125442_transparência AÇOS INOXIDÁVEIS

Prévia do material em texto

�
IPUC – Departamento de Engenharia Mecânica
AÇOS INOXIDAVEIS
1-Introdução
Os aços inoxidáveis(CRES) são um grupo de ligas especiais desenvolvidas primariamente para resistir à corrosão.Outros aspectos desejáveis podem incluir excelente conformabilidade, alta tenacidade a baixas e temperatura ambiente e boa resistência a oxidação e fluência em temperaturas elevadas.
A corrosão pode ser considerada como um ataque gradual e contínuo de metal por parte do meio circunvizinho. A corrosão não passa de uma atividade eletroquímica. É a deterioração que ocorre, quando um material reage com o meio ambiente. A corrosão pode ser uniforme ou localizada macroscópica (galvânica, erosão, “pitting”, esfoliação e lixiviação seletiva) ou localizada microscópica (intergranular e sob tensão).
Os principais fatores a considerar na seleção de um material para resistir à corrosão são os seguintes:
sua taxa de corrosão nas condições de trabalho
suas propriedades mecânicas e físicas 
a possibilidade de fabricação por métodos como soldagem, rebitamento sem criar suscetibilidade à corrosão;
disponibilidade e custo do material( incluindo custos de instalação e de manutenção). 
 
2-Proteção a Corrosão:
Passividade é a propriedade típica de certos metais de permanecerem inalterados no meio circunvizinho. 
Fatores de que depende a passividade dos aços resistentes a corrosão:
Composição Química- O cromo é o elemento mais importante ( Figura 1)
Condições de Oxidação- Meio oxidante tende a tornar passiva uma determinada liga. Ácido nítrico. A cobertura passiva pode ser comprometida quando exposta à altas concentrações de cloreto.
Suscetibilidade à corrosão localizada – 
Suscetibilidade a corrosão intergranular- teor de carbono, granulação do aço, deformação a frio, elementos de liga e evitar tempo de permanência dentro da faixa crítica
3- Classificação dos Aços Inoxidáveis:
Há 4 classes de aços inoxidáveis e uma quinta que é observada pelo seu endurecimento.
Martensíticos, com 12-17%Cr e 0,1 a 1,0%C
Ferromagnéticos; podem ser trabalhados a quente e a frio, boa resistência à corrosão ao tempo, à ação da água e ácidos oxidantes (Tabela)
Ferríticos, 	com 15-30%Cr , baixo C , sem Ni e eventuais Mo,Nb e Ti 
Ferromagnéticos; podem ser trabalhados a quente e a frio, boa resistência à corrosão ao tempo, à ação da água e ácidos oxidantes e gases sulfurosos (Tabela)
Austeníticos com 18-25%Cr , 8-20%Ni e baixo C.
Não magnéticos, não endurecíveis por têmpera e sim por encruamento, boa trabalhabilidade. Exemplo- 301, 302,303,308 e 309.
Tratamento térmico: solubilização, alívio de tensões , nitretação 
Duplex 
PH( “precipitation hardening”) 
Aços Inoxidável Martensítico
São austeníticos na faixa de 950–1000°C e se transformam em martensita no resfriamento. São temperáveis em ar mesmo em seções espessas o que os torna difíceis de amaciar. São usualmente revenidos para obter uma boa combinação de resistência mecânica, dutilidade e tenacidade. São susceptíveis de endurecimento por precipitação.Podem ser divididos em baixo e elevado carbono.
As Figuras 2 e 3 mostram o domínio da austenita em cortes verticais do sistema Fe-C-Cr. Para máxima resistência, o aço deve ser totalmente austenítico à temperatura de solubilização ( 1050°C), resultando uma estrutura completamente martensítica após resfriamento ao ar( qualquer teor de ferrita delta abaixa a resistência mecânica).Os elementos mais eficazes são os alfagêneos como o Mo e V. 
A Tabela quantifica as influências dos elementos sobre a formação de ferrita-delta. 
	Elemento
	Variação na ferrita delta ( adição de 1%)
	N
	-220
	C
	-210
	Ni
	-20
	Co
	-7
	Cu
	-7
	Mn
	-6
	Si
	+6
	Mo
	+5
	Cr
	+14
	V
	+18
	Al
	+54
 
Os efeitos alfagêneos e gamagêneos foram analisados por Schaeffler e Schneider através dos equivalentes de Cr e Ni (Figura 4 ).
Resistência ao Revenimento do Aço 0,1%C-12%Cr
O revenimento do aço 0,1%C-12%Cr não ligado apresenta um retardamento do amaciamento devido à precipitação do carboneto Cr7C3 e de uma fase do tipo Cr2(CN). Do ponto de vista da resistência à corrosão e tenacidade os melhores resultados se obtêm fazendo o revenimento à temperatura mais alta possível. Se, além disso, se necessita de alta resistência mecânica , então deve-se aumentar a resistência ao revenimento pela adição de Mo e V.
Os principais critérios de projeto dos aços inoxidáveis 12%Cr de alta resistência podem ser assim resumidos:máxima resistência ao revenimento, ausência de ferrita-delta,temperatura Mf acima da temperatura ambiente e temperatura A1 tão alta quanto possível.
Os principais usos destes aços se encontram na indústria química e petroquímica, motores de turbina a gás, usina termoelétricas, componentes de turbinas ( pás, compressores e discos), componentes de motores e estruturas de avião.
AÇOS INOX MARTENSÍTICOS de C e Cr Elevados
O aumento do teor de carbono eleva a resistência à tração pelo aumento da fração volumétrica de carbonetos com conseqüente necessidade de temperaturas de austenitização mais altas, diminuição na tenacidade e na soldabilidade do aço. São usados em bombas e válvulas de refinarias de petróleo, engrenagens, mancais, válvulas de agulha.
O teor mais elevado de carbono pode causar a precipitação do carboneto Cr23C6 nos contornos de grão da austenita levando à corrosão por “pits”.
Aços com carbono 0,6-1% são usados em lâminas de barbear, rolamentos de esfera, instrumentos cirúrgicos, etc.
Uma outra possibilidade na variação de composição química dos aços inox martensíticos é manter o carbono baixo e aumentar o teor de cromo(16-17%).Isto é feito nas aplicações em que se exige maior resistência à corrosão( atmosferas marinhas e ambientes de água salgada).
Os aços inoxidáveis de transformação controlada são austeníticos passíveis de serem transformados em martensita através de um tratamento térmico a baixa temperatura. Após a formação de martensita, o aço ainda poderia sofrer um aumento adicional de sua resistência mecânica através de tratamento térmico de endurecimento por precipitação aplicado à martensita. O elemento de liga mais utilizado para este fim é o cobre em teores de até 2% ( Figura página 41).
O recozimento da austenita a 700°C provoca substancial precipitação de carboneto do tipo M23C6 removendo carbono e cromo da austenita. Isto , por sua vez , eleva a temperatura Mi , de modo que , ao ser resfriado até a temperatura ambiente, o aço sofrerá a transformação martensítica. O processo de precipitação do carboneto M23C6 é auxiliado pela presença de ferrita delta, pois as interfaces austenita/ferrita delta são locais preferidos de nucleação.
O trabalho a frio pode elevar bastante a temperatura Mi do aço e, portanto, pode ser empregado para transformar a austenita e martensita. Não é um processo usualmente empregado porque é difícil assegurar uma transformação uniforme ao longo de todo o componente, exceto no caso de chapas e arames.
O processo TRIP de obtenção de aços de alta resistência mecânica aliada a uma boa dutilidade se baseia no fato de que, quando a martensita é formada durante a deformação plástica, a taxa de encruamento cresce e isto aumenta a dutilidade uniforme , antes de se dar a instabilidade plástica.No primeiro processo , a composição do aço é ajustada de modo que ele seja austenítico à temperatura ambiente e seu Md se situe acima desta temperatura, passando por grandes reduções ( acima de 80%) na faixa de 250-550°C. Esta deformação eleva o Mi e Md , mas a austenita ainda é estável até a temperatura ambiente. Impondo-se , agora, uma nova deformação à temperatura ambiente, ocorrerá a transformação martensítica. 
O segundo método exige que o aço contenha formadores de carbonetos e Mi e Md abaixo da temperatura ambiente. Após solubilização, o aço está na condição austenítica e é então submetidoa tratamento termomecânico ( 80% de deformação a 250 –550°C). Isto provoca a precipitação de carbonetos, com conseqüência elevação de Mi e Md . Md chega a um valor acima da temperatura ambiente. Nova deformação plástica a esta temperatura causará a formação de martensita.
AÇOS INOXIDÁVEL FERRÍTICO
Este grupo de aços inoxidáveis contém de 14 a 27%Cr e outros elementos de liga em teor variável. Apresentam menor resistência à corrosão , menor conformabilidade e tenacidade que os inox austenítico, mas têm a vantagem de menor preço. A soldagem destes aços apresenta dificuldades : formação de austenita e martensita com o resfriamento; utilizar aço estabilizado ao Nb e Ti para evitar crescimento de grão na ZTA e processo TIG/MIG.
Estes aços são resistentes a atmosferas urbanas e rurais e pouco resistentes a atmosferas marinhas e industriais( cloretos presentes), são sensíveis à corrosão intergranular( acima de 900°C).
 AÇOS INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO
É a série mais comum na seleção dos aços inoxidáveis. Estes aços apresentam teores elevados de níquel.A adição de níquel a aços 18%Cr amplia o domínio da austenita com dois efeitos sobre a microestrutura.
 . aumenta a quantidade de austenita na temperatura do tratamento de solubilização( a baixos teores de níquel esta austenita pode transformar-se em martensita)
 
 . abaixa a temperatura Mi, sendo suficiente cerca de 8% Ni para que essa fique abaixo da temperatura ambiente. O aço se manterá , então, austenítico à temperatura ambiente ( Figura página 52 ).Observa-se que, para cerca de 18%Cr, um teor mínimo de níquel (em torno de 8%) é exigido para manter uma estrutura inteiramente austenítica.A transformação da austenita em martensita ocorre em ligas com menor teor de níquel para as quais Mi é maior que a temperatura ambiente ou após tratamento sub-zero em ligas com Mi menor que a temperatura ambiente.
Os inox austeníticos são muito resistentes à corrosão em vários meios, em especial à corrosão atmosférica exceto atmosferas marinhas pela presença de cloretos. Os cloretos penetram através da película passiva e causam corrosão por pontos(pitting). A adição de molibdênio melhora à corrosão dos inox austeníticos em geral e em particular na presença de cloretos. A presença de ferrita delta e martensita é prejudicial à corrosão.
A suscetibilidade dos inox austeníticos à corrosão sob tensão é grande em soluções aquecidas de cloretos. A fratura transgranular clássica , induzida por cloretos na corrosão sob tensão, não ocorre nos inox ferríticos, evidenciando a resistência da ferrita delta a este tipo de corrosão. 
 
 
 
Av. Dom José Gaspar, 500 - Fone: 3319-4260 - Fax: 3319-4224 
 Caixa Postal 1.686 mecanica@pucminas.br
CEP 30535-610 - Belo Horizonte - Minas Gerais - Brasil
_1254897887.unknown
_1254898023.unknown