Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
+ Aços resistentes à corrosão Componentes: Ana Caroline Schneider Dyonis Henrique Bernardi Gilmar Haacke Lucas Velho Gonçalves Monique Rigo Zanotto Professor: Victor Hugo Velazquez Acosta Tecnologias de Manufatura - FBX4032A Introdução Neste trabalho será abordado os diferentes tipos de aços inoxidáveis que são resistentes a corrosão, sendo esta, um determinado tipo de deterioração dos metais, não se aplicando a materiais não metálicos. A corrosão é uma degradação sofrida pelo material ou modificações de suas propriedades através de reação com o meio ambiente, podendo ser por meio de reação eletroquímica, química ou estas duas associadas a uma ação física. Meios corrosivos – Corrosão atmosférica ➢ Ocorre nas áreas urbanas, tendo como principais agentes corrosivos existentes na atmosfera, os óxidos sulfurosos gasosos. ➢ Nas áreas costeiras (litoral), atuam como meio corrosivo as partículas de água salgada transportadas pelo ar. ➢ A intensidade da corrosão depende das condições climáticas. Fonte: Rijeza Metalurgia. Figura 1: Peça que sofreu corrosão atmosférica. Meios corrosivos – Corrosão atmosférica Fonte: CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos (2016, p. 360) ➢ À medida que o teor de ligas introduzidas no aço é aumentado, a velocidade de corrosão em ambientes industriais e rurais decresce mais rapidamente. Tabela 1: Corrosão de aço carbono em ambiente tropical. Meios corrosivos – Corrosão no solo ➢ Ocorre em estruturas enterradas devido ao baixo pH, a correntes parasitas, à baixa resistividade e à ação de bactérias. ➢ Os solos mais corrosivos são os que contêm grandes concentrações de sais solúveis. ➢ Para combater a ação corrosiva em aço enterrado pode-se aplicar a proteção catódica. Figura 2: Corrosão no solo. Fonte: Autor desconhecido. Meios corrosivos – Corrosão em água doce ➢ Nesse meio, os fatores mais importantes no sentido de acelerar a velocidade de corrosão são representados por gases dissolvidos na água. ➢ O dióxido de carbono é solúvel na água e possuí grande reatividade química. O sulfeto de hidrogênio é elemento corrosivo importante, mesmo na ausência de oxigênio. ➢ Os métodos mais eficientes para prevenção são: galvanização, revestimento a base de vidro e revestimentos orgânicos. Meios corrosivos – Corrosão em água salgada ➢ Consiste numa solução relativamente uniforme principalmente de cloretos de sódio e magnésio em água, sendo estes os principais agentes corrosivos. ➢ As medidas preventivas mais econômicas e eficientes para atenuar a corrosão em água salgada incluem aplicação de revestimentos orgânicos, em conjunção com proteção catódica ou inibidores. Figura 3: Corrosão em água salgada. Fonte: P&Q Engenharia Jr., 2017. Fatores de que depende a passividade dos aços resistentes à corrosão ➢ Composição química; ➢ Condições de oxidação; ➢ Suscetibilidade à corrosão localizada ("pitting"); ➢ Suscetibilidade à corrosão intergranular; ➢ Outros fatores. Gráfico 1: Passividade dos aços-cromo expostos durante 10 anos a uma atmosfera industrial. Fonte: CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos (2016, p. 365) Classificação e constituição dos aços inoxidáveis ➢ I — Aços Inoxidáveis Martensíticos — ou endurecíveis; ➢ II — Aços Inoxidáveis Ferríticos — não endurecíveis; ➢ III — Aços Inoxidáveis Austeníticos — não endurecíveis. Ligas de ferro-cromo níquel. Ligas de ferro e cromo. Aços Inoxidáveis Martensíticos Características ➢ Caracterizam-se por serem aços-cromo e com um percentual de 11,5% e 18,0% de cromo em sua composição. ➢ Pode ser dividido em três classes: - Baixo Carbono (Turbina); - Médio Carbono (Cutelaria); - Alto Carbono (Resistente ao desgaste). Figura 4: Microestrutura dos Aços Inoxidáveis Martensíticos. Fonte: Eng. Ciro de Toledo Piza Tebecherani. Aços Inoxidáveis Martensíticos Características ➢ São ferros-magnéticos. ➢ Pode ser facilmente trabalhado com um baixo teor de carbono em qualquer temperatura. ➢ Tem boa resistência a corrosão; ➢ O Níquel ajuda a melhorar a sua resistência à corrosão. ➢ A têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos Aços Inoxidáveis Martensíticos Propriedades ➢ Os aços inoxidáveis martensíticos podem ser considerados equivalentes aos aços para têmpera e revenimento (carbono e ligados). - Possui excelentes propriedades mecânicas; - Ótima resistência ao desgaste e a corrosão; - Pode ser endurecido facilmente por tratamento térmico; - Soldabilidade limitada; - Alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo; - Diminuição da faixa de estabilidade da austenita pelo alto teor de carbono; - Resistência ao amolecimento no revenimento; Aços Inoxidáveis Martensíticos – Tratamentos térmicos Fonte: CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos (2016, p. 381) ➢ Recozimento ➢ Têmpera ➢ Revenido Tabela 2: Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos. Aços Inoxidáveis Martensíticos Fonte: CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos (2016, p. 383) Tratamentos térmicos Tabela 3: Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes. Aços Inoxidáveis Martensíticos Aplicações ➢ Tipos 403 e 410: são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbina e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; ➢ Tipo 420: são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; ➢ Tipos 414 e 431: são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marítimas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. Aços Inoxidáveis Martensíticos Aplicações ➢ Tipos 416, 416 Se e 420 F: adaptam-se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; ➢ Tipos 440 A, 440 B e 440 C: são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações. Figura 5: Barra roscada (Tipo 416). Fonte: WDS. Figura 6: Lâmina chapa aço inox 420. Fonte: Autor desconhecido. Aços Inoxidáveis Ferríticos Características ➢ O cromo é o principal elemento de liga, com valores acima dos 25%; ➢ Carbono: um teor máximo de 0,20%; ➢ Faixa austenítica fica nula; ➢ São ligas Fe-Cr predominantemente ferríticas em qualquer temperatura até a sua fusão. Figura 7: Microestrutura dos Aços Inoxidáveis Ferríticos. Fonte: Eng. Ciro de Toledo Piza Tebecherani. Aços Inoxidáveis Ferríticos Propriedades ➢ Contêm, em geral, uma quantidade de cromo superior à dos martensíticos. Isso melhora a resistência à corrosão, mas em parte sacrifica outras propriedades, como a resistência ao impacto. ➢ Resistência ao impacto relativamente baixa; ➢ Facilmente conformado a frio; Aços Inoxidáveis Ferríticos Propriedades ➢ Boas propriedades de resistência a corrosão; ➢ Temperatura de transição elevada; ➢ Baixa tenacidade; ➢ Apresentam menor ductilidade e maior limite de escoamento que os aços inoxidáveis austeníticos; ➢ Resiste a ação dos gases sulfurosos secos e quentes; Aços Inoxidáveis Ferríticos Tratamentos térmicos ➢ Como esses aços não são endurecíveis, o tratamento térmico usual é um recozimento para alívio de tensões originadas na conformação a frio e para obtenção da máxima ductilidade. ➢ Estão sujeitos a adquirirem fragilidade quando aquecidos em torno de 475 ºC ou resfriados lentamente através dessa temperatura. ➢ A fragilidade a 475 ºC pode ser eliminada pelo reaquecimento do aço a temperaturas superiores a 600°C, seguido de resfriamento rápido. Aços Inoxidáveis Ferríticos Aplicações ➢ Tipos 430 F e 430 Se: são empregados para produzir peças em máquinasoperatrizes automáticas, tais como parafusos, porcas, ferragens etc. ➢ Tipo 405: é empregado em temperaturas elevadas. Aplicações típicas incluem tubos de radiadores, caldeiras, recipientes para indústria pretroquímica etc. ➢ Tipo 409: é empregado principalmente em exaustores de automóveis. ➢ Tipo 434: é empregado na manufatura de componentes da indústria automobilística, como por exemplo, parachoques de automóveis. Aços Inoxidáveis Ferríticos Aplicações ➢ Tipo 442: é empregado para serviço a alta temperatura quando não se exige facilidade de conformação. Seus principais empregos são: peças de fornos e de câmaras de combustão ➢ Tipo 446: é empregado em peças de fornos, queimadores, radiadores, recuperadores etc. Figura 8: Fio 430F aço inoxidável. Fonte: Autor desconhecido. Fonte: Autor desconhecido. Figura 9: Cuba de Embutir Aço Inox 430. Aços Inoxidáveis Austeníticos Características ➢ Divididos em dois grupos: - Aços ao cromo-níquel, com teor médio de cromo em 18% e níquel 8%. - Aços ao cromo-manganês-níquel: Cerca de 4% do níquel é substituído por outros elementos como manganês (7%) e nitrogênio (< 0,25%). ➢ Suas características principais são: - Não magnéticos; - Não endurecíveis; Fonte: Eng. Ciro de Toledo Piza Tebecherani. Figura 10: Microestrutura dos Aços Inoxidáveis Austeníticos. Aços Inoxidáveis Austeníticos Propriedades ➢ Depende da condição do material, ou seja, se ele se encontra no estado recozido ou encruado. ➢ Os aços 201, 202 e 301 de austenita metaestável apresentam as mais altas relações limite resistência/limite de escoamento, sendo que os de austenita estável 304 e 310 apresentam valores bastante altos também. ➢ A alta plasticidade e a capacidade de encruamento dos aços austeníticos, permite que esses sejam trabalhados a frio até atingir valores excepcionais de limite de escoamento e ruptura. Aços Inoxidáveis Austeníticos Propriedades ➢ Resistência à oxidação e corrosão; ➢ Resistente a temperaturas elevadas (propriedade otimizada pelo endurecimento por precipitação); ➢ Resistência ao impacto; ➢ Alta plasticidade e capacidade de encruamento; ➢ Não endurecíveis por variações de temperatura, mas por encruamento; ➢ Alta durabilidade; ➢ Não sofrem o fenômeno de transição dúctil-frágil. Aços Inoxidáveis Austeníticos Tratamentos térmicos ➢ Solubilização; ➢ Alívio de tensões; ➢ Estabilização; ➢ Tratamentos termo-químicos; ➢ Para os aços inoxidáveis austeníticos de carbono mais elevado e não estabilizados, verifica-se a sua suscetibilidade à corrosão intergranular pelo seu aquecimento entre 450 °C e 850°C, se o aço não estiver estabilizado e entre 1250° e 1300°C se ele estiver estabilizado. Aços Inoxidáveis Austeníticos Aplicações ➢ Tipos 301 e 302: são empregados em ornamentação, utensílios domésticos, fins estruturais, equipamento para a indústria química, naval, fabricação de alimentos, transporte etc. ➢ Tipo 303: utilizado em eixos, parafusos, porcas, peças de carburador, buchas, válvulas etc. ➢ Tipo 304: utilizado em equipamentos para processamento de alimentos, recipientes criogênicos. ➢ Tipo 308: utilizado para eletrodos de solda, fornos industriais, etc. ➢ Tipo 309: utilizado para equipamentos da indústria química, peças de fornos, estufas, peças de bombas, etc. ➢ Tipo 310: utilizado em eletrodos de solda, equipamento para indústria química, peças de fornos, estufas. Aços Inoxidáveis Austeníticos Aplicações ➢ Tipos 316 e 317: utilizado para equipamentos da indústria química, de indústria de papel, etc. ➢ Tipos 321 e 347: utilizado para aplicações que exigem soldagem: vasos de pressão, juntas de expansão, etc. ➢ Tipos 304N e 316N: empregados à aplicações em estruturas como aparelhos de pressão na indústria química. ➢ Tipo 329: é utilizado em aplicações sujeitas à corrosão em ambientes marítimos e para o tratamento de substâncias alimentícias salgadas. Figura 11: Cilindro De Aço Inoxidável Tipo C 301. Fonte: Autor desconhecido. Figura 12: Tongina Tipo 316. Fonte: Autor desconhecido. Aços Inoxidáveis Endurecíveis por Precipitação ➢ Aços desenvolvidos após a Segunda Guerra Mundial; ➢ Tem suas propriedades mecânicas melhoradas por tratamento de envelhecimento. ➢ São divididos em três classes: - Martensíticos; - Semi-austeníticos; - Austeníticos. ➢ Possuem aplicações no campo militar e têm sido estendidos ao campo industrial em geral, à indústria aeronáutica, além de serem utilizados em determinados componentes críticos como molas especiais e aplicações similares. Figura 13: Peça endurecida por precipitação. Fonte: Autor desconhecido. Aços Nitrônicos ➢ Aços inoxidáveis que contém nitrogênio de 0,14 a 0,32%, altos teores de cromo e manganês, além de níquel e eventualmente, molibdênio, silício, nióbio e vanádio. ➢ São do tipo austenítico e possuem maior resistência mecânica, tanto a temperatura ambiente como a altas temperaturas. ➢ Um dos empregos recomendáveis é em eixos de motores Diesel, indústrias química, naval e armazenamento ou transporte de gases liquefeitos. Classificação pelas normas ➢ ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas é o órgão responsável pela normatização técnica do país em todas as áreas. Para o aço inox, ela usa o mesmo código da AISI. ➢ AISI: American Iron and Steel Institute (Instituto Americano de Ferro e Aço) foi criado em 1908 e é a entidade que normatiza o aço inox nos Estados Unidos. No Brasil, é a nomenclatura mais comum usada no mercado. ➢ ASTM: American Society for Testing and Materials (Sociedade Americana de testes e materiais). Ela antecede a AISI e é a maior incorporadora mundial de normas. Classificação pelas normas ➢ É interessante destacar que os aços inoxidáveis de classe 300 são todos austeníticos, assim como os aços de classe 400 podem ser ferríticos ou martensíticos. ➢ Os aços resistentes a corrosão e a altas temperaturas pela ABNT são classificados com três números. ➢ Exemplos: - ABNT 302 - ABNT 304 L - ABNT 403 Figura 14: ABNT NBR NM 304. Fonte: Autor desconhecido. Classificação pela norma ABNT Aços Inoxidáveis Martensíticos ➢ ABNT 403; ➢ ABNT 410; ➢ ABNT 416; ➢ ABNT 420; Aços Inoxidáveis Austeníticos ➢ ABNT 302 ➢ ABNT 304 ➢ ABNT 304L ➢ ABNT 310 ➢ ABNT 316 ➢ ABNT 316L Aços Inoxidáveis Ferríticos ➢ ABNT 430; Peças fundidas de aço resistente à corrosão ➢ O emprego de aço inoxidável na fundição de peças é feito mais no sentido de se procurar evitar a ação corrosiva e em segundo plano, as condições relativas á resistência mecânica, assim podendo resistir a temperaturas de até cerca de 650º C. ➢ Todas as peças de aço fundido resistente a corrosão contém cromo acima de 11% e a maioria delas níquel de 1 a 30%. ➢ O teor de carbono se situa geralmente abaixo de 0,20%, sendo ás vezes da ordem de 0,03%. Peças fundidas de aço resistente à corrosão ➢ O molibdênio, adicionado entre 2 e 3%, melhora a resistência a corrosão geral. ➢ O nióbio, nos aços 18-8, impede a precipitação de carbono de cromo na faixa de temperatura críticas (particularmente entre 560 a 650ºC). ➢ Para obter-se a máxima resistência ao ataque Inter granular, a liga é aquecida a 1120ºC, seguindo-se resfriamento até a temperatura ambiente e reaquecendo-se, finalmente, entre 870 e 925ºC , quando ocorre a precipitação de carboneto de nióbio. Referências ➢ CHIAVERINI, Vicente. Aços e Ferros Fundidos. 7. ed. São Paulo: ABM, 2016. ➢ Introdução ao estudo dos aços. Disponível em: <http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM052/Prof.Silvio/INTRODU%C3%87%C3%83O%20AO%2 0ESTUDO%20DOS%20A%C3%87OS-Parte%204.pdf>. Acesso em: 31 ago. 2020. ➢ SOUZA, Sérgio Augusto de. Composição química dos aços. São Paulo: Blucher, 1989.
Compartilhar