos:
Baixo Carbono (tipo turbina) – 0,15% C; 12% Cr
Médio Carbono (tipo cutelaria) – 0,70% C; 17% Cr
Alto Carbono (resistente ao desgaste) – 1,10% C; 17% Cr
MARTENSÍTICOS
2
1897
1966
T & R
 
 
Esferas, rolamentos, pistas, componentes
de válvulas.
13
276
759
Recozido
17Cr; 1,1C
440C
5
1690
1828
T & R
Cutelaria, rolamentos, intrumentos cirúrgicos.
20
414
724
Recozido
17Cr; 0,7C
440A
T & R
Uso geral para Tratamento térmico; orgãos de máquinas, veios de bombas, válvulas.
30
276
517
Recozido
12,5Cr; 0,15C
410
Aplicações típicas
Alongamento (%)
Tensão Cedência
Resistência à Tração (Mpa)
Estado
Composição Química
Designação da liga
INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS
São essencialmente ligas binárias ferro-cromo com 12 a 25% Cr
Sua estrutura mantém-se essencialmente ferrítica (CCC, do tipo ferro a) após os tratamentos térmicos normais
São relativamente baratos, porque não contêm níquel.
Boa resistência ao calor e à corrosão.
FERRÍTICOS
Aplicações a alta temperatura, aquecedores, câmaras de combustão
20
345
552
Recozido
25Cr; 0,20C
446
Uso geral, em que não se requer endurecimento, capotas de automóveis, equipamento para restaurantes.
25
345
517
Recozido
17Cr; 0,012C
430
Aplicações típicas
Alongamento (%)
Tensão Cedência
Resistência à Tração (Mpa)
Estado
Composição Química
Designação da liga
INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS
São essencialmente ligas ternárias ferro-cromo-níquel com 12 a 25% Cr e 7 a 20% Ni
Sua estrutura permanece austenítica (CFC, tipo ferro g) às temperaturas normais dos tratamentos térmicos.
A presença do níquel (CFC), permite que a estrutura CFC se mantenha à temperatura ambiente.
Tem elevada capacidade de deformação devido à sua estrutura CFC
Melhor resistência a corrosão do que os aços ferríticos e martensíticos
Não magnéticos
AUSTENÍTICOS
Se forem posteriormente soldados ou esfriados lentamente, a partir de temperaturas elevadas (de 870 a 600°C), pode ocorrer corrosão intergranular.
Essa corrosão pode ser diminuída até certo ponto através de:
Diminuição do teor de carbono para cerca de 0,03% C
Adição de elementos de liga como o nióbio (que se combina com o carbono da liga).
AUSTENÍTICOS
Estabilizado para soldadura; reservatórios de transporte de produtos químicos.
45
276
655
Recozido
18Cr; 10Ni; Cb (Nb) = 10x Cmin.
347
Estabilizado para soldadura; equipamento de processamento
45
241
621
Recozido
18Cr; 10Ni; Ti = 5x %Cmin.
321
Baixo carbono para soldadura; reservatórios químicos
55
269
559
Recozido
19Cr; 10Ni; 0,03C
304L
Equipamento de processamento químico e de alimentos.
55
290
580
Recozido
19Cr; 10Ni
304
Liga de elevada taxa de encruamento; aplicações estruturais
60
276
759
Recozido
17Cr; 7Ni
301
Aplicações típicas
Alongamento (%)
Tensão Cedência
Resistência à Tração (Mpa)
Estado
Composição Química
Designação da liga
INOX ENDURECÍVEIS POR PRECIPITAÇÃO
 Os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação têm baixos teores em carbono (inferior a 0,1%p), apresentando adições de cromo entre 12 e 18%p e de níquel entre 4 e 8%p A matriz metálica pode ser martensítica ou semi-austenítica (composta por austenita e martensita). Apresentam valores de Limite de Escoamento (limite 0,2) e de Limite de Resistência muito elevados após processamento térmico, na faixa de ultra alta resistência.
INOXIDÁVEIS DUPLEX
Os aços inoxidáveis duplex, com teores em cromo entre 18 e 30%p e em níquel entre 3 e 9%p; têm em geral adições de molibdênio. A sua matriz é composta por ferrita δ e austenita. Estes aços são mais resistentes à corrosão sob tensão que os aços inoxidáveis austeníticos mas menos que os aços inoxidáveis ferríticos. Por outro lado apresentam uma tenacidade superior à dos aços inoxidáveis ferríticos mas inferior à dos aços inoxidáveis austeníticos. Estas propriedades representam uma situação de compromisso útil em algumas aplicações.
DUPLEX
CHARPY INOX DUPLEX
PRECIPITAÇÃO DE CARBONETOS
A precipitação do carboneto de cromo (Cr23C6) se dá na faixa de 600o a 800oC, e em tempos relativamente curtos.
PRECIPITAÇÃO DE CARBONETOS
PRECIPITAÇÃO DE CARBONETO
PRÓXIMO À SOLDA EM AÇO AISI 304
CORROSAÕ INTERGRANULAR EM TUBO AISI 304
(linha de ácido nítrico diluído quente)
PARA EVITAR A PRECIPITAÇÃO
Usar aço de extra baixo carbono (ex: 304L)
 -inconveniente: custo mais alto
Usar aço estabilizado (ex: 321 e 347)
 -cuidados na soldagem: perda por volatilização
Usar AISI 316 com tratamento adequado
 -a precipitação acontece nos contornos das ilhas de ferrita
CORROSÃO SOB TENSÃO
Ocorre quando o material se encontra sob a ação simultânea de um meio corrosivo específico (ex: cloretos no caso do inox) e de uma tensão mecânica de tração (devido à cargas aplicadas, ou oriundas de tensões residuais de processamento, inclusive soldagem).
As trincas são ramificadas e tanto inter quanto transgranulares.
CORROSÃO SOB TENSÃO