Aços inoxidáveis

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Parte I: METALURGIA FÍSICA DOS AÇOS INOXIDÁVEIS 
 
I.1. INTRODUÇÃO 
 
Os aços inoxidáveis podem ser definidos como sendo ligas ferrosas com teor de 
cromo igual ou superior a 12% (em peso) e com teor de carbono “limitado”. O cromo é o 
elemento que confere resistência à corrosão ao aço inox, pois, na presença de oxigênio, 
forma uma camada superficial muito fina, aderente e protetora, de óxido de cromo (Cr2O3). 
O mecanismo de proteção do aço inoxidável por essa película de óxido é chamado de 
“passivação”. Os elementos molibdênio, níquel e nitrogênio, dissolvidos em solução sólida, 
expandem a faixa de passividade e tornam o inox mais resistente à corrosão. 
Ensaios empíricos determinaram que o a adição de 12%Cr às ligas ferrosas as 
torna imunes à corrosão atmosférica. Em teores iguais ou superiores a 24%, o cromo 
também confere excelente resistência à oxidação em altas temperaturas. É preciso dizer 
que estes ensaios foram realizados em ambientes de baixa agressividade. 
Consiste em grave erro pensar que os aços inoxidáveis são imunes a todos os tipos 
de corrosão. Sob certas condições severas de serviço (meios agressivos, temperaturas 
elevadas, presença de tensões trativas, etc.), o filme de cromo pode ser dissolvido ou se 
romper localmente e não mais se reconstituir. Alguns tipos de corrosão que podem ocorrer 
nos aços inoxidáveis são enumerados a seguir: 
- Corrosão generalizada ou uniforme – quando o filme de óxido de cromo é 
uniformemente dissolvido em um meio agressivo; 
- Corrosão localizada: 
 2 
- Corrosão por pites – formação de pequenos pontos (pites) de 
corrosão no material (figura 1); 
- Corrosão em frestas ou corrosão por crévice – ocorre em arestas, 
junções rebitadas ou aparafusadas e juntas soldadas sem 
penetração total (figuras 2(a-b)). A corrosão por crévice nos aços 
inoxidáveis ocorre devido à formação de uma pilha de 
concentração. A região interna da fresta fica em contacto com uma 
maior concentração de íons, deixando a região na mais externa da 
fresta preferencialmente anódica; 
- Corrosão sob tensão – tipo de corrosão em que o material sofre 
quando está em um meio agressivo e submetido a tensões trativas; 
- Corrosão intergranular – o filme de óxido de cromo é interrompido 
na região do contorno de grão, por motivo que veremos mais tarde. 
 
 
Figura 1: Corrosão por pites em aço inoxidável AISI 304. 
 3 
 
 
Figura 2: Exemplos de corrosão por frestas: (a) Junta aparafusada, mostrando o local 
preferencial para corrosão; (b) junta soldada sem penetração total. 
 
O percentual de carbono nos aços inoxidáveis deve ser limitado, uma vez que o 
carbono combina-se facilmente com o cromo, retirando-o de solução sólida para formar 
carbonetos. Dessa forma o carbono torna-se um elemento prejudicial à resistência à 
corrosão do aço inox. Os aços inoxidáveis martensíticos são os que contém teor de 
carbono mais elevado (até 1,5%, dependendo do tipo) e são, por isso, a família que 
apresenta a menor resistência à corrosão dentre os inox. Recentemente, aços inoxidáveis 
supermartensíticos, contendo baixos teores de carbono e adições de Ni e Mo, com 
melhores resistências à corrosão, têm sido desenvolvidos 
 
Acabamento superficial e tratamentos de passivação 
 
 O acabamento da superfície é um dos fatores importantes para a resistência à 
corrosão dos produtos de aço inoxidável. O filme passivo de óxido de cromo, mesmo 
existindo, não adquire boa uniformidade em regiões com defeitos de superfície aberta 
 4 
(arranhões, esfoliação,...). Quanto menor a rugosidade superficial mais uniforme é o filme 
passivo formado e mais nobre é o produto. 
 Em regiões contaminadas com ferro ou aço carbono o filme protetor é também 
heterogêneo. São nessas regiões contaminadas que normalmente começam os 
problemas de corrosão. A contaminação pode ser conseqüência da utilização de linhas de 
fabricação compartilhadas entre aços inoxidáveis e aços comuns, ou mesmo devido a 
processos de fabricação utilizando ferramentas de outros tipos de aço no ambiente 
industrial. Os chamados tratamentos de passivação são tratamentos químicos que têm 
como principal objetivo limpar e eliminar a contaminação existente na superfície dos aços 
inox, criando as condições para o desenvolvimento de uma camada passivante bastante 
uniforme. Para aços austeníticos (série 300) e ferríticos com %Cr ≥ 17% utiliza-se uma 
solução de ácido nítrico a 20%, a uma temperatura na faixa de 50-60oC. Nos aços 
inoxidáveis martensíticos é utilizada uma solução de ácido nítrico a 20% com dicromato de 
sódio (2%), na faixa de 50-60oC, ou, alternativamente, uma solução de ácido nítrico a 50% 
na mesma temperatura. O tempo de tratamento gira em torno de 30 minutos. 
 
Tipos de aços inoxidáveis: 
 
Os principais tipos de aços inoxidáveis são: 
- Martensíticos 
- Ferríticos 
- Austeníticos 
- Duplex (austeno-ferríticos) 
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- Aços inoxidáveis de transformação controlada 
- Ligas austeníticas fundidas de alto níquel e alto cromo para altas 
temperaturas (aços das séries HK e HP) 
 
Elementos Ferritizantes x Elementos Austenitizantes 
 
Os elementos de liga frequentemente adicionados nos aços inoxidáveis podem ser 
divididos em austenitizantes (ampliam o campo austenítico no diagrama de fases) e 
ferritizantes (ampliam o campo de estabilidade da ferrita). 
 
 
 
Austenitizantes Ferritizantes 
 
 
 
 C, N, Ni, Cr, Mo, Si, Nb 
 X 
 Mn, Co,Cu Al, W, Ti 
 
 
 
 
Diagrama Fe-Cr e a Influência do Carbono 
 
 Um dos diagramas mais importantes para o estudo dos aços inoxidáveis é o 
diagrama Fe-Cr, mostrado na figura 3. Neste diagrama podem ser ressaltadas duas 
características importantes: a lupa austenítica (campo de estabilidade da austenita) e o 
 6 
campo de estabilidade da fase sigma (σ), um composto rico em cromo, muito duro e frágil, 
que pode ocorrer nos inoxidáveis ferríticos e austeníticos mais ricos em cromo. 
 
 
 
 
Figura 3: Diagrama Fe-Cr. (fonte: Chiaverini [1]). 
 
 
 A adição de carbono ao sistema Fe-Cr provoca a ampliação do campo austenítico. 
Esse efeito é mais pronunciado no intervalo de 0 a 0,6%C. Na figura 4 são comparados os 
campos austenítico sem carbono e com adição de 0,6%C. A figura 5 mostra o efeito 
gradativo da adição de carbono até 0,4%. Além do aumento da lupa austenítica o carbono 
também provoca o surgimento de campos de estabilidade de carbonetos de cromo no 
diagrama, tais como Cr3C, Cr23C6 e Cr7C3 (K1, K2 e K3, respectivamente). A formação de 
 7 
carbonetos de cromo, especialmente do tipo Cr23C6, provoca o empobrecimento localizado 
de Cr na matriz e a conseqüente perda de resistência à corrosão. Esse problema pode ser 
encontrado nos aços ferríticos, martensíticos, austeníticos e duplex, conforme veremos, 
quando submetidos a diferentes faixas de temperatura. O leitor deve se lembrar neste 
momento que a definição de aço inoxidável apresentada no início deste capítulo inclui o 
termo “carbono limitado”. Para ilustrar a importância deste detalhe podemos citar o 
exemplo do aço feramenta ASTM D2, que contém cerca de 12%Cr, mas, por conter 2%C, 
não é classificado como aço inoxidável. A estrutura deste aço, no estado temperado e 
revenido, contém carbonetos grosseiros de cromo que conferem resistência ao desgaste, 
mas diminuem a resistência à corrosão do aço porque retiram o cromo de solução sólida. 
 
 
Figura 4: Efeito do carbono em aumentar o campo austenítico (adaptado de Columbier 
[2]). 
 8 
 
Figura 5: Influência do %C no diagrama Fe-Cr: 
(a) %C = 0,05% (b) %C = 0,10% (c) %C = 0,20% (d) %C = 0,4% 
(Fonte: Columbier [2]). 
 
 9 
I.2. AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS 
 
Os aços inoxidáveis martensíticos possuem composição química balanceada, de 
modo a serem austeníticos por volta de 1000oC – 1100oC. Contendo pelo menos 12%Cr e 
%C≥0.1%, esses aços possuem boa temperabilidade.No resfriamento ao óleo, e até 
mesmo ao ar, a austenita não se transforma em ferrita. O aço se transforma em martensita 
quando cruza as temperaturas Mi e Mf, que devem estar acima da temperatura ambiente. 
 
 
Figura 6: Diagramas esquemáticos, mostrando como um aço 13%Cr-0,2C é martensítico 
na temperatura ambiente (adaptado de Colombier e Hochmann [2]). 
 
 Para se entender a diferença entre os aços ferríticos e os martensíticos é preciso 
entender o diagrama Fe-Cr e a influência crucial que o carbono exerce sobre ele. O 
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carbono, como elemento austenitizante, aumenta a lupa austenítica desde que adicionado 
em teores até 0,60%. Assim, observando-se a figura 5, um aço com 0,10%C pode ter no 
máximo 13%Cr para garantir uma estrutura austenítica a cerca de 1050oC e martensítica 
no resfriamento. Por outro lado, um aço de mais alto carbono (0,4% por exemplo) pode ter 
um teor de cromo um pouco mais alto (cerca de 16%), que ainda assim será martensítico 
após o resfriamento. É importante que se aumente o teor de cromo ao se aumentar o teor 
de carbono do aço, pois quanto mais alto o carbono menor a resistência à corrosão. 
Entretanto, há um limite para o teor de cromo, imposto pelas próprias fronteiras do campo 
austenítco no diagrama Fe-Cr, para o teor de carbono considerado. 
 A tabela I mostra as composições dos principais graus comerciais de aços 
inoxidáveis martensíticos. 
 
Tabela I: Composições químicas dos principais graus de aços inoxidáveis martensíticos. 
Tipo (AISI) %C %Cr %Mn %Si %Mo %Ni 
410 0,15 máx. 11,5 – 13,5 1,0 máx. 1,0 máx. - - 
420 > 0,15 12 – 14 1,0 máx. 1,0 máx. - - 
440A 0,60 – 0,75 16 – 18 1,0 máx. 1,0 máx. 0,75 - 
440B 0,75 – 0,95 16 –18 1,0 máx. 1,0 máx. 0,75 - 
440C 0,95 – 1,20 16 -18 1,0 máx. 1,0 máx. 0,75 - 
431 0,20 máx. 15 -17 1,0 máx. 1,0 máx. - 1,25 – 2,5 
 
 Seguindo pela tabela, do aço inox 410 ao 440C, nota-se que o teor de carbono 
aumenta e com isso aumentam a resistência mecânica e a temperabilidade. Por outro 
lado, a resistência à corrosão diminui quando se aumenta o teor de carbono, apesar do 
aumento proposital do teor de cromo. 
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A grande maioria dos aços inox martensíticos não contém níquel, pois este é um 
elemento caro e, conforme visto, ele não é necessário para garantir a estrutura 
martensítica. Há, entretanto, um pequeno subgrupo de aços martensíticos em que o níquel 
é usado em substituição parcial ao carbono para garantir a estrutura austenítica a 1050oC. 
O teor de níquel adicionado não deve exceder certos limites (digamos 3 a 4%), de modo a 
não colocar a temperatura Mf abaixo da temperatura ambiente. Os aços martensíticos ao 
níquel têm melhor resistência à corrosão do que os demais, pois têm uma relação 
%Cr/%C alta, enquanto a estrutura martensítica é garantida pelo níquel, elemento que não 
diminui a resistência à corrosão. Um exemplo típico deste tipo de aço é o inox AISI 431 
apresentado na tabela I. 
 As principais características dos aços inoxidáveis martensíticos são a elevada 
resistência mecânica, o baixo custo, a baixa resistência à corrosão e a conformabilidade 
plástica a frio limitada. Obviamente, estas são características genéricas que se verificam 
na comparação com as demais famílias de aços inox. Dentro da família dos martensíticos, 
entretanto, essas características podem mudar de acordo com a composição química e 
com o tratamento realizado. 
 
Tratamentos Térmicos 
 
 Recozimento para usinagem: Quando se deseja preparar o material para 
usinagem deve-se realizar um recozimento para produzir uma estrutura de ferrita com 
carbonetos grosseiros e esferoidizados. Há pelo menos três tipos de recozimento que 
podem ser aplicados em aços inox martensíticos: (1) recozimento subcrítico: 
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aquecimento na faixa de 650-750oC; (2) recozimento pleno: aquecimento até 850oC 
seguido de resfriamento lento no forno até 600oC e resfriamento ao ar a partir desta 
temperatura e (3) recozimento isotérmico: aquecimento até cerca de 850oC seguido de 
resfriamento lento até 700oC e permanência nesta temperatura por cerca de 4 horas. 
Estes dois últimos tratamentos fornecem durezas mais baixas do que o primeiro (na faixa 
de HRB75 a HRC25, dependendo do aço). 
 
 Têmpera: A temperatura ideal de têmpera varia de aço para aço, mas situa-se na 
faixa de 950 a 1200oC. A tabela II apresenta os valores recomendados pela norma 
brasileira NBR 6214 [3]. 
 
Tabela II: Faixas de temperatura recomendadas para têmpera de aços inoxidáveis 
martensíticos (norma NBR 6214 [3]). 
Tipo (classificação AISI) Temperatura de têmpera (oC) 
410 930 – 1010oC 
420 980 – 1040oC 
440 A 1010 – 1065oC 
440 B 1010 – 1065oC 
440 C 1010 – 1065oC 
431 980 – 1065oC 
 
A temperatura de têmpera é selecionada para fornecer dureza máxima ao 
produto temperado. A utilização de temperaturas superiores às da faixa indicada podem 
provocar o crescimento excessivo do grão austenítico e também o aparecimento de ferrita 
delta, o que faz a dureza cair. Por outro lado, temperaturas inferiores às especificadas não 
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são suficientes para homogeneizar a microestrutura e dissolver a quantidade máxima de 
carbonetos que estão presentes no material recozido. 
Recomenda-se o aquecimento lento até a temperatura de têmpera para se evitar 
tensões térmicas e o trincamento do material. Peças de grande seção devem ser pré-
aquecidas à cerca de 700oC e depois levadas à temperatura de têmpera. O tempo de 
encharque é uma variável importante, que depende muito tamanho da peça. Segundo a 
norma NBR 6214 (“Tratamentos Térmicos de Aços Inoxidáveis”) o tempo de encharque 
deve ser de 3 a 5 minutos por 2,5mm de espessura da seção. O meio de resfriamento 
pode ser o óleo ou o ar, sendo este último mais utilizado em peças pequenas. 
 
Revenido: O revenido dos aços inoxidáveis martensíticos pode ser feito nas 
seguintes faixas de temperatura: 
- 200 – 350oC, quando se desejar elevada resistência mecânica; ou 
- 600 – 700oC, quando se desejar elevadas ductilidade e tenacidade, em 
detrimento da dureza e resistência mecânica. 
O revenido na faixa de 400 e 600oC não deve ser realizado por que provoca 
perda acentuada de resistência à corrosão e queda da tenacidade (fragilidade do 
revenido). A perda de resistência à corrosão é obviamente associada à precipitação de 
carbonetos, que torna a matriz empobrecida em cromo. Embora a precipitação de 
carbonetos finos já aconteça nas baixas temperaturas de revenido (250-350oC), a 
precipitação de carbonetos mais ricos em cromo (Cr23C6) só significativamente ocorre a 
partir de 400oC. Obviamente, esses carbonetos estão presentes também no revenido a 
600o-700oC (fig. 7). Entretanto, nessa faixa de temperaturas o cromo pode difundir na 
matriz e eliminar os gradientes de composição e, dessa forma, restituir a boa resistência à 
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corrosão do aço. Isto é valido para os aços AISI 410, 420 e 431. Nos aços 440 (A, B e C), 
devido à relação Cr/C muito baixa, a faixa superior de temperaturas de revenido (600 – 
700oC) não é recomendada. 
 
 
Figura 7: Microestrutura do aço inox AISI 420 revenido a 650oC. 
 
 
 
Mecanismos de Aumento da Resistência dos Aços Inox Martensíticos 
 
Endurecimento Secundário: Algumas mudanças na composição química têm sido 
propostas na literatura e adotadas pelos fabricantes com o intuito de aumentar ainda mais 
a resistência mecânica dos aços inox martensíticos. A adição dos elementos molibdênio e 
vanádio, por exemplo, é feita com o intuito de provocar o endurecimento secundário 
durante o revenido. Este fenômeno se deve à precipitação de carbonetos e carbonitretos 
 15 
finos do tipo M2X (estequiometria (Cr,Mo,V)2(C,N)). Com a adição de molibdênio ou 
vanádio esses precipitados, que efetivamente endurecem, tornam-se mais estáveis e a 
sua substituição por carbonetos mais grosseiros do tipo M23C6 é retardada. Isso provoca o 
o endurecimento secundário, tal como mostrado nas figura 8 para adiçõesde molibdênio 
até 3%. 
 
Figura 8: Efeito do molibdênio na curva de revenido de um inox martensítico com 12%Cr. 
(Fonte: Pickering [4] ). 
 
 Uma intensificação do endurecimento secundário, atribuído aos precipitados do tipo 
M2X, pode ser ainda conseguida adicionando-se nitrogênio ao aço. 
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 Aços inoxidáveis martensíticos endurecíveis por precipitação: Alguns 
elementos podem ser adicionados para provocar reações de precipitação nos inoxidáveis 
martensíticos. Esta precipitação deve ocorrer num tratamento de envelhecimento (ou 
revenido). Assim, podem ser citadas as adições de Cu (3 a 4%), Al ou Ti. A tabela III 
apresenta alguns graus comerciais desses aços martensíticos endurecíveis por 
precipitação. Note-se que o teor de níquel desses aços é mais elevado e que o carbono é 
baixo, o que deve lhes garantir boa resistência a corrosão. 
 
Tabela III: Aços inoxidáveis martensíticos endurecíveis por precipitação: 
Aço %C %Mn %Si %Cr %Ni %Mo %Al %Cu %Ti %Nb 
17-4PH* 0,04 0,30 0,60 16,0 4,2 - - 3,4 - 0,25 
15-5PH* 0,04 0,30 0,40 15,0 4,2 - - 3,4 - 0,25 
Custom 450** 0.03 0,25 0,25 15,0 6,0 0,8 - 1,5 - 0,3 
Stainless W*** 0,06 0,50 0,50 16,75 6,25 - 0,2 - 0,8 - 
 
* 17-4PH e 15-5PH são marcars registradas da Armco Steel Corporation. 
** Custom 450 é marca registrada da Carpenter Technology Corporation. 
*** Stainless W é marca registrada da Unied States Steel Corporation. 
 
 Outra opção de aumento de resistência pela introdução de reações de precipitação 
pode ser a adição de Mo em teores acima de 3%. Neste caso deve ser também 
adicionado Co que diminui a tendência ferritizante sem abaixar Mi e Mf. Com o aumento do 
teor de Mo, seu efeito de endurecimento passa a ser também devido à formação de um 
intermetálico do sistema Mo-Cr-Co (fase R), e não mais somente aos carbonitretos M2X. O 
envelhecimento, neste caso pode ser feito em temperaturas da ordem de 600 a 650oC. 
 
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Aços inoxidáveis supermartensíticos: Para melhorar as propriedades mecânicas, a 
resistência à corrosão e soldabilidade dos aços inoxidáveis martensíticos convencionais, 
foram adicionados Ni e Mo, e reduzido drasticamente o teor de carbono. 
 Dependendo do tratamento térmico ou termomecânico, a microestrutura pode 
conter, além de martensita, quantidades minoritárias de austenita e ferrita (principalmente 
nos graus mais ligados ao Cr e Mo). A tabela IV apresenta três das primeiras composições 
de aços supermartensíticos experimentadas. 
 
Tabela IV: Aços inoxidáveis supermartensíticos. 
 
 
 Os aços supermartensíticos são mais baratos e podem apresentar resistência 
mecânica superior à dos aços duplex e superduplex, não apresentando, porém, a mesma 
resistência à corrosão destes. 
 
II.3. AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS 
 
 A tabela V apresenta as composições químicas dos principais graus comerciais de 
aços inoxidáveis ferríticos. 
 
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Tabela V: Graus comerciais de aços ferríticos. 
Tipo %C (máx) %Si (máx) %Mn (máx) %Cr %Al %Mo Outros 
405 0,08 1,0 1,0 11,5 - 14,5 0,1 – 0,3 - - 
409 0,08 1,0 1,0 10,5 - 11,8 - - ∼0,50%Ti, até 0,5%Ni 
430 0,12 1,0 1,0 16 - 18 - - - 
430Ti 0,12 1,0 1,0 16 - 18 - - ∼0.50%Ti 
430Nb 0,12 1,0 1,0 16 - 18 - - ∼0,50%Nb 
442 0,20 1,0 1,0 18 - 23 - - - 
444 0,025 1,0 1,0 17,5 - 19,5 - 1,8 – 2,5 Até 1,0%Ni 
446 0,20 1,0 1,0 23 - 27 - - - 
 
 Até porque possuem uma relação %Cr/%C maior, os aços inoxidáveis ferríticos 
apresentam melhor resistência à corrosão do que os martensíticos em geral. Neste 
quesito, em muitas situações, são também comparáveis ou mesmo superiores aos aços 
austeníticos. A diminuição do teor de carbono, o aumento do teor de cromo e a adição de 
Mo aumentam a resistência à corrosão dos aços inox ferríticos em diversos meios. 
 Entretanto, os inoxidáveis ferríticos têm como principais desvantagens em relação 
aos austeníticos a mais baixas ductilidade e tenacidade e as sérias dificuldades 
encontradas nos processos de soldagem. Essas características podem ser atribuídas aos 
seguintes fenômenos de fragilização: 
 - Fragilização a 475oC; 
 - Fragilização por fase sigma; 
 - Crescimento de grãos; 
 - Sensitização e fragilização devido a elementos intersticiais. 
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Fenômenos de Fragilização dos Aços Inox Ferríticos 
 
 Fragilização a 475oC: Este tipo de fragilização ocorre devido à precipitação de uma 
fase α’ muito rica em cromo, que endurece e fragiliza o aço. De acordo com Grobner [5], a 
precipitação de α’ ocorre por um mecanismo de nucleação e crescimento nas ligas 
contendo mais baixo Cr (14% a 18%). Em ligas com mais alto cromo (27% a 39%) a 
precipitação de α’ ocorre por decomposição spinoidal, ou seja, a ferrita se decompõe em 
uma ferrita pobre e outra rica em cromo (α’), inicialmente sem interface definida entre as 
duas regiões. O intervalo de formação de α’, embora dependa do teor de cromo, pode ser 
considerado como sendo na faixa de 370oC a 540oC, sendo a cinética mais rápida na 
temperatura de 475oC. Em aços com 18%Cr, por exemplo, observou-se [5] que a 
fragilização ocorre no intervalo de 371oC a 482oC. Com relação à composição química, o 
aumento do teor de cromo, a presença de elementos intersticiais e dos elementos Mo e Ti 
aceleram a formação de α’. 
 
 Fragilização por fase sigma: Ocorre quando o aço ferrítico é aquecido no intervalo 
de 500 a 800oC. Nesta faixa de temperaturas forma-se a fase sigma, um composto 
intermetálico rico em cromo muito duro e frágil. A figura 9 mostra em detalhe os campos 
de estabilidade das fases σ e α’. 
 20 
 
Fig. 9: Campos de estabilidade de σ e α’ no diagrama Fe-Cr. (Fonte: Grobner [5] ). 
 
 Um aço ferrítico que tenha sido fragilizado por fase sigma pode ser regenerado se 
for tratado a cerca de 850oC (50oC acima da faixa crítica) e resfriado rapidamente. Mais 
uma vez, os aços de mais alto cromo são os mais susceptíveis a esse tipo de fragilização. 
Observa-se que a cinética de precipitação da fase sigma é mais rápida do que a de 
formação de fase α’. 
 Crescimento de Grãos: Os aços inoxidáveis ferríticos têm uma forte tendência ao 
crescimento de grãos, o que se deve ao fato de não experimentarem nenhuma 
transformação de fase no estado sólido. As transformações de fase do tipo γ→α ou γ→P, 
que ocorrem nos aços ao carbono e baixa liga são mecanismos “naturais” de refino de 
 21 
grão, visto que a partir do contorno de um único grão austenítico podem surgir vários 
núcleos de ferrita e perlita. Os aços inoxidáveis ferríticos não dispõem deste mecanismo 
natural de refino de grãos, pois são ferríticos desde que se solidificam. 
 Os fabricantes de aços inoxidáveis ferríticos costumam contornar este problema, 
refinando o grão ferrítico por processos de deformação e recristalização. Além disso, 
podem ser adicionados Ti e/ou Nb, elementos formadores de carbonetos finos que 
retardam o crescimento de grãos. 
 Por outro lado, na soldagem, o problema do crescimento de grãos torna-se grave e 
de difícil solução. No metal de solda e na ZTA próxima a ele os grãos ferríticos crescem 
muito e a tenacidade fica proibitivamente baixa. As adições de Ti ou Nb no metal de base 
e no metal de adição e a utilização de procedimentos especiais de soldagem são medidas 
que podem ser usadas para minimizar o problema, conforme será visto posteriormente. 
 
 Sensitização e fragilização devido a elementos intersticiais: Quando um aço 
inox ferrítico grau comercial é aquecido em temperaturas superiores a 900oC, ocorre a 
precipitação de carbonetos, nitretos e carbonitretos de cromo nos contornos dos grãos. 
Esse tipo de sensitização provoca a fragilização do material e pode torná-lo susceptível à 
corrosão intergranular. O aço inoxidável ferrítico sensitizado deve ser recozido na faixa de 
650 a 850oC, pois nesta temperatura o cromo é capaz de se difundir na estrutura ccc da 
ferrita e, dessa forma, os gradientes de composição química são eliminados. Entretanto, 
como esse tratamento não dissolve osprecipitados intergranulares, o efeito fragilizante 
deles não é eliminado. 
A adição de Nb ou Ti aos aços ferríticos, além de minimizar o problema do 
crescimento de grãos, também serve para evitar a corrosão intergranular. Entretanto, os 
 22 
aços estabilizados ao Ti podem ser susceptíveis à corrosão em meios oxidantes, nos 
quais os precipitados TiC e Ti(C,N) são atacados [4]. 
Além do carbono e do nitrogênio que se precipitam, outros elementos como o 
enxofre e oxigênio podem se segregar nos contornos de grão e fragilizar os aços inox 
ferríticos. Colombier e Hochmann [2] apresentam resultados de tenacidade onde um aço 
purificado a vácuo, com baixíssimos teores de elementos intersticiais, apresenta 
temperatura de transição dúctil-frágil bem superior ao grau comercial. Existe, portanto, um 
consenso em afirmar que a presença de apenas traços dos elementos S, C, H, O e N, 
pode se constituir um fator agravante ao problema de baixa tenacidade dos aços ferríticos. 
Diante disto, alguns fabricantes desenvolveram recentemente os chamados aços “ELI” 
(extra low intertitial) (%C<0,005, %N<0,005, %O<0,005,...). Esta diminuição drástica dos 
teores de intersticiais foi possível através do desenvolvimento e difusão do refino por AOD 
(argon-oxigen decarburization) e VOD (“vacum-oxygen decarburation”) nas siderúrgicas. 
Os aços ferríticos “ELI” são também mais resistentes à sensitização e apresentam melhor 
soldabilidade. A tendência de diminuição do teor de elementos intersticiais possibilitou o 
desenvolvimento de aços ferríticos mais carregados em cromo e molibidênio para 
aumentar a resistência à corrosão. Esses aços ferríticos de última geração foram logo 
batizados de “super-ferríticos”. A tabela VI mostra os principais elementos da composição 
química de três tipos de aços super-ferríticos. Pode-se observar também que o aumento 
dos teores de elementos ferritizantes (Cr e Mo) possibilitou a adição de níquel, feita com o 
intuito de melhorar a tenacidade e a resistência à corrosão. 
 
 
 
 23 
Tabela VI: Graus comerciais de aços “superferríticos”. 
 
UNS %C (máx) %Si (máx) %Mn (máx) %Cr %Ni %Mo Outros 
S44627 0,01 0,40 0,40 25,0 - 27,0 0,50 0,7 - 1,5 0,13%Nb – 0,2%Cu 
S44660 0,025 1,0 1,0 25,0 - 27,0 1,5 - 3,5 2,5 - 3,5 (Nb+Ti)=0,2+4(C+N) 
S44800 0,01 0,20 0,30 28,0 - 30,0 2,0 - 2,5 3,5 - 4,2 0,15%Cu 
 
 
Tratamentos Térmicos 
 
 Os aços inoxidáveis ferríticos não endurecem por tratamento térmico. O único 
tratamento recomendado é o recozimento nas temperaturas indicadas na tabela VII. O 
tempo de tratamento na temperatura de recozimento deve ser de 30 a 50 minutos por 2,5 
mm de espessura de seção. 
 
Tabela VII: Tratamentos de recozimento para os aços inox ferríticos (norma NBR 6214 
[3]). 
 
Tipo Temperatura (oC) Resfriamento Dureza 
405 650 – 820 ar ou água HRB75 
 700 - 790 ar ou água HRB75 
430 820 – 900 lento (ao forno)(20oC/h a 30oC/h até 
600oC e depois resfriar ao ar 
HRB85 
446 760 - 830 ar ou água HRB90 
 
 24 
III.4. AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS 
 
 Os aços inoxidáveis austeníticos possuem níquel, elemento austenitizante, que 
retarda as reações no estado sólido e que abaixa as temperaturas Mi e Mf. Dessa forma, 
os aços, que se solidificam com uma estrutura ferrítica ou austeno-ferrítica, se tornam 
100% austeníticos ainda em temperaturas elevadas (cerca de 1300oC) e, no resfriamento, 
não se convertem em ferrita α (pois a reação γ→α é muito lenta), e nem em martensita, 
pois Mi está abaixo da temperatura ambiente. Como resultado, o aço permanece 
austenítico. 
 A quantidade de níquel necessária para garantir a estrutura austenítica depende da 
quantidade de elementos de liga ferritizantes (Cr, Mo, Si,...) e dos demais elementos 
austenitizantes (C,N, Mn,...). Por exemplo, um aço inox com 18%Cr e 0,08%C deve 
possuir pelo menos 8%Ni para que sua estrutura seja austenítica (aço AISI 304), ao passo 
que num aço com cerca de 24%Cr e 0,08%C o teor de níquel deve aumentar para, no 
mínimo, 19% (grau AISI 310). 
 Os principais graus comerciais de aços inoxidáveis austeníticos são apresentados 
na tabela VIII. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 25 
Tabela VIII: Aços inoxidáveis austeníticos – principais graus comerciais. 
 
Tipo %C (máx.) %Cr %Ni %Mn (máx.) %Si (máx.) outros 
201 0,15 16 - 18 3,5 – 5,5 5,5 – 7,5 1,0 até 0,25%N 
301 0,15 16 - 18 6 – 8 2,0 1,0 - 
302 0,15 17 - 19 8 - 10 2,0 1,0 - 
304 0,08 18 – 20 8 – 10,5 2,0 1,0 - 
304L 0,03 18 –20 8 – 12 2,0 1,0 - 
304N 0,08 18 - 20 8 – 10,5 2,0 1,0 0,16 - 0,30%N 
316 0,08 16 – 18 10 – 14 2,0 1,0 2 – 3%Mo 
316L 0,03 16 – 18 10 – 14 2,0 1,0 2 – 3%Mo 
317 0,08 18 – 20 11 – 15 2,0 1,0 3 – 4%Mo 
321 0,08 17 – 19 9 – 12 2,0 1,0 %Ti = 5 x %C 
347 0,08 17 – 19 9 – 13 2,0 1,0 %Nb = 10 x %C 
310 0,25 24 – 26 19 – 22 2,0 1,5 - 
310S 0,08 24 - 26 19 - 22 2,0 1,5 - 
 
 
 O aço inox AISI 304 é o mais famoso e popular dentre os aços inoxidáveis 
austeníticos. O inox AISI 316 mantém a mesma base do AISI 304, porém com a adição de 
2 a 3%Mo, o que lhe confere melhor resistência à corrosão por pites. Devido a esta adição 
de Mo aumenta-se o %Ni para contrabalançar a tendência ferritizante. Na mesma linha foi 
criado o grau AISI 317, com 3 a 4%Mo. 
Os graus 304L, 316L e 317L são os graus 304, 316 e 317 modificados com um teor 
de carbono mais baixo (0,03% máximo) para aumentar a resistência à corrosão 
 26 
intergranular. Os aços AISI 321 e 347 possuem adições de Ti e Nb, respectivamente, 
também com o intuito de aumentar a resistência à corrosão intergranular, pelos motivos 
que veremos mais adiante. 
O inox AISI 310, como possui teores mais elevados de níquel e cromo, é indicado 
para serviços em altas temperaturas. É também indicado para fins criogênicos, pois é 
estável quanto à formação de martensita α’ induzida por deformação. 
Em alguns aços o níquel foi parcialmente substituido por Mn e N. Dessa forma 
obtém-se os aços inox austeníticos da série 2XX (AISI 201 e 202). A idéia inicial foi 
abaixar os custos do material, reduzindo-se os teores de níquel destes aços. 
As características gerais dos aços inoxidáveis austeníticos são: 
- Baixa condutividade térmica (se comparados aos aços ao carbono) 
- Alto coeficiente de expansão térmica. 
- Comportamento paramagnético, a não ser que um pouco de ferrita ou 
martensita ferromagnética esteja presente. 
- Baixa energia de falha de empilhamento (E.F.E.), o que lhes confere: 
- Alto coeficiente de encruamento (n) 
- Tendência a desenvolver arranjos planares de discordâncias na 
deformação a frio (não formam estrutura celular) 
- Tendência à recristalização dinâmica. 
- Alta resistência à fluência em altas temperaturas que os aços 
ferríticos, pois a austenita conserva boa resistência à deformação 
em temperaturas relativamente altas. 
- Alta susceptibilidade à corrosão sob tensão. 
 27 
- Excelente conformabilidade, como consequência da boa ductilidade e do 
elevado coeficiente de encruamento. 
 
Martensitas induzidas por deformação 
 
Durante o trabalho a frio, um aço inox austenítico pode sofrer transformação 
martensítica induzida por deformação. Esse fenômeno acontece comumente nos aços 
AISI 301, 302, 304, 316 e suas variantes. Na verdade, sabe-se que dois tipos de 
martensita podem surgir nos inox austeníticos: ε (não magnética) e α’ (magnética). Essas 
fases podem ser detectadas por difração de raios-X ou por medidas magnéticas, no caso 
da martensita α’. Os parâmetros cristalinos da austenita e das martensitas ε e α’ são 
apresentados na tabela IX. 
 
Tabela IX: Parâmetros cristalinos das fases austenita, ε e α’ no aço inox [7]. 
Fase Estrutura Parâmetros Cristalinos (Å) 
Austenita CFC a = 3,588 
Martensita α’ CCC a = 2,872 
Martensita ε HC a = 2,532 e c = 4,114 
 
 
Com base nos estudos de Padilha [7] e suas referências consultadas, pode-se 
ressaltar alguns aspectos da transformação martensítica nos aços inoxidáveis 
austeníticos: 
 28 
- O surgimentode martensita nos aços inoxidáveis austeníticos é favorecido pela 
baixa energia de falha de empilhamento destes materiais. Esse fato está ligado ao 
desenvolvimento de um arranjo planar e não celular de discordâncias durante a 
deformação a frio. 
- Certos aços inoxidáveis austeníticos de mais baixo cromo e/ou mais alto níquel 
(ex.: 15%Cr-15%Ni) podem ter energia de falha de empilhamento cerca de 2 vezes maior 
que um aço 18%Cr-8Ni. Estes aços não apresentam um arranjo planar de discordâncias 
na deformação a frio e neles não ocorre a formação das martensitas ε e α’. 
- Estudos realizados por Mongonon e Thomas [9] em aços AISI 304 e AISI 316 
mostraram que a quantidade de martensita ε aumenta até 5% de deformação por tração e 
depois diminui, enquanto a quantidade de α’ aumenta constantemente. Foi então 
proposta a seguinte seqüência de transformação: γ → ε → α’. Ainda segundo esses 
autores, a fase ε também se forma em baixas temperaturas na ausência de deformação 
plástica, enquanto que para a formação de α’ a deformação plástica era necessária. Um 
aço AISI 304 ou 304L severamente deformado pode apresentar uma quantidade de 
martensita α’ superior a 80%. 
- A formação de martensita (α’ ou ε) é favorecida pelo aumento da taxa de 
deformação e pela diminuição da temperatura de deformação. 
- Quanto ao efeito nas propriedades mecânicas, pode-se dizer que a formação de 
α’ causa considerável aumento da resistência mecânica e do coeficiente de encruamento 
(n). Já o efeito de ε na resistência mecânica é muito menos acentuado e até desprezado 
por alguns autores. Os efeitos de ε e α’ na ductilidade e tenacidade são muito complexos. 
Se por um lado, as plaquetas de martensita podem representar locais de concentração de 
 29 
tensões, por outro, a transformação martensítica pode absorver energia e contribuir para o 
aumento da tenacidade (efeito TRIP – “Transformation Induced Plasticity”). 
Determina-se, por medidas magnéticas [10], que a martensita α’ de um aço AISI 
304 é estável até cerca de 430oC. A partir daí começa a reação de reversão da martensita 
α’→γ. A martensita α’ é completamente eliminada por volta de 700oC. Um fato curioso 
ocorre quando o aço deformado é tratado na faixa de 350oC a 400oC, ou seja, alguns 
graus abaixo do início da reversão. Nesta faixa de temperaturas a quantidade de 
martensita aumenta em até 5%. Esse fato foi constatado por vários autores, mas não há 
um consenso com relação à explicação do fenômeno. As duas principais hipóteses 
formuladas a respeito são: 
a) As temperaturas Mi e Mf são elevadas localmente, devido à precipitação de 
carbonetos de cromo, o que faria a quantidade de martensita aumentar. Essa hipótese é 
muito contestada porque a faixa de temperaturas de 350 a 400oC é considerada ainda 
muito baixa para haver precipitação. De fato, nenhum trabalho experimental comprovou a 
existência de carbonetos de cromo resultantes de tratamentos térmicos em aços 
austeníticos a 300-400oC. 
b) O aumento da quantidade de martensita se deve ao relaxamento das micro-
tensões nos contornos da austenita/martensita. Este relaxamento resulta de um processo 
de recuperação naqueles contornos. Esta hipótese é, no momento, a mais aceita, porém 
ainda não se tem a sua comprovação, fato que poderá ser obtido talvez por medidas de 
micro-tensão residual. 
Nem todos os aços austeníticos são susceptíveis à formação da martensita 
magnética. O grau AISI 310, por exemplo, é considerado um aço austenítico estável, pois, 
 30 
devido aos altos teores de Ni e Cr, ele é imune à formação da martensita α’, e uma severa 
deformação plástica é necessária para que nele se produza a martensita ε. No outro 
extremo está o aço AISI 301, que é o mais metaestável dos aços da série 3XX, devido ao 
baixo teor de níquel. 
 
Martensitas induzidas por hidrogenação 
 
As reações martensíticas também podem ser induzidas por hidrogenação nos aços 
austeníticos. Os aços ditos metaestáveis (AISI 301, 302, 304, 316,...), quando 
hidrogenados eletrolíticamente em solução de ácido sulfúrico, apresentam as martensitas 
ε e α’. Diversos autores [11-13] observaram por difração de raios-X os picos da martensita 
ε formada durante a hidrogenação, e os picos da martensita α’ se formando durante o 
envelhecimento natural. Há trabalhos, entretanto, que relatam a formação da martensita 
magnética α’ também durante a hidrogenação catódica [14]. Os parâmetros cristalinos da 
martensita ε e da austenita do aço hidrogenado, são cerca de 5% superiores aos valores 
normais das fases não hidrogendas. Isto porque o hidrogênio em solução sólida intersticial 
provoca a expansão da rede cristalina. No caso da austenita, o hidrogênio ocupa os 
interstícios octaédricos da estrutura cfc e o valor da expansão volumétrica da célula 
unitária pode ser utilizado para calcular a concentração de hidrogênio em solução sólida 
(ver referências [15] e [16]). 
Durante o envelhecimento natural o crescimento dos picos de difração de raios-X 
da fase α’ acontece com a diminuição da intensidade dos picos da martensita ε, o que leva 
a sugerir uma transformação do tipo ε→α’ no envelhecimento. Outra característica 
 31 
observada durante o envelhecimento é o surgimento de trincas superficiais nas amostras 
que experimentam a transformação em martensítica. A figura 10 mostra o 
desenvolvimento de uma trinca logo nas primeiras horas de envelhecimento de um aço 
AISI 304 previamente hidrogenado catodicamente. Acredita-se [11] que importantes 
tensões trativas sejam desenvolvidas na superfície devido a dessorção de hidrogênio 
durante o envelhecimento. Essas tensões trativas provocam as trincas superficiais e 
assistem a transformação ε→α’ logo nas primeiras horas de envelhecimento. 
 
 
Figura 10: Trincas superficiais que se desenvolvem durante o envelhecimento natural de 
amostras de aço inoxidável AISI 304 hidrogenado catodicamente: (a) 6 minutos; (b) 60 
minutos; (c) 150 minutos após a hidrogenação (Fonte: Yang et al. [4]). 
 
Nos aços austeníticos estáveis, como o grau AISI 310 ou o Cr18Ni16Mn10, a 
transformação γ→ε também ocorre durante a hidrogenação eletrolítica. Entretanto, no 
envelhecimento a temperatura ambiente, observa-se o desaparecimento da fase ε ao 
invés da sua transformação em α’. Outro fato curioso é que o desaparecimento da fase ε 
ocorre ao final de vários dias, ou seja, é bem mais lento do que o escape do hidrogênio 
das fases γ e ε. Em outras palavras, o efeito do hidrogênio permanece mesmo após a sua 
dessorção. 
 32 
O hidrogênio induz a transformação γ→ε porque abaixa a energia de falha de 
empilhamento da austenita. Bugaev e colaboradores [17] acrescentam que a 
transformação γ→ε é assistida pela grande quantidade de lacunas que pode ser criada 
com a hidrogenação. A baixa energia de falha de empilhamento da austenita hidrogenada 
e a alta concentração de lacunas induzidas pela hidrogenação estariam correlacionadas. 
O efeito retardado da transformação ε→γ durante o envelhecimento dos aços estáveis 
estaria relacionado com o tempo necessário para migração das lacunas para formarem 
anéis de discordâncias. 
 
Propriedades Mecânicas 
 
 Os aços inoxidáveis austeníticos possuem grande capacidade de encruamento. A 
curva tensão deformação verdadeira-deformação verdadeira geralmente se ajusta a uma 
equação do tipo σ=σo + Kεn (Ludwick), onde os coeficientes de encruamento (n) 
calculados são da ordem de 0,5. Este alto valor do coeficiente de encruamento dos inox 
austeníticos se deve a dois fatores já comentados: (a) a baixa energia de falha de 
empilhamento característica desses aços e (b) a formação de martensita durante a 
deformação. 
 Por outro lado, o alto coeficiente de encruamento pode explicar outras 
características dos aços inox austeníticos, tais como: 
 - A alta relação σLR /σLE. Um aço inox 304 recozido, por exemplo, apresenta 
um limite de escoamento de cerca de 250 MPa, enquantoo limite de resistência pode se 
situar na faixa de 550 MPa. 
 33 
 - Alta ductilidade uniforme, pois quanto maior o n maior a resistência ao 
empescoçamento. Este é um dos fatores que contribui para a excelente conformabilidade 
a frio dos aços inox austeníticos. 
 - Alto consumo de ferramentas de corte e usinagem, uma vez que, mesmo 
apresentando dureza inicial baixa, o material endurece bastante quando deformado. 
 
Mecanismos de Endurecimento 
 
 Os aços inoxidáveis austeníticos convencionais (tabela VIII) não podem ser 
endurecidos por tratamento térmico. Os únicos mecanismos de endurecimento disponíveis 
para esses aços são o encruamento (trabalho a frio) e o endurecimento por solução sólida. 
 No trabalho a frio, devido à alta capacidade de encruamento, os aços austeníticos 
deformados com 10 ou 20% de redução, por laminação ou trefilação, já experimentam um 
aumento considerável nos limites de escoamento e de resistência. 
 Quanto ao endurecimento por solução sólida, os efeitos de diversos elementos de 
liga são mostrados na figura 11. Os elementos intersticiais endurecem mais que os 
substitucionais e, dentre estes, os elementos ferritizantes são os que mais endurecem. O 
notável efeito do nitrogênio tem sido aproveitado em alguns graus comerciais (304N, 
316N, ...). Esses aços com adição de até 0,5%N podem atingir limites de escoamento de 
até 400MPa e limites de resistência da ordem de 700MPa no estado recozido. Ao 
contrário do carbono, o nitrogênio não apresenta os efeitos indesejáveis de fragilização ou 
perda de resistência à corrosão. 
 34 
 
Figura 11: Efeito de endurecimento por solução sólida de alguns elementos de liga nos 
inoxidáveis austeníticos (adaptado de Pickering [4] ). 
 
 Inoxidáveis Austeníticos Endurecíveis por Precipitação: Alguns aços 
austeníticos foram desenvolvidos para serem endurecíveis por precipitação. Eles contém 
elementos tais como Ti, Al e V, que se precipitam na forma de finas partículas de 
compostos intermetálicos. Estes aços são envelhecíveis por tratamento térmico, o qual 
deve consistir de uma solubilização em altas temperaturas, seguido de envelhecimento na 
faixa de 600oC a 850oC. Um dos representantes dessa categoria é o aço A-286. A tabela 
X apresenta a composição química e as propriedades mecânicas deste aço obtidas após 
solubilização a 980oC e envelhecimento a 750oC. O endurecimento neste aço é provocado 
pela precipitação do composto intermetálico γ ’, de estequiometria Ni3(Al,Ti). 
 
 
 
 
 
 35 
Tabela X: Composição química e propriedades em tração do aço inox A286 [6]. 
 
Composição Química Propriedades em tração 
%C %Cr %Ni %Mo %Al %Ti %V σLE (MPa) σLR (MPa) Alongam. (%) 
0,05 15,0 26,0 1,2 0,15 2,0 0,30 ≈ 700 ≈ 1000 ≈ 25 
 
 
Resistência a Corrosão 
 
 Corrosão Generalizada ou uniforme: Os aços inoxidáveis austeníticos possuem 
excelente resistência a corrosão em atmosfera industrial e em meios ácidos e oxidantes. 
Seguem alguns comentários a respeito da resistência à corrosão em alguns meios 
específicos: 
 Ácido sulfúrico: Os aços inoxidáveis apresentam boa resistência à corrosão 
por ácido sulfúrico em concentrações muito baixas ou muito elevadas. Na temperatura 
ambiente, o aço inox 304 apresenta boa resistência em concentrações superiores a 93%. 
Com a adição de Mo (graus 316 e 317), obtém-se boa resistência em soluções com 
concentrações iguais ou superiores a 90%. 
Ácido nítrico: Os aços inoxidáveis austeníticos resistem muito bem ao ácido 
nítrico (HNO3). Soluções em concentrações de até 95% de HNO3 podem ser estocadas e 
processadas por equipamentos de aço 304 ou 304L. Acima de 95% a resistência à 
corrosão dos inox austeníticos convencionais cai bastante, sendo mais recomendável a 
utilização das ligas de alumínio 1100 ou 3003. Outra opção para aplicação em soluções de 
HNO3 concentrado (acima de 95%) é a utilização dos aços inox austeníticos com adições 
 36 
de Si, tal como a liga A-611 (Fe-5,3%Si-18%Cr-18%Ni-0,02%C, % em peso). Infelizmente 
essa liga não apresenta melhor resistência do que o aço 304 em soluções pouco 
concentradas. 
Ácido Fosfórico: Os aços inoxidáveis austeníticos convencionais resistem 
bem à corrosão em soluções de H3PO4 numa vasta gama de concentrações em 
temperaturas de até 65oC. A utilização em altas temperaturas (acima do ponto de 
ebulição) deve se limitar a concentrações de H3PO4 inferiores a 40%. Entretanto, a 
presença de impurezas derivadas do beneficiamento da rocha fosfática, tais como cloretos 
e fluoretos, podem acelerar a corrosão por pites e em arestas. 
Ácido sulfuroso: Apesar de ser um agente redutor, o ácido sulfuroso pode 
ser satisfatoriamente processado por equipamentos em aço inox austenítico. Os graus 
contendo Mo (316, 316L, 317 e 317L) são os mais recomendados. 
Ácidos orgânicos: O níquel e o molibidênio são elementos que favorecem o 
aumento da resistência de muitos ácidos orgânicos. O ácido fórmico (HCOOH) é 
considerado mais corrosivo dos ácidos orgânicos convencionais. O aço 304 apresenta 
excelente resistência à corrosão por este ácido em diversas concentrações e em baixas 
temperaturas, o que não se verifica em temperaturas próximas ao ponto de ebulição. O 
aço AISI 316 apresenta melhor desempenho ainda que o 304, mas também não deve ser 
utilizado em altas temperaturas se a concentração de ácido na solução for maior que 5%. 
Para equipamentos em contato com ácido acético concentrado os aços 316 e 316L são 
os mais recomendados, sendo inclusive utilizados em temperaturas superiores ao ponto 
de ebulição na pressão atmosférica. 
 37 
Ácido clorídrico: Os aços inoxidáveis austeníticos, ferríticos e austeníticos 
convencionais são muito pouco resistentes ao HCl. O íon Cl- penetra e destrói o filme 
protetor de óxido de cromo. 
 
 Corrosão por Pites: Em meios contendo íons muito agressivos (Cl-, por exemplo), 
estes tendem a penetrar no filme passivante, causando pontos de corrosão (pites). A 
adição de molibidênio (aços AISI 316 e 317) é recomendada para aumentar a resistência à 
corrosão por pites. 
 
 Corrosão Intergranular: Este tipo de corrosão pode ocorrer nos aços inoxidáveis 
como conseqüência da sensitização, que vem a ser a precipitação de carbonetos de 
cromo nos contornos de grão (fig. 12). Essa precipitação cria uma região empobrecida de 
cromo logo adjacente aos carbonetos, no “entorno” do contorno (fig. 13). A região 
empobrecida de cromo torna-se preferencialmente anódica e, portanto, susceptível à 
corrosão em uma vasta gama de meios em que o aço normalmente seria resistente. 
 
 38 
 
 
Figura 12: Sensitização – precipitação de carbonetos de cromo em um aço inoxidável 
AISI 304 usinado (fresado) e tratado a 650oC por 15 minutos. 
 
 
Figura 13: Esquema da sensitização – precipitação de carbonetos de cromo nos contornos 
de grão, provocando o empobrecimento de cromo na região adjacente. 
 
 39 
 Nos aços inoxidáveis austeníticos a faixa de temperaturas em que ocorre a 
sensitização é de 450oC a 850oC. A cinética de precipitação é descrita por curvas do tipo 
TTT (figura 14). A precipitação mais rápida, correspondente ao joelho da curva, ocorre na 
faixa de 600oC a 700oC, dependendo do aço. 
 Há três formas clássicas de se evitar ou minimizar os riscos de corrosão 
intergranular nos aços inoxidáveis austeníticos. São elas: 
 1 – Realizar um tratamento térmico de solubilização: Uma vez sensitizado, o 
inox austenítico pode ser regenerado mediante um tratamento térmico de solubilização na 
faixa de 1000oC a 1100oC (onde os carbonetos são dissolvidos), seguido de resfriamento 
rápido, em água, para não haver nova precipitação. 
 2 – Utilizar aços com teor reduzido de carbono (0,03% mínimo), como nos 
aços AISI 304L e 316L. Quanto menor o teor de carbono mais lenta é a cinética de 
precipitação, ou seja, a curva TTT do carboneto Cr23C6 é deslocada para a direita (fig. 14). 
Além disso, mesmo com um resfriamentolento, a quantidade de carbonetos de cromo que 
pode se formar é menor nos aços de mais baixo carbono. 
 3 – Utilizar aços estabilizados ao Ti (AISI 321) ou ao Nb (AISI 347). Esses 
elementos combinam-se rapidamente com o carbono para formar carbonetos de 
estequiometria TiC e NbC e, dessa forma, preserva-se o cromo em solução sólida. As 
adições de Ti ou Nb devem ser suficientes para se combinar com todo o carbono do aço e 
ainda haver um pequeno excesso que pode se combinar com o nitrogênio. Assim, como o 
carbono é cerca de 4 vezes mais leve que o nióbio e 8 vezes mais leve que o titânio, as 
adições de titânio e nióbio devem ser, respectivamente, de 5 e 10 vezes o teor de carbono 
em peso. 
 40 
 Alguns autores (Pickering [4], por exemplo) sugerem ainda a realização de um 
tratamento térmico à cerca de 900oC como alternativa para se evitar a corrosão 
intergranular. Nesta temperatura a difusão do cromo na austenita pode equalizar os 
gradientes de composição. Este tratamento, chamado de “healing” (em portugues “cura”), 
é mais adequado aos aços ferríticos, onde, conforme visto, é realizado na faixa de 650oC 
a 850oC. No caso dos aços austeníticos, a solubilização é o tratamento mais utilizado para 
regenerar o material sensitizado. 
 
Figura 14: Efeito do teor de carbono nas curvas TTT de precipitação do carboneto Cr23C6 
nos aços inoxidáveis austeníticos (Fonte: Padilha [7]) 
 
 A sensitização muito comumente é provocada por um processo de soldagem. Uma 
região da zona termicamente afetada da junta experimenta temperaturas na faixa de 
crítica, e dependendo do tempo de permanência nessa faixa, pode ocorrer a intensa 
 41 
precipitação de carbonetos. Das soluções apresentadas para se evitar a corrosão 
intergranular, a princípio, todas podem ser adotadas para evitar o problema na soldagem. 
Entretanto, a realização de um tratamento térmico pós-soldagem de solubilização seguido 
de resfriamento rápido, dependendo das dimensões e geometria do componente, pode 
ser inviável. Nestes casos deve ser adotada uma das duas outras medidas propostas: ou 
a utilização de aços baixo carbono (L – “low carbon” ) ou a escolha dos aços estabilizados 
ao titânio ou ao nióbio. 
 Formas de detecção da sensitização: Diversos testes para análise do grau de 
sensitização de aços inoxidáveis são descritos na norma ASTM A-263-93 [18]. A prática 
“A” desta norma consiste num método bastante simples para se verificar se houve 
ou não a formação de carboneto de cromo no aço inox austenítico. A amostra deve 
ser preparada por lixamento e polimento metalográfico e atacada 
eletroquimicamente em uma solução 10% de ácido oxálico. Para o ataque 
eletroquímico deve-se utilizar uma densidade de corrente de 1A/cm2 durante 1,5 
minuto. Após o ataque a amostra deve ser observada em microscópio ótico com 
aumentos na faixa de 250X a 500X. A norma classifica em três tipos as estruturas 
que podem ser observadas: 
- Estrutura do tipo “step” (degrau): É a do aço inoxidável austenítico não 
sensitizado, apresentando seus contornos de grão se suas maclas 
(exemplo: figura 15); 
- Estrutura do tipo “ditch” (vala): É a do aço inoxidável austenítico completamente 
sensitizado, como uma faixa escura contínua ao longo dos contornos de grão, 
conforme já mostrado na figura 13. Observando-se essa estrutura no 
 42 
microscópio eletrônico de varredura (MEV), onde se consegue uma boa 
imagem de relevo, percebe-se que o ataque eletroquímico provoca a corrosão 
ou arrancamento das partículas de carboneto de cromo, deixando verdadeiras 
valas na região dos contornos (figura 16). Essa estrutura é condenada pela 
norma. 
- Estrutura do tipo “dual” (mista): É o que se observa num aço “parcialmente 
sensitizado”, onde os carbonetos de cromo distribuem-se de forma descontínua 
ao longo dos contornos (figura 17). Essa estrutura ainda é aceitável, de acordo 
com a norma. 
 
 
Figura 15: Estrutura do tipo “step” (degrau). Aço inoxidável AISI 304 solubilizado. 
 
 43 
 
Figura 16: Imagem de elétrons secundários em MEV da amostra de aço AISI 304 usinado 
(fresado) e tratado a 650oC por 15 minutos. Estrutura do tipo vala (“ditch”). 
 
(a) (b) 
Figura 17: Aço inoxidável AISI 304 fresado, solubilizado a 1000oC e tratado a 650oC por 
15 minutos. Estrutura classificada como “dual” pela norma ASTM A262-93 [18]. (a) 
imagem de microscópio ótico; (b) imagem de elétrons secundários em MEV. 
 44 
 O método metalográfico para avaliação do grau de sensitização fornece apenas 
uma análise qualitativa do estado do material. Recentemente, o grau de sensitização dos 
aços inoxidáveis passou a ser quantificado pelo método de reativação eletroquímica 
potenciostática (EPR). Esta técnica baseia-se no fato de que, ao diminuir-se o potencial 
aplicado ao material, a partir de uma condição onde este se encontra completamente 
passivado, haverá a quebra da película passiva preferencialmente nas zonas 
empobrecidas de cromo. O ensaio de EPR original consiste em estabelecer um potencial 
de corrosão (Ecorr.) da amostra na solução de teste (0,50MH2SO4+0,01MKSCN). Em 
seguida, a amostra é polarizada até um potencial de +200mV em relação ao eletrodo de 
calomelano, por um período de 2 minutos. Logo após, o potencial é retornado até o valor 
Ecorr. com uma taxa constante de 6V/h. Neste processo, um grande laço (do inglês “loop”) 
é formado na curva potencial versus corrente. A medida da área sob a curva, normalizada 
para o tamanho de grão do material e para área da superfície da amostra ensaiada, 
fornece o grau de sensitização do material. Nos materiais não sensitizados o filme passivo 
permanece essencialmente intacto, e a área abaixo da curva é muito pequena. 
Uma modalidade mais simples do ensaio de EPR foi desenvolvida, inicialmente 
para testes em campo e, posteriormente, para todas as aplicações. Por este método, 
antes de se realizar a reativação, faz-se uma varredura desde o potencial de corrosão até 
o potencial na região passiva (polarização anódica). Resultam dois laços de potencial x 
corrente, um de ida (anódico) e outro de volta (catódico ou de reativação) (figura 18). O 
grau de sensitização do material (DOS, “degree of sensitization”) é, então, dado pela 
relação entre a corrente de reativação (Ir), obtida no ponto máximo do laço catódico, e a 
corrente anódica (Ia), obtida no laço anódico. Este ensaio é conhecido como DL-EPR 
(DL=”double loop”, duplo laço), enquanto que o método original é conhecido por SL-EPR 
 45 
(SL=”single loop”). O grau de sensitização (Ir/Ia) do material, medido pelo ensaio DL-EPR, 
independe do tamanho de grão e da área superficial do material. 
 
 
 
Figura 18: Curva obtida no ensaio de DL-EPR. 
 
Alguns autores [19] sugerem uma relação entre os valores de Ir/Ia obtidos no ensaio 
de DL-EPR e o tipo de microestrutura revelada no ensaio metalográfico com ácido oxálico: 
aços com estrutura do tipo degrau apresentam Ir/Ia menor que 0,001; microestruturas do 
tipo misto apresentam Ir/Ia entre 0,001 e 0,05; e amostras com estrutura do tipo vala 
devem apresentar Ir/Ia > 0,05. De fato, esta correlação pode ser comprovada através dos 
resultados dos ensaios de DL-EPR das microestruturas das figuras 15, 16 e 17 (ver figuras 
19, 20 e 21 respectivamente). 
 46 
-0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
-0,01
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
Ia Ir = 0
Ia = 0,067
Ir/Ia = 0
I(A
)
E(V)
 
Figura 19: Curva de DL-EPR correspondente à microestrutura da figura 15 (degrau). 
-0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10 Ia
Ir
Ir=0.039
Ia=0.0953
Ir/Ia=0.44
I(A
)
E(V)
 
Figura 20: Curva de DL-EPR correspondente à microestrutura da figs. 12 (vala). 
-0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3
-0,01
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
Ia
Ir
Ia=0.0717 A
Ir=0.0016 A
Ir/Ia=0.22
I(A
)
E(V)
 
Figura 21: Curva de DL-EPR correspondenteà microestrutura da figura 17 (mista). 
 47 
Os ensaios de EPR (DL ou SL) têm sido muito utilizados para se estudar a cinética 
de sensitização em aços inoixdáveis. Embora tenha sido inicialmente aplicado ao aço AISI 
304, os ensaios de EPR também têm sido aplicados a outros materiais austeníticos (316, 
347, 321,...), martensíticos e duplex, sendo necessário, em alguns casos, fazer alterações 
na solução utilizada. 
 Fatores que influem na cinética de sensitização: Trillo e colaboradores [20] 
utilizaram ensaios SL-EPR para avaliar os efeitos da deformação, do tamanho de grãos e 
do teor de carbono na precipitação de carbonetos e no grau de sensitização de um aço 
inoxidável AISI 304. De um modo geral, observa-se que ao se aumentar o teor de 
carbono, a deformação e a complexidade do estado de deformações provoca-se um 
aumento da cinética de sensitização. A redução do tamanho de grão do aço é outro fator 
que acelera a cinética de precipitação. 
 Em recente estudo [21] constatamos o aumento da cinética de sensitização devido 
a usinagem por fresamento das amostras antes da sensitização. O fresamento das 
amostras introduz uma camada superficial deformada, contendo um pouco de martensita 
magnética. Acredita-se que a precipitação de carbonetos seja então facilitada pelo efeito 
da martensita e da deformação superficial. O fato é que a estrutura mostrada nas figuras 
12 e 16 corresponde à do aço AISI 304 usinado e sensitizado a 650oC por apenas 15 
minutos, ao passo que a estrutura mostrada nas figuras 17(a) e 17(b) corresponde ao 
mesmo aço sensitizado nas mesmas condições, tendo sido, porém, solubilizado a 1000oC 
antes do tratamento de sensitização. As curvas de EPR confirmam a maior grau de 
sensitização do aço fresado e sensitizado (fig. 20) em relação ao aço fresado e 
solubilizado antes da sensitização (fig. 21). 
 48 
 Efeito na tenacidade: Além de provocar a corrosão intergranular, a precipitação de 
carbonetos intergranulares (sensitização) pode provocar também a queda de tenacidade 
ao impacto do aço inoxidável austenítico, conforme mostrado na figura 22. Observa-se 
também que as amostras fresadas e sensitizadas apresentam uma queda maior de 
tenacidade se comparadas com as amostras solubilizadas antes do tratamento de 
sensitização. Neste caso é preciso ressaltar o efeito da deformação e da martensita 
induzida por deformação na ponta do entalhe dos corpos de prova Charpy não 
solubilizados previamente. 
 
0 200 400 600 800 1000
10
15
20
25
30
35
Condição inicial:
 Fresado
 solubilizadoT
en
ac
id
ad
e 
ao
 im
pa
ct
o 
(J
)
Tempo de sensitização a 650oC (min.)
 
Figura 22: Curvas de tenacidade em função do tempo de sensitização a 650oC. 
 
 Corrosão sob Tensão: Este é um problema típico dos aços inoxidáveis 
austeníticos, que ocorre quando o material é solicitado com tensões trativas em meios 
 49 
agressivos. Para o inox austenítico os meios mais agressivos são aqueles contendo 
cloretos (íon Cl-) em temperaturas relativamente elevadas (>50oC), soluções contendo o 
íon OH- e soluções muito ácidas. Neste último caso, na presença do íon H+ e temperatura 
ambiente, a corrosão sob tensão pode ser também assistida por transformação 
martensítica. 
 A corrosão sob tensão se manifesta através do crescimento de trincas (trinca 
de corrosão sob tensão, “stress corrosion cracking”, SSC). Geralmente, nos aços 
inoxidáveis austeníticos, estas trincas são transgranulares, porém, pode ser também 
encontrada na forma intergranular se o processo estiver associado à corrosão 
intergranular ou a algum fenômeno de fragilização dos contornos. 
 A grande susceptibilidade dos aços inoxidáveis austeníticos à corrosão sob 
tensão é em grande parte atribuída à baixa energia de falha de empilhamento destes 
materiais, que faz com que assumam arranjos planares de discordâncias [4]. Além disso, 
há uma grande influência da composição química, notadamente o teor de níquel e de 
impurezas. A resistência à corrosão sob tensão é mínima na faixa de 8 a 10%Ni, 
justamente onde se situam os aços AISI 304, 316, 321 e 347. As impurezas, como S e P 
são deletérios porque podem se segregar nos contornos de grão e provocar a trinca de 
corrosão sob tensão intergranular. 
Visto que a corrosão sob tensão surge quando se tem um material 
susceptível, tensões trativas e um meio agressivo, as medidas que podem ser tomadas 
para minimizar esse problema nos aços inoxidáveis austeníticos são: 
 - Modificar as características do meio, utilizando inibidores de corrosão; 
 - Utilizar um sistema de proteção catódica; 
 50 
 - Realizar tratamento térmico de alívio de tensões em juntas soldadas de inox 
austenítico (a ser detalhado a seguir). 
 
Tratamentos Térmicos 
 
 Solubilização: Os aços inoxidáveis austeníticos convencionais (alguns exemplos já 
apresentados na tabela VII) não endurecem por tratamento térmico. Para estes é indicado 
um tratamento térmico de solubilização na faixa de 1000oC seguido de resfriamento rápido 
para evitar a formação de carbonetos. 
 Estabilização: Nos aços estabilizados ao titânio (AISI 321) e ao nióbio (AISI 347) 
pode ser recomendado o tratamento térmico de estabilização na faixa de 840 – 900oC, 
justamente para provocar a precipitação máxima de carbonetos de titânio (TiC) e nióbio 
(NbC). Dessa forma, o aço fica apto a trabalhar nas temperaturas onde a precipitação do 
carboneto de cromo é mais rápida (500oC – 800oC). 
 Solubilização e Envelhecimento: Os aços inoxidáveis endurecíveis por 
precipitação (A-286, por exemplo) são solubilizados em temperaturas da ordem de 1000oC 
e envelhecidos por volta de 700oC. 
 Alívio de Tensões: Por fim, em juntas soldadas de aço inox austenítico, para 
algumas aplicações onde há o risco de corrosão sob tensão, pode ser especificado um 
tratamento térmico de alívio de tensões. Para ser efetivo, este tratamento deve ser 
realizado em temperaturas significativamente mais elevadas que às recomendadas para 
aços ferríticos, pois a estrutura austenítica é mais resistente ao amolescimento em altas 
temperaturas. Assim, enquanto se utiliza para aços ferríticos e martensíticos a faixa de 
 51 
500oC a 700oC, nos inoxidáveis austeníticos o alívio de tensões deverá ser realizado na 
faixa de 900oC a 1100oC. 
Por outro lado, o resfriamento deve ser lento, para que não se re-introduzam 
tensões nesta etapa final. Esse fato é importante, pois, como se sabe, sob resfriamento o 
material pode ser sensitizado e tornar-se susceptível a corrosão intergranular. Dessa 
forma, para contornar esse problema, deve-se utilizar preferencialmente aços baixo 
carbono (304L, 316L) ou aços estabilizados ao Ti (321) ou Nb (347). A tabela XI apresenta 
alguns dos tratamentos recomendados. 
 
Tabela XI: Tratamentos térmicos pós soldagem de alívio de tensões recomendados para 
aços inox austeníticos sujeitos a corrosão sob tensão. 
Tratamento Material 
Recozer a 1090oC-1120oC e resfriar lentamente Aços extra baixo C ou estabilizados 
Recozer a 950oC e resfriar lentamente Aços estabilizados 
Recozer a 1090oC-1120oC e resfriar rapidamente Aços não estabilizados (pode introduzir tensões no resf.) 
Obs.: Tempo de tratamento recomendado: 4 horas / 2,5 mm de espessura de seção. 
 
Cuidados com a atmosfera do forno: Se fosse possível tratar os produtos de aço 
inoxidável a vácuo, com certeza isto seria o mais adequado. Entretanto, industrialmente, 
isto não é possível. Sendo assim, utilizam-se fornos com atmosfera controlada, as quais 
não devem ser nem carburantes nem excessivamente oxidantes. 
 Para produzir um aspecto brilhante ao material o aço pode ser tratado em 
atmosfera contendo hidrogênio (amônia dissociada ou H2). As peças e o forno de 
recozimento devem estar extremamente limpos. A atmosfera deve ser livre de oxigênio e 
no caso da amônia, deve-se garantir que ela esteja completamente dissociada antes de 
 52 
entrar no forno para evitar nitretação.Este recozimento brilhante (“brigth aneealing”) 
produz uma camada fina de óxido brilhante esverdeado muito difícil de se remover. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 53 
III.5. AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX 
 
 Os aços inoxidáveis duplex possuem uma microestrutura austeno-ferrítica. A figura 
23 apresenta uma microestrutura típica de um aço inox duplex laminado, atacado com 
reagente de Murakami (10g de ferricianeto de potássio + 10g de hidróxido de potássio + 
100ml de água) quente (90oC). Este reagente é ideal para distinguir as duas fases, porém 
não revela os contornos de grão de cada fase. Quando o objetivo for este, ou então 
analisar o grau de sensitização devido à precipitação de carbonetos de cromo, deve-se 
realizar o ataque eletrolítico em solução de 10% de ácido oxálico, o mesmo descrito na 
prática A da norma ASTM A262-93 [18]. 
 
 
Fig. 23 : Microestrutura de um aço duplex “2205”: a ferrita é escura e a austenita é clara. 
 
 Os aços inox duplex se solidificam com uma estrutura ferrítica e a austenita se 
precipita no resfriamento a partir de 1350oC. A cinética desta precipitação é governada por 
curvas TTT que variam com a composição química do aço. Se o resfriamento a partir de 
 54 
1350oC for muito rápido, a quantidade de austenita será muito inferior à de equilíbrio. As 
melhores propriedades dos aços inoxidáveis duplex trabalhados são obtidas com 
quantidades aproximadamente iguais de ferrita e austenita (proporção 1:1). Os 
fabricantes procuram ajustar composição e velocidade de resfriamento para se obter essa 
relação. Uma quantidade muito superior de ferrita traz o incoveniente da baixa tenacidade 
e perda de resistência à corrosão, enquanto que um excesso de austenita pode significar 
uma menor resistência à corrosão sob tensão. 
 Há dois grandes grupos de aços inoxidáveis duplex: as ligas trabalhadas 
(“wrought”) e as ligas fundidas (“cast”). As tabelas XII e XIII apresentam algumas 
composições típicas de ligas trabalhadas e fundidas. No caso dos inox duplex trabalhados 
é comum identifica-los pela classificação UNS (“unificada”). Este sistema mais recente de 
designação de aços procurou unificar classificações anteriormente existentes, e manteve 
praticamente os mesmos dígitos da classificação AISI, acrescentando dois dígitos 
(exemplo: AISI 304 ≡ UNS S30400). No caso dos aços duplex, como muitos graus são 
recentes, eles não receberam desiginação pela norma AISI e sim pela sistema UNS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 55 
Tabela XII: Composição de alguns aços inoxidáveis duplex trabalhados. 
 % em peso (valores médios) 
Norma C (máx.) N Cr Ni Mo Outros (*) 
AISI 329 (UNS S32900) 0,06 - 23 -28 2,5 – 5,0 1 – 2 - 
UNS S31200 0,03 0,14 – 0,20 24 – 26 5,5 – 6,5 1,2 – 2,0 - 
UNS S23304 0,03 0,05 – 0,20 21,5 – 24,5 3,0 – 5,50 0,60 máx. - 
UNS S31803 0,03 0,08 – 0,20 21 – 23 4,5 – 6,5 2,5 – 3,5 - 
UNS S32550 0,03 0,10 – 0,25 24 – 27 4,5 – 6,5 2,9 – 3,9 
UNS S32750 0,03 0,24 – 0,32 24 – 26 6 – 8 3 – 5 - 
UNS S32760 0,03 0,30 mín. 24 – 26 6 – 8 3 – 4 0,7%Cu;0,7%W 
DIN X8 CrNiMoNb 27 5 0,08 0,2 27 5 1,6 0,2%Nb 
 (*) Teores de Mn e Si máximos em torno de 1,0%. Os teores de S devem ser inferiores a 0.005%. 
 
Tabela XIII: Composição de alguns aços inoxidáveis duplex fundidos. 
Norma % em peso 
DIN C N Mn Cr Ni Mo outros 
GX3 CrNiMoN 26 6 3 0,03 0,18 < 2,0 25,5 6 3 Si<1,0 
GX3 CrNiMoN 26 6 3 0,03 0,18 <1,0 25 7 4,5 Si<1,0 
GX3 CrNiMoCuN 26 6 3 0,03 0,18 <2,0 25,5 6 3 Cu – 3,0 
GX40 CrNiMo 37 5 0,3-0,4 - <1,5 27 5 2,0-2,5 Si<2,0 
GX40 CrNi 24 5 0,3-0,4 - <1,5 24 5 - 1 a 2%Si 
GX40 CrNiSi 27 4 0,3-0,4 - 0,5-1,5 26,5 4 - 1 a 2%Si 
 
 
Como principais características os aços inoxidáveis duplex apresentam: 
 - Excelente resistência à corrosão, conferida pelas adições de Mo e N e pela 
elevação do teor de cromo. Esses elementos aumentam a resistência à corrosão por pites. 
Além disso, os aços inoxidáveis duplex possuem melhor resistência à corrosão sob tensão 
 56 
do que os inoxidáveis austeníticos, devido à fase ferrítica. O teor de ferrita ideal nas ligas 
trabalhadas é cerca de 50%. Determinou-se que, com uma proporção de fases 1:1 
consegue-se a otimização das propriedades do material. No caso das ligas fundidas, 
devido ao resfriamento mais lento e a fatores da composição química, o teor de ferrita 
geralmente é bem menor, ficando na faixa de 15 a 30%. 
 - Resistência mecânica superior à dos aços austeníticos e ferríticos, devido ao 
efeito de refino de grão obtido pela estrutura bifásica e ao endurecimento por solução 
sólida. Além disso, os aços duplex fundidos com alto carbono possuem ainda boa 
resistência ao desgaste. A tabela XIV apresenta uma comparação genérica entre as 
propriedades em tração dos aços inox austenítico, ferrítico e duplex. A figura 24 mostra a 
comparação das curvas de tração típicas dos aços inox ferriticos, austeníticos, duplex, 
martensíticos e semi-martensíticos. 
 
Tabela XIV : Comparação das propriedades típicas dos aços inox ferrítico, austenítico e 
duplex, no estado recozido. 
Tipo de Propriedades mecânicas típicas em tração 
Aço Inox Limite de Escoamento 
(MPa) 
Limite de Resistência 
(MPa) 
Alongamento (%) 
Austenítico ≈ 250-300 ≈ 550-600 > 50 
Ferrítico ≈ 300-350 ≈ 500-550 25 – 30 
Duplex 500 – 550 700 – 800 ≈ 35 
 
 
 - Melhor ductilidade e tenacidade do que os aços ferríticos. Em corpos de prova de 
impacto Charpy padrão (seção de 10 x 10mm) o aço inox duplex de grãos finos que não 
tenha sofrido nenhum fenômeno de fragilização absorve 300J para fraturar. 
 57 
 - Melhor soldabilidade do que os ferríticos, no que diz respeito ao crescimento de 
grãos na ZTA e no metal de solda. 
 
 
Figura 24: Comparação das curvas de tração dos aços austeníticos, ferríticos, duplex, 
martensíticos e semi-martensíticos. 
 
Fenômenos de Fragilização com a temperatura 
 
 Apesar das boas propriedades mecânicas no estado solubilizado, os aços 
inoxidáveis duplex podem ser fragilizados quando aquecidos em determinadas faixas de 
temperatura. No estágio atual de desenvolvimento, pode-se dizer que a temperatura de 
serviço dos aços inox duplex não deve ultrapassar em os 300oC. Além disso, cuidados 
 58 
especiais devem ser tomados nas operações de fabricação que envolvam elevação da 
temperatura, tal como a soldagem e o dobramento a quente. 
 Os principais fenômenos de fragilização que podem ocorrer nos inox duplex são os 
seguintes: 
 Fragilização por fase sigma: Ocorre quando o duplex experimenta temperaturas 
na faixa de 600oC a 1000oC, sendo mais crítica a faixa de 700oC a 900oC. 
 A fase σ se forma preferencialmente na ferrita, que possui mais cromo. 
Quando a fase σ se forma, as regiões ferríticas adjacentes ficam empobrecidas de cromo 
e, por isso, podendo se converter em austenita. 
 Com a formação da fase σ o aço endurece e se fragiliza rapidamente. Esta 
fase pode ser detectada por metalografia, utilizando-se um ataque eletrolítico em solução 
de NaOH ou KOH. O ataque do aço duplex UNS S31803 por alguns segundos e voltagem 
de 3V com solução pouco concentrada (10%KOH ou NaOH) revela a fase sigma e 
mantém as fases ferrita e austenita praticamente não atacadas, conforme mostrado nas 
figura 25. Nos aços superduplex, uma solução um pouco mais concentrada deve ser 
utilizada. 
 Os efeitos da fase σ nos aços duplex e superduplex são o endurecimento, 
fragilização e perda de resistência à corrosão. Pequenas quantidades de fase σ (~1 a 5%) 
provocam rápido decréscimo da tenacidade ao impacto Charpy, antes mesmo de provocar 
algum aumento significativo da dureza do material [22]. 
 Teores elevados de fase σ podem ser detectados por medidas de dureza ou 
difração de raios-X, como mostrado na figura 26. Entretanto, na prática, o grande interesse 
 59 
recai sobre métodos capazes de detectar e, se possível, quantificar teores pequenos de 
fase σ, sobretudo em juntas soldadas. 
 
 
Figura 25: Microestrutura contendo4,7% de fase σ em aço inoxidável duplex tratado a 
800oC por 15 minutos. Ataque eletrolítico em solução 10%KOH, A fase sigma é revelada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 26: Difração de raios-X de um aço UNS S39205 fragilizado por fase sigma. 
 
30 40 50 60 70 80 90 100
0
200
400
600
800
1000
1200
γ
γ
γ
γ
α
α
α
σ
σ
σ
γ
α
σ
σ
In
te
ns
id
ad
e 
(c
on
ta
ge
m
/s
eg
un
do
)
2θ
 60 
 As fases σ e χ guardam bastante semelhança e são de difícil distinção nos aços 
duplex e superduplex, sobretudo porque se precipitam na mesma faixa de temperaturas e 
provocam efeitos semelhantes nas propriedades mecânicas. 
 
 Precipitação de Carbonetos de Cromo: A precipitação de carbonetos de cromo, 
na faixa de 600oC a 950oC pode provocar a perda de resistência à corrosão e fragilização. 
Essa precipitação deve ocorrer nos contornos austenita/austenita ou austenita/ferrita, pois 
é na fase austenítica que se concentra a maior parte do carbono da liga. 
 Esse tipo de fragilização se torna especialmente importante nos aços duplex 
de alto carbono (0,3-0,4) para fundição. Nestes aços uma rede de carbonetos pode se 
formar nos contornos de grão. 
 
 Fragilização a 475oC: Tal como nos aços inoxidáveis ferríticos, os duplex também 
podem sofrer esse tipo de fragilização que se deve à precipitação de uma fase α’ rica em 
cromo. Essa precipitação ocorre por um mecanismo de decomposição spinoidal, pelo qual 
a ferrita se decompõe em uma ferrita rica e outra pobre em cromo. 
 A precipitação é mais rápida a 475oC, mas pode ocorrer em temperaturas tão 
baixas quanto 350oC, para longos períodos de exposição. Comparado à cinética de 
precipitação da fase sigma, a precipitação de α’ costuma ser significativamente mais lenta. 
Por isso, é muito difícil que ocorra durante a soldagem, dobramento ou outro processo de 
fabricação a quente, mas pode acontecer em serviço nas aplicações em temperaturas 
próximas ou superiores a 350oC. A figura 27 mostra a queda da tenacidade e o aumento 
da dureza de um aço UNS S31803 durante o envelhecimento a 475oC. Nota-se que com 
 61 
apenas 20 horas de envelhecimento o material já apresenta um significativo aumento da 
dureza e redução de cerca de 50% da energia absorvida para fratura. 
 A observação da fase α’ é bem mais difícil do que a fase sigma, pois é 
muitas vezes mais fina. Alguns métodos para detecção e quantificação da fragilização 
devido à precipitação de α’ propostos na literatura são listados a seguir: 
 - Microscopia eletrônica de transmissão – observação direta dos precipitados [23]; 
- Medidas de dureza ou microdureza da ferrita [24]; 
 - ataque químico ou eletroquímico [25-26]; 
 - medidas magnéticas (ciclo de histerese e análise termomagnética) [27-29]; 
- medidas elétricas (resistividade) [28]; 
 - sonda atômica [30]; 
- espectroscopia Mössbauer [30]. 
0 100 200 300 400 500
10
15
20
25
30
35
40
100
150
200
250
300
350
400
ST
ST
 Energia de impacto
 Dureza (HB)
D
ureza (H
B)
En
er
gi
a 
de
 im
pa
ct
o 
(J
)
Tempo a 475oC (horas)
 
Figura 27: Variação de dureza e energia absorvida para fratura em um aço UNS S39205 
envelhecido a 475oC. (as medidas de tenacidade foram realizadas com corpos de 
 prova Charpy de seção reduzida (2,5mmx 10mm)). 
 62 
 Precipitação de nitretos de cromo na ferrita: Este problema pode acontecer 
quando, na soldagem, devido à alta taxa de resfriamento, a quantidade de austenita for 
muito pequena. Quando há pouca austenita, o nitrogênio é forçado a permanecer na 
ferrita, onde o seu limite de solubilidade é baixo. O nitrogênio da ferrita acaba se 
precipitando como nitreto de cromo do tipo Cr2N ou, mais raramente, CrN. A faixa usual de 
precipitação do Cr2N é entre 700oC e 900oC [32]. 
Precipitação de austenita secundária (γγγγ2): Se a quantidade de austenita 
presente no material na temperatura ambiente é inferior à quantidade de equilíbrio, o 
aquecimento a partir de 600oC pode provocar a reação de precipitação de mais austenita 
a partir da ferrita (α→γ2). Esta austenita “secundária” (γ2) pode assumir morfologias 
diversas, dependendo do aço e da temperatura. A figura 28 mostra a austenita secundária 
precipitada num aço UNS S39205 (2205) após um aquecimento a 800oC por 15 minutos. 
A precipitação se deu com uma morfologia de alotriomorfos de contorno de grão, seguindo 
as interfaces α/α. Conforme sugerido em [29], a precipitação de γ2 nos contornos de grão 
ferríticos pode ter também um efeito fragilizante sob aço, antes mesmo que ocorra a 
preciitação de fase σ. 
Outras fases: Dependendo da composição química do aço duplex, outras fases 
podem se precipitar em determinadas faixas de temperatura. Assim, são também citadas 
na literatura as fases R, G, π, τ, χ e os carbonetos M7C3. A tabela XV apresenta a 
estrutura, a composição química e as faixas de precipitação de todas as fases que podem 
ser encontradas nos aços inoxidáveis duplex. A figura 29 apresenta um diagrama TTT 
esquemático para as reações de precipitação e indica a influência dos elementos de liga 
na posição das curvas em C. 
 63 
 
Figura 28: Austenita secundária (γ2) com morfologia alotriomorfa de contorno de grão [28]. 
 
Tabela XV: Fases encontradas nos aços inoxidáveis duplex [32]. 
Fase Estrutura Composição química 
nominal 
Faixa de precipitação 
(oC) 
α CCC 
γ CFC Abaixo de 1350 
σ Tetragonal Fe-Cr-Mo 600-1000 
Cr2Ni CFC Cr2N 700-900 
CrNi CFC CrN - 
χ CCC Fe36Cr12Mo10 700-900 
R Triclínico FeCr-Mo 550-650 
π Cúbica Fe7Mo13N4 550-650 
α' Cúbica (Ferrita rica em Cr) 350 - 550 
τ Ortorrômbica 550-650 
M7C3 Pseudo-hexagonal M7C3 950-1050 
M23C6 CFC M23C6 600-950 
G CFC Ti6Ni16Si7 ≤500 
 64 
 
 
Figura 29: Diagrama TTT esquemático para os aços duplex. 
 
Resistência à Corrosão 
 
Corrosão por pites e o papel do nitrogênio: A resistência à corrosão por pites 
dos aços inoxidáveis duplex é conferida principalmente pelos elementos cromo, 
molibidênio e nitrogênio. O PRE (“Pitting Corrosion Equivalent”), ou Índice de corrosão por 
pites (IP), é o coeficiente que relaciona a resistência à corrosão com a composição 
química do aço. Ele é dado por: PRE = %Cr + 3,3(%Mo) + 16(%N). A tabela XVI exibe os 
valores do PRE dos principais tipos de aços inoxidáveis duplex. Os aços com PRE>35 são 
chamados de “superduplex”. 
 Os aços inoxidáveis duplex de primeira geração, como o grau AISI 329, não 
continham nitrogênio como elemento de liga e, por isso, eram bastante susceptíveis à 
corrosão por pites. Os duplex modernos contém teores de nitrogênio na faixa de 0,1% a 
0,35%, o que confere a austenita uma resistência a corrosão por pites comparável à da 
 65 
ferrita. Além disso, o nitrogênio endurece por solução sólida a austenita, promove uma 
melhor distribuição do cromo entre as fases e melhora a soldabilidade. De fato, a adição 
de nitrogênio aos aços duplex mais modernos é considerada um dos grandes avanços no 
desenvolvimento desta família. 
 Corrosão Intergranular: Conforme visto, a sensitização pode acontecer nos aços 
inoxidáveis duplex na faixa de 600 a 950oC. Este será um problema bastante crítico nos 
aços duplex fundidos com alto teor de carbono. Entretanto, mesmo as ligas trabalhadas 
com %C < 0.03% podem sofrer sensitização. Este é um teor considerado baixo para os 
aços austeníticos, mas, no caso dos aços duplex, deve-se lembrar que o carbono tende a 
se concentrar quase que totalmente na austenita. Considerando-se uma relação entre 
fases de 1:1, o teor de carbono, que na liga seria de 0.03%, na austenita passa a ser 
significativamente maior (0.05-0.06%). A precipitação deve-se dar, então, nesta fase nos 
contornos γ/γ ou γ/α. 
 
Tabela XVI: Coeficiente PRE (“Pitting Corrosion Resistance”) dos principais tipos de aços 
inoxidáveis duplex. 
Norma Graus comerciais Composição média (% em peso) PRE 
2304 (Avesta) 23%Cr – 4%Ni – 0,10%N 25 
Uranus 35N (CLI) 23%Cr – 4%Ni – 0,12%N 25 
 
 UNS S32304