Aços inoxidáveis
Aços Inoxidáveis AÇOS INOXIDÁVEIS A corrosão dos aços carbono e dos aços baixa-lga é caracterizada pela presença de uma camada de oxidação permeável. Em um meio corrosivo, estes aços sofrem oxidação continua, até a completa desintegração do componente. A adição de cromo, acima de 12%, confere a característica de “inoxidabilidade” aos aços. Isto ocorre pela formação de uma película, denominada camada passiva, composta por um óxido hidratado de Fe e Cr, que impede o tra metal. Esta camada é er ar 28 O termo aço inoxidá nau to view neZ*ge aços denominados in são passíveis de corr tmosfera para o impermeável. so, uma vez que ndições, também nsiderados aços inoxidáveis, as ligas ferrosas que contenham uma quantidade de cromo superior a 10%. Os fatores que afetam a estabilidade da camada passiva e, consequentemente, a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis são: sua composição química; as condições de oxidação do meio ou do eletróllto; o acabamento superficial do componente; a ocorrência de fenômenos de natureza galvânica; a ocorrência de corrosão localizada; a presença de fissuras ou frestas e a presença de tensões.
Efeito dos elementos de liga: Cromo – é o elemento re Swipe to page responsável pela formação da camada passiva na superfície. Além da resistência à corrosão, o Cr é um elemento “alfagênico”, isto é, amplia a faixa de estabilidade da ferrita. As adições de Cr têm influência significativa nas propriedades mecânicas promovendo o endurecimento por solução sólida. Na presença de C, o Cr forma carbonetos do tipo M7 C3 e M23C6. Marcelo F.
Moreira / Susana M. G. Lebrão 2 Além do Cr, diversos elementos são adlcionados nos aços inoxidáveis visando melhorar suas propriedades mecânicas e resistência à corrosão: Níquel – elemento “gamagênico”, isto ?, sua adição amplia a faixa de estabilidade da austenita. É um elemento endurecedor por solução sólida. Também pode auxiliar na formação da camada passiva (oxido de Cr-Ni) aumentando a resistência á corrosão e a resistência ao calor.
Manganês – a adição de pequenas quantidades de Mn, associadas á presença de Ni, melhoram significativamente as funções atribuídas ao Ni. Molibdênio – aumenta a estabilidade da camada passiva e a resistência a corrosão em ácido sulfúrico e na água do mar (resistência a corrosão por pite). Titânio, tântalo e nióbio – São lementos formadores de carbonetos. Sua presença minimiza a corrosão intergranular. Nitrogênio – melhora a ductilidade (0,5 a 1%) e a dureza (0,3 a 0,4%).
Estabiliza a austenita podendo ser empregado como um substituto de n PAGF 98 1%) e a dureza (0,3 a 0,4%). Estabiliza a austenita podendo ser empregado como um substituto de níquel. Carbono – a adição de C está relacionada com o tipo de aço inoxidável. Nos aços martensiticos, a adição visa aumentar a dureza da martensita e a precipitação de carbonetos, aumentando a resistência mecânica e a resistência ao desgaste. Nos aços austeniticos e fernticos, teor de Cé limitado devido ao fenômeno de sensitizaçao e corrosão intergranular.
Enxofre – é normalmente considerado com impureza e mantido em teores inferiores a 0,040%. Sua adição intencional, em conjunto com o Mn, visa a formação de inclusões de MnS e consequente melhoria da usinabilidade (aços inoxidáveis de corte-fácil). CLASSIFICAÇÃO Quanto ao tipo de produto, os aços inoxidáveis são classlficados em aços inoxidáveis conformados (fornecidos em chapas, barras, perfis ou forjados) e aços inoxidáveis fundidos (fornecidos como peças fundidas).
Os aços inoxidáveis conformados são classificados de cordo com sua microestrutura, ou seja em: aços inoxidaveis austeníticos; aços inoxidáveis martensíticos; aços inoxidáveis ferríticos; aços inoxidáveis duplex e aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação (PH) Como, essencialmente, os teores de Cr e Ni determinam a microestrutura destes aços, a figura abaixo apresenta as microestruturas resultantes para os dlferentes teores de Cr e Ni.
Marcel abaixo apresenta as microestruturas resultantes para os diferentes teores de Cr e Ni. Os aços inoxidáveis fundidos são empregados para a fabricação de componentes por meio dos diferentes processos de fundição. A famllia destes aços é dividida em dois grupos: Aços inoxidáveis resistentes à corrosão (série C – “corrosion”). As composições químicas destes aços são muito similares as composições dos aços inoxidáveis conformados.
Sua aplicações devem resistir aos meios de média corrosividade e temperaturas abaixo de 6500C. Sáo identificados pelo prefixo C pelo sistema adotado pelo “Alloy Casting Institute” – ACI. Aços inoxidáveis resistentes ao calor (série H – “hot”). Suas aplicações envolvem resistência ? fluência e a oxidação a quente em temperaturas de até 12000C. As composições quimicas apresentam teores mais elevados de Cr e Ni, podendo apresentar menos de 15% de Pe.
São identificados por duas letras, o prefixo H e uma segunda letra que indlca o teor de Cr e Ni da liga de acordo com a figura abaixo. Aços Inoxidáveis COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE ALGUNS AÇOS INOXIDÁVEIS CONFORMADOS Composição química em % em peso – faixas e limites AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTEN[TICOS ASI no C (máx. ) Mn (máx. ) P (máx) 201 0,15 5,5 / 7,50 0,060 202 0,15 7,5 / 10,0 0,060 205 0, 8 AUSTENíTlCOS ASI no C (máx. ) Mn (máx. P (máx) 201 0,15 5,5 / 7,50 0,050 202 0,15 / 10,0 0,060 205 0,12 0,25 14,0 / 15,0 ,060 301 0,15 0,045 302 0,15 0,045 3028 0,15 0,045 303 0,15 303Se 0,15 304 0,08 0,045 304H 0,04 / 0,10 2,0 0,045 3041 0,03 0,045 304N 0,08 0,045 305 0,12 2,0 0,045 308 0,08 0,045 309 0,20 0,045 309S 0,08 0,045 310 0,25 2,0 0,045 310s 0,08 0,045 314 0,25 2,0 0,045 316 0,08 0,045 316F 0,08 2,0 0,045 316H 0,04 / 0,10 2,0 0,045 316L 0,03 0,045 317 0,08 0,045 317 L 0,03 0,045 321 0,08 0,045 321 H 0,04 / 0,10 0,045 329 0,10 0,045 330 0,15 0,045 347 0,08 0,045 347H 0,04 / 0,10 0,045 348 0,08 2,0 0,045 348H 0,04 / 0,10 2,0 0,045 384 0,08 0,045 385 0,08 0,045 4 Cr 16,0 / 18,0 17,0 / 19,0 16,5 / 18,0 16,0 / 18,0 17,0 / 19,0 17,0 / 9,0 17,0 / 19,0 17,0 / 19,0 18,0 / 20,0 18,0 / 20,0 18,0 20,0 18,0 20,0 17,0 / 19,0 19,0 / 21,0 22,0 / 24,0 22,0 24,0 24,0 / 26,0 24,0 / 26,0 23,0 / 26,0 16,0 / 18,0 16,0 / 18,0 16,0 118,0 15,0 / 18,0 18,0 / 20,0 18,0 / 20,0 17,0 / 19,0 17,0 / 19,0 25,0 30,0 14,0 17,0 17,0 / 19,0 17,0 / 19,0 17,0 / 19,0 17,0 / 19,0 15,0 / 17,0 11,5/ 13,5 Ni 3,5 – / / 1,75 /8,0 / 10,0 f 10,0 / 10,0 / 10,0 / 10,5 10,5 / 12,0 / 10,5 10,5 13,0 10,0 / 12,0 PAGF s 8 / 10,0 / 10,5 / 10,5 / 12,0 10,5 10,5 / 13,0 10,0 / 12,0 12,0 / 15,0 12,0 / 15,0 19,0 / 22,0 19,0 / 22,0 19,0 22,0 10,0 14,0 10,0 / 14,0 10,0 / 14,0 10,0 / 14,0 11,0 15,0 11,0 15,0 / 2,0 / 12,0 / 33,0 / 37,0 / 13,0 / 13,0 / 13,0 / 13,0 17,0 / 19,0 14,0 / 16,0 OU ROS ELEMENTOS N 0,25 máx. N 0,25 máx. N – 0,32 / 0,40 Si – 2,0 / 3,0 Zr ou Mo – 0,60 máx opcional; S- 0,15 min. Se – 0,15 mm. ; S – 0,06 máx. N 0,16 Si – 1,5 máx. Si- máx. Si – 1,5 / Mo – / Mo – 1,75 / ; S-O,10 min. Mo – / MO MO – MO – i=5X C min. Mo- 1,0 / 2,0 Si – 1,5 máx. ; S- 0,04 máx. Nb+Ta= IO xc min. Nb+Ta= 10 xc min. Nb+Ta= 10 x C min. ; Ta- máx. Nb *Ta- 10 xc mín. AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSíTlCOS (TEMPERÁVEIS) 403 0,15 0,040 11,5 / 13,0 410 0,15 1,0 0,040 11,5 / 13,5 414 0,15 1,0 0,040 3,5 416 0,15 1,25 0,060 12,0 / 14,0 416se 0,15 1,25 0,060 12,0 / 14,0 420 > 0,15 0,040 12,0 / 14,0 420F 1,25 0,060 12,0 / 14,0 0,15 422 0,20 / 0,22 0,025 11,0 / 13,0 429 431 440A 4408 440C 501 503 504 0,12 0,20 0,60 / 0,75 0,75 0,95 0,95 / 1,20 > 0,10 0,15 0,15 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 14,0 / 16,0 15,0 / 17,0 16,0 / 18,0 16,0 / 18,0 16,0 / 18,0 / 16,0 18,0 16,0 18,0 / / 10,0 / 0,5/ 1,25 / – Si – máx- Zr ou Mo – máx. (opcional) ; S – 0,15 min. Se 0,15 mín. ; S – 0,06 máx. Mo – 0,6 máx. (opcional) ; S – 0,15 rn(n. Mo – 0,45 / 0,65 ; Si – 0,75 máx. ; S – 0,025 máx. Mo – 0,25 máx. Mo – 0,25 máx. MO – 0,25 máx. MO- 0,65 MO -0,40 / 0,65 ; S- 0,040 máx. Mo – 0,40 0,65 ; S – 0,040 máx.
AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS (NÃO TEMPERÁVEIS) 405 0,08 0,040 11,5 / 14,5 409 0,08 0,045 10,5 / 11,8 429 0,12 0,040 14,0 16,0 430 0,12 1,0 0,040 16,0 18,0 430F 0,12 1,25 0,060 16,0 / 18,0 430Se 0,12 1,25 0,060 16,0 / 18,0 434 0,12 0,040 16,0 18,0 436 0,12 1,0 0,040 16,0 18,0 442 0,20 0,040 18,0 23,0 446 0,20 1,50 0,040 23,0 / 27,0 502 0,10 1,0 0,040 4,0 / 6,0 OBS: 0,5 máx. Al – 0,10 / C ou 0,75 máx. ; S – 0,045 Mo – máx. ; S- 0,15 máx. se -0,15 min. ; S- 0,06 máx. MO – 0,75 / 1,25 MO – 0,75 / 1,25; méx. N 0,25 máx. Mo Enxofre: Todos os aços das séries 200, 300 400 e 500, máx. de 0,030% de S, a não ser que haja indicação de outras faixas ou limites. Silício: Todos os aços das series 200, 300 400 e 500, máx. de 1,0% de Si, a não ser que haja indicação de outras faixas ou limites Os sulfixos empre PAGF 7 98 máx. e 1,0% de Si, a não ser que haja indicação de outras faixas ou limites Os sulfixos empregados indicam: B – aços com teores de Si entre 2 e 3%; Se – Aços de usinagem fácil, com adição de selénio; S – Aços com balxo teor de C L – aços com baixíssimo teor de C (0,03%) e F – aços para usinagem fácil INOXIDÁVEIS FUNDIDOS Composição química [% em C Mn Si P S Cr (máx. ) (máx. ) (máx. ) (máx. ) (máx. ) AÇOS INOXIDÁVEIS FUNDIDOS RESISTENTES Á CORROSAO (SERIE C) CA-6NM 0,05 1,00 1,00 0,040 0,040 11,5 / 14 CA-15 410 0,15 1,00 1,50 0,040 0,040 11,5 / 14 CA-ISM 0,15 1,00 0,65 0,040 0,040 11,5 / 14 CA-40 420 0,40 1,00 1,50 0,040 0,040 11,5 / 14 CB30 431 0,30 1,00 1,50 0,040 0,040 18 / 22 442 0,30 1,00 1,50 0,040 0,040 18 / 22 cg-7cu 17-4PH 0,07 1,00 1,00 0,040 0,040 15,5 17 cc-50 446 0,50 1,00 1,50 0,040 0,040 26 30 CD-4MCu 0,04 1,00 1,00 0,040 0,040 25 / 26,5 CF-30 CF-3 CF-8
CF-20 CF-3M CF-8M CF-8C CF-8XC CF-1 6F CG-8M CG-12 CH-20 CK-20 CN-7M C’W-12M 0,30 0,03 0,08 0,20 0,03 0,08 0,08 0,08 0,16 0,08 0,12 0,20 0,20 0,07 0,12 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1 2,00 1,50 1,00 2,00 2,00 2,00 2,00 1,50 2,00 2,00 2,00 2,00 1 2,00 2,00 2,00 1,50 1,50 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,17 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0 PAGF 8 8 1 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,17 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,040 0,030 26 17 18 18 1718 23 21 21 21 1 21 21 21 21 23 26 27 22 Designaçao Fundida Trabalhada peso] Ni Outros 3,5 14,5 4,8/ 6,08/11 8/ 128/11 8/11 10/13 12/15 19 /22 sal. Bal. 95 min.
Bala 44/7 8/11 9/ 12 11 / 14 14/ 18 18 22 18 / 2223/27 33 / 37 33 137 37 141 58/ 62 64/68 Bala gal. aal. Bala gal. Bala gal. aal. Bala gal. Bala gal. aal. Bala gal. Bal. aal. aal. Bal. aal. Bal. aal. aal. 7,5 11,0 1,5 aal. aal. Bal. aal. Bala aal. aal. aal. aal. Bala aal. aal. Bala aal. Bal. MO -0,4/ MO -0,15/10 Cu – / MO – 1,75 / 2,25 CU- 2,75 / 3,25 304L 304 302 316L 316 347 347 M0d. 303 317 309 310 15,5 / 20 14/17 26 26 25 19 24 26 2428 19 24 15 17 10 30 30 23 28 30 2832 2328 1921 14 9 Mo – / cu – / w -525 • v – co -2,5 0,015 CZ-100 1,50 2,00 0,015 0,015 N-12M 0,12 1,00 1,00 0,040 0,030 AÇOS INOXIDAVEIS FUNDIDOS RESISTENTES AO CALOR (SÉRIE H) HÁ 0,20 0,65 1,00 0,040 0,040 min.
HC 446 0,50 1,00 2,00 0,040 0,040 HO 0,50 1,50 2,00 0,040 0,040 HE / 2,00 2,00 0,040 0,040 HF 3028 / 2,00 2,00 0,040 0,040 HH 309 0,2 / 0,5 2,00 2,00 0,040 0,040 Hl / 2,00 2,00 0,040 0,040 HK 310 / 2,00 2,00 0,040 0,040 HL 0,2 2,00 2,00 0,040 0,040 HN 0,2 / 0,5 2,00 2,00 0,040 0,040 ‘-AP 0,3 / 0,8 2,00 2,00 0,040 0,040 HT 2,00 2,00 0,040 0,040 HU / 2,00 2,50 0,040 0,040 HW / 2,00 2,50 0,040 0,040 HX / 2,00 ,50 0,040 0,040 OBS: aal. : balanço. V – ; co – Mo – / Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo Mo MO MO MO MO MO————–O,S ; N- 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 6 AÇOS INOXIDÁVEIS CONFORMADOS AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS As principais características dos aços inoxidáveis ferríticos envolvem: são, basicamente, ligas do sistema Fe-Cr; o cromo é o principal elemento de liga, podendo atingir valores superiores a 25%; em geral, o carbono é mantido em teores inferiores a 0,12% e assim, estes não são endurecíveis por têmpera; o tratamento térmico usual é o recozimento; estão sujeitos a sofrer fragilização pela presença