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Trabalho realizado na FAESA na disciplina de CRM.
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q A corrosão é um ataque gradual e con3nuo do meio circunvizinho no metal por a9vidade eletroquímica.
q Atmosférica
• Em áreas urbanas os principais agentes corrosivos existentes na atmosfera são os óxidos sulfurosos gasosos que se originam de combus3veis fósseis. Nas áreas costeiras as par3culas de água salgada transportadas pelo ar agem como agentes corrosivos.
q Meios de proteção
• Cromo • Níquel • Cobre • Pintura • Polimento • Galvanização
FIgura 1 – Corrosão devido à agentes corrosivos atmosféricos
q Solo
• A corrosão no solo ocorre devido ao baixo pH, a correntes parasitas, à baixa resis9vidade, à ação de bactérias, presença de água e oxigênio.
q Meios de proteção:
• Proteção catódica
Figura 2 – Corrosão no solo
q Água Doce Os fatores mais crí9cos no sen9do de acelerar a velocidade de corrosão são os gases dissolvidos na água. O oxigênio age também na ação do dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e outros.
q Meios de proteção:
• Galvanização • Reves9mentos orgânicos • Inibidores em conjunção com fungicidas
q Água Salgada Os principais agentes corrosivos desse meio são, cloreto de sódio e magnésio em água.
q Meios de Proteção: • Aplicação de reves9mentos orgânicos, em conjunção com proteção
catódica; e • Inibidores.
Água Doce x Água Salgada
Tabela 1 – Velocidades de corrosão 3picas de diversos aços em águas tropicais
Princípios de proteção à corrosão
q A proteção contra a corrosão é feita:
• Naturalmente
• Criando-‐se uma película protetora que separa o metal do meio circunvizinho, com elementos tais como:
• Níquel • Cobre • Silício • Molibdênio • Alumínio • Cromo
• O cromo é o mais importante elemento quando se obje9va retardar a corrosão e em elevados teores, acima de 10%, é o mais eficiente de todos.
• O cobre, como exceção dos elementos citados, quando u9lizados, mesmo em baixo
teor, retardam a corrosão atmosféricas de três a cinco vezes em relação aos aços sem cobre.
Mas, ainda assim, o cromo é o elemento essencial, podendo-‐se dizer que o estudo dos aços inoxidáveis é o estudo do cromo como elemento de liga no aço
Figura 3 – Gráfico ilustrando a passividade dos aços-‐cromo expostos durante 10 anos a uma atmosfera industrial
Figura 4 – Gráfico ilustrando o efeito do cromo na resistência dos aços à oxidação a altas temperaturas. A curva mostra a penetração da oxidação em cubos de ½” aquecidos durante 48 horas a 1.000°C
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Composição química; q Condições de oxidação; q Susce9bilidade à corrosão localizada ( piing );
q Susce9bilidade à corrosão intergranular; e
q Outros fatores.
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Elementos que reduzem a susce9bilidade à corrosão:
• Cromo é o elemento mais importante, um teor mínimo de 10% é exigido para a9ngir a necessária passividade; • O níquel melhora a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis e melhora também as suas propriedades mecânicas. O teor é superior a 6% ou 7%; • O carbono que está presente em todos os 9pos de aços, diminui a corrosão quando no estado dissolvido; • O molibdênio geralmente aumenta a passividade e a resistência à corrosão nos ácidos sulfúrico e sulfuroso a altas temperaturas e pressão ;
• O cobre é adicionado as vezes para melhorar a resistência à corrosão em certos reagentes, como por exemplo o ácido sulfúrico;
• O silício melhora a resistência à oxidação em altas temperaturas;
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
• O manganês é usado para subs9tuir o níquel;
• O tântalo e nióbio são às vezes adicionados para evitar um dos 9pos mais nocivos de corrosão, a corrosão intergranular;
• O nitrogênio pode ser adicionado em aços ao cromo onde há pequenas quan9dades de níquel (0,5 – 1,0% ), para melhorar a trabalhabilidade.
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
É evidente que a velocidade e a extensão do ataque dependem da capacidade oxidante do meio circundante. Nesse sen9do, podem ser classificar todos os meios corrosivos, quer sejam líquidos, gasosos, em dois grupos: q Oxidantes: Tendem a tornar passiva uma determinada liga. q Redutores:
Tendem a diminuir a sua passividade.
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
Os aços inoxidáveis são susce3veis de apresentar um 9po de corrosão localizada somente em certos pontos da superpcie e o ataque corrosivo, uma vez iniciado, progride principalmente em profundidade, chegando a ocasionar oripcios às vezes tão profundos que podem atravessar todo o metal. As soluções de cloreto normalmente são as que mais provocam à corrosão localizada nos aços inoxidáveis. Soluções como ácido clorídrico, cloreto de ferro, de cobre, cloretos alcalinos e alcalinos-‐terrosos. A corrosão localizada pode ser, às vezes, mais prejudicial do que a corrosão generalizada, porque cria pontos de concentração de tensões que levarão o metal à ruptura por fadiga. Certas adições de elementos de liga, especialmente o molibdênio e outros meios têm sido usados para evitar a corrosão localizada.
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
Os aços inoxidáveis cromo-‐níquel ( 9pos austení9cos ) estão sujeitos, quando tratados termicamente ou aquecidos para trabalho a quente ou para soldagem numa certa faixa de temperaturas, a uma precipitação de um cons9tuinte de contorno de grão que pode provocar um dos 9pos mais danosos de corrosão, a corrosão intergranular. A faixa de temperaturas crí9cas é 400⁰C a 900⁰C. Nessa faixa de temperaturas o aço pode sofrer uma quase completa desintegração após algumas horas de exposição numa solução corrosiva. A susce9bilidade desses aços à corrosão intergranular depende dos seguintes fatores: • Tempo de permanência dentro da faixa de temperatura consideradas crí9cas; • Teor de carbono; • Granulação do aço; • Deformação a frio; e • Presença de determinados elementos de liga.
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
Alguns meios que podem ser empregados para combater esse fenômeno: • reaquecimento do aço a temperaturas fora da zona de perigo, 950⁰C a 1150⁰C; • redução do teor de carbono do aço a teores que o tornem ineficaz na formação de carbonetos ou na remoção do cromo dos grãos;
• manter um tamanho de grão pequeno, pois a granulação grosseira torna o aço mais susce3vel à corrosão intergranular;
• promover deformação a frio após a solubilização;
• adicionar um elemento de liga para promover a passividade. Os elementos empregados são o 9tânio, o nióbio e o tântalo.
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
A resistência à corrosão dos aços pode ainda ser afetada pelos seguintes fatores adicionais: q Condição da superpcie: • Superpcies macias, sem defeitos superficiais, sem a presença de substâncias estranhas.
q Fissuras: • Pontos de contato entre o metal e substâncias não metálicas, são mais frequentemente sujeitas a ataques.
06 - Aços inoxidáveis martensíticos Estes aços caracterizam-se por serem aços-cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado tipo “turbina” b) médio carbono, também chamado tipo “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado tipo “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os tipos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíticos Os característicos mais importantes desses aços são os seguintes: - são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; - o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; - a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíticos Em função da sua composição química, os característicos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: - tipos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; - tipos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, 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 – pelas altas dureza e resistência mecânica, 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. O tipo431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensíticos; - tipos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, 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 – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicativas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíticos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: - todos os aços inoxidáveis martensíticos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); - após a têmpera, aplica-se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que constitui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significativo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; - o revenido propriamente dito aplica-se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; - para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíticos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensítico tipo “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: - maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; - à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensítico tipo cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensíticos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): - titânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sentido, atua o nióbio; - molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. - alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição característica com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a partir de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Tensões:
• Denominada ‘corrosão sob tensão’, levando a rupturas de peças em serviço;
• Pode ser intergranular ou transgranular;
• Pode ser evitada ou atenuada da seguinte forma:
• projeto adequado da peça; • composição química adequada dos aços inoxidáveis; • tratamento térmico adequado; • tratamento mecânico adequado; • tratamento químico adequado; e • evitar a soldagem.
q Classificação:
• Aços Inoxidáveis MARTENSÍTICOS (ou edurecíveis); • Aços Inoxidáveis FERRÍTICOS (não endurecíveis); e • Aços Inoxidáveis AUSTENÍTICOS (não endurcíveis).
Tabela 2 – diagrama de cons9tuição da liga de Fe-‐Cr
q Efeito do Cr:
Tabela 3– Efeito do teor de cromo sobre o campo austení9co.
q Efeito do Cr:
Tabela 4 – Diagrama Fe-‐Cr-‐C com 6% de Cr Tabela 5 – Diagrama Fe-‐Cr-‐C com 12% de Cr Tabela 6 – Diagrama Fe-‐Cr-‐C com 18% de Cr
q Efeito do Cr:
q Aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18% que se tornam martensí9cos através da têmpera.
Têmpera
q Classes: • Baixo carbono (“Turbina”); • Médio carbono (“Cutelaria”); e • Alto carbono (“Resistente ao desgaste”).
q Classificação AISI – Aços inoxidáveis martensí9cos
q Caracterís9cas: • Ferro-‐magné9cos; • Facilmente trabalháveis; e • Resistência a corrosão.
Figura 5 – Tratamento de Têmpera.
q Propriedades de aplicações:
• Tipos 403 e 410 – São fáceis de conformar a frio no estado recozido, empregados em canos de fuzil, instrumentos de medida, tesouras etc.;
• Tipos 402 – Alta dureza e razoável tenacidade, usados em instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, parafusos etc.;
• Tipos 414 e 431 – Alta dureza e resistência mecânica, empregados em molas, porcas, peças para fornos. O 431 é o de melhor resistência a corrosão entre os inoxidáveis martensí9cos;
• Tipos 416, 416 SE e 420 F – Fácil usinagem, usado em lâminas de turbina, cutelaria, haste de vávulas etc.; e
• Tipos 440 A, 440 B e 440 C – Alta resistência ao desgaste, u9lizados para válvulas e instrumentos cirúrgicos e odontológicos.
Figura 6 – Instrumentos cirúrgicos.
Figura 7 – Porcas e parafusos.
Figura 8 – Válvula.
q Tratamentos térmicos:
• Temperatura indica9vas e dureza resultantes do recozimento
• Tratamentos térmicos e propriedades mecânicas resultantes
q Efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”:
Figura 9 – Influência do revenido sobre a resistência.
q OBS: • Uma maior temperatura de têmpera, gera uma
melhor resistência a corrosão; e • A medida que a temperatura de revenido
aumenta, a resistência à corrosão diminiu.
q “Fragilidade pelo hidrogênio”
q Outras adições u9lizadas nesses aços além do níquel: • Titânio, aumenta a soldabilidade e diminui o crescimento do grão; • Molibdênio, entre 1 e 2% aumenta a resistência à ação de ácidos; e • Alumínio, diminui o crescimento do grão.
q O cromo ainda é o principal elemento de liga, podendo a9ngir valores muito elevados podendo a9ngir 25%.
q Tipos principais:
• Os 9pos 405 e 409 são os de cromo mais baixo. A estrutura ferrí9ca é no 405 garan9da pela adição de alumínio que, como se sabe, é poderoso estabilizador de ferrita.
• Tipo 430 é o mais usado, devido a sua grande resistência à ação de aços, sobretudo o nítrico e acidos orgânicos e à ação da agua do mar.
• Tipo 442 possui melhor resistência a corrosão do que as anteriores. • Tipo 446 sendo o de mais alto cromo as série, é o que apresenta maior
resistência a corrosão e à oxidação a altas temperaturas
q Propriedades e aplicações dos aços inoxidáveis ferrí9cos:
• Como vimos o 9po 430 é o mais conhecido e u9lizado. É facilmente conformado a frio, seus usos abrangem um campo muito grande como: Industria automobilís9ca, indústria de aparelhos eletrodomés9cos e indústria química.
• Os 9pos 430 e 430F São empregados para produzir peças em máquinas
operatrizes automá9cas, tais como parafusos, porcas,ferragens, etc. • Tipo 405 suas aplicações 3picas incluem tubos de radiadores, caldeiras,
recipientes para indústria petroquímica.
• Tipo 409 seu emprego faz-‐se principalmente em exaustores de automóveis.
• Tipo 434 é semelhante ao 430, tem sido empregado na manufatura de componentes da indústria automobilís9ca, como: parachoque de automóveis.
Figura 11 -‐ Ferragens.
Figura 10 -‐ Churrasqueira
Figura 12 -‐ Tubo de radiador
q Propriedades e aplicações dos aços inoxidáveis ferrí9cos:
• Tipo 436 é semelhante ao 430, com adição simultânea de molibdênio e nióbio, de modo a melhorar suas resistências à corrosão e ao calor.
• Tipo 442 seus principais empregos são: peças de fornos e de câmaras de
combustão.
• Tipo 446 por possuir excelente resistência à oxidação, são empregados em
peças de fornos, queimadores, radiadores, recuperadores.
Figura 13 – Peças para fornos
Figura 14 -‐ Radiadores
Figura 15 -‐ Queimadores
q Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis ferrí9cos: • 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 duc9bilidade.
Figura 16 -‐ Valores indica9vos de temperatura,tempo e meios de resfriamento para operação de recristalização de alguns aços inoxidáveis ferrí9cos
q Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis ferrí9cos: • Os aços inoxidaveis ferrí9cos estão sujeitos a adquirirem fragilidade quando aquecidos em
forno de 475°C ou resfriados lentamente. • A fase sigma aparece principalmente nos aços com 25% a 30% de cromo. • O aquecimento a uma temperatura mais elevada transforma a fase sigma em ferrita e
provoca o desaparecimento da fragilidade que ela confere aos aços.
• Sua aparência microscópica é na forma de um precipitado de rendilhado con3nuo ao longo
dos contornos dos grãos. • “Fragilidade a 475°C” é devido a uma modificação do re9culado cristalino e rearranjo
atômico, que precede e prepara a precipitação da fase sigma.
AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS NÃO TEMPERÁVEIS - COMPOSIÇÃO QUÍMICA (%)
AISI C Máx. Mn Máx Si
Máx. P
Máx. S
Máx. Cr Ni Outros Elementos
201 0,15 5,5-7,5 1 0,06 0,03 16,0-18,0 3,50 - 5,50 N 0,25 máx. 202 0,15 7,5-10 1 0,06 0,03 17,0-19,0 4,00 - 6,00 N 0,25 máx. 301 0,15 2 1 0,045 0,03 16,0-18,0 6,00 - 8,00 N 0,10 máx. 302 0,15 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 8,0-10,0 N 0,10 máx. 303 0,15 2 1 0,2 0,15 mín. 17,0-19,0 8,0- 10,0 Mo 0,60 máx. 304 0,08 2 0,75 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-10,5 N 0,10 máx.
304L 0,03 2 0,75 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0- 12,0 N 0,10 máx.
305 0,12 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 10,5-13,0 — 308 0,08 2 1 0,045 0,03 18,0-21,0 10,0-12,0 — 309 0,2 2 1 0,045 0,03 22,0-24,0 12,0-15,0 —
309S 0,08 2 0,75 0,045 0,03 22,0-24,0 12,0-15,0 — 310 0,25 2 1,5 0,045 0,03 24,0-26,0 19,0-22,0 —
310S 0,08 2 1,5 0,045 0,03 24,0-26,0 19,0-22,0 — 314 0,25 2 1,5-3,0 0,045 0,03 23,0-26,0 19,0-22,0 — 316 0,08 2 0,75 0,045 0,03 16,0-18,0 10,0-14,0 Mo 2,00 - 3,00
316L 0,03 2 0,75 0,045 0,03 16,0-18,0 10,0-14,0 Mo 2,00 - 3,00
317 0,08 2 0,75 0,045 0,03 18,0-20,0 11,0-15,0 Mo 3,00 - 4,00 347 0,08 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 9,0- 13,0 Nb 10xC-1,00 348 0,08 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 9,0- 13,0 Nb+Ta
10xC -1,00;
Ta 0,10 máx.
Co 0,20
q Esses aços podem ser dividididos em dois grupos :
• Aços ao cromo –níquel
• Aços ao cromo-‐manganês –níquel
Tabela 2 – Aços inoxidáveis austeníGcos
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q A maior parte dos aços austení9cos comumente empregados pertence ao primeiro grupo. Os mais conhecidos e populares são os 18-‐8 em que o teor médio de cromo é 18% e o níquel
8%. q O segundo grupo, menos importante, apareceu na década de 30 e o seu desenvolvimento ocorreu durante a Segunda Guerra Mundial, em razão da menor disponibilidade de níquel. Neles, parte do níquel (cerca de 4%) é subs9tuído por outros elementos de tendência austeni9zante, como o manganês (em torno de 7%) e o nitrogênio (em teores não superiores a 0,25%).
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
Figura 17 -‐ modificação da composição a parGr do aço inoxidável 304
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q As caracterís9cas principais dos aços inoxidáveis austení9cos são:
• não são magné9cos em seu estado recozido/mole (Austenita possui estrutura cristalina cúbica de face centrada e a adição de níquel (CFC) contribui ainda mais para isso) e levemente magné9cos no estado encruado(duro);
• não endurecíveis, por serem austení9cos;
• quando encruados, apresentam um fenômeno interessante: o aumento de dureza que se verifica é bem superior ao que se encontraria, mediante a mesma deformação, em outros aços.
Figura 18-‐ SíGos intersGciais da austeníta
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
A importância desse fenômeno é tão grande que se costuma classificar os aços austení9cos pelos níveis de resistência que se consegue pelo encruamento, desde o 9po recozido mole até o 9po inteiramente duro. Na prá9ca são ob9dos valores muito maiores. Por exemplo, conforme a porcentagem do encruamento, o aço do 9po AISI 301 pode apresentar valores correspondentes às principais propriedades mecânicas indicados na Tabela
. Figura 19 -‐ valores de propriedades mecânicas em função do encruamento do aço AISI 301
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
Um reaquecimento a temperaturas moderadas do aço encruado (que se encontrará
no estado ferrí9co) restaura a austenita.
Nota-‐se ainda nos aços inoxidáveis austení9cos que, à medida que o teor de níquel
aumenta, o efeito do encruamento é menos pronunciado, tendo em vista a ação
estabilizadora desse elemento.
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Propriedades e aplicações dos aços inoxidáveis austení9cos:
• Tipo 301: este aço é, juntamente com os 9pos 302, 304 e 302B, o mais popular; possui boa trabalhabilidade e é empregado em ornamentação, utensílios domés9cos, fins estruturais e equipamentos para a indústria química, naval, fabricação de alimentos, transporte etc.
• Tipo 302B: devido à presença de silício, possui melhor resistência à
formação de casca de óxido a temperaturas mais elevadas. Emprega-‐se em peças de fornos.
• Tipo 303: caracterís9cas de fácil usinabilidade, usando em eixos, parafusos, porcas, peças de carburador, buchas, válvulas etc.
• Tipo 308: maior resistência à corrosão que o 18-‐8 (Cr-‐Ni); para eletrodos de solda, fornos industriais, etc..
• Tipo 309: boa resistência mecânica e à oxidação a altas temperaturas; para equipamento da indústria química, peças de fornos, estufas, peças de bombas, etc..
Figura 20 -‐ utensílios domés9cos.
Figura 21 -‐ parafuso
Figura 22 – Peças para fornos
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Propriedades e aplicações dos aços inoxidáveis austení9cos:
• Tipo 309S: devido ao baixo teor de carbono permite soldagem com menor risco de corrosão intercristalina.
• Tipo 310: boa estabilidade à temperatura de soldagem; eletrodos de
solda, equipamentos para indústria química, peças de fornos, estufas. Resiste à oxidação até temperaturas de 1050ºC ou 1100ºC.
• Tipo 316 e 317: melhor resistência à corrosão química para equipamentos da indústria química, indústria de papel, etc..
• Tipo 321 e 347 : 9po 18-‐8 estabilizado contra corrosão intercristalina a temperaturas elevadas para aplicações que exigem soldagem: vasos de pressão, juntas de expansão, etc
• Tipos 201 e 202: resistência à corrosão inferior à dos 9pos ao Cr-‐Ni; contudo apresenta em geral melhor resistência mecânica a temperaturas elevadas.
Figura 23 -‐ Bancada para preparo de alimentos.
Figura 24 -‐ Ferragens.
Figura 25-‐ Forno con3nuo
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Propriedades e aplicações dos aços inoxidáveis austení9cos:
• Tipos 304N e 316N: devido à presença de nitrogênio, possuem melhores limites de escoamento, sem prejuízo à corrosão, com aplicações em estruturas muito solicitadas, como aparelhos de pressão na indústria química.
• Tipo 329: este é um aço de microestrutura mista duplex austenita-‐ferrita.
Apresenta melhor soldabilidade que os aços inoxidáveis ferrí9cos, melhor resistência à corrosão sob tensão que os aços austení9cos e são pra9camente isentos dos riscos de corrosão intercristalina. Por isso, tem sido u9lizado em aplicações sujeitas à corrosão em ambientes marí9mos e para o tratamento de substâncias alimen3cias salgadas.
Figura 26 -‐ válvulas,dutos, flanges e conexões.
Figura 27 -‐ Pia inox
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Tratamento térmico dos aços inoxidáveis austeníGcos:
Ø Esses aços não são temperáveis por não possuírem temperaturas de transformação 3picas A1 e A3.
• Solubilização -‐ Este tratamento é uma espécie de têmpera e visa garan9r a manutenção da estrutura austení9ca à temperatura ambiente. Consiste em aquecer-‐se o aço a uma temperatura suficientemente elevada para remover as modificações estruturais resultantes dos processos de fabricação, dissolver os carbonetos presentes (sobretudo os de cromo) e, após o tempo necessário à temperatura, resfriar rapidamente. O resfriamento deve ser rápido para evitar a precipitação de carbonetos, a qual acontece na faixa 450ºC -‐ 850ºC.
• Alívio de tensões -‐ O obje9vo é eliminar, total ou parcialmente, as tensões internas que se originaram nas peças acabadas durante sua deformação plás9ca ou durante a soldagem e melhorar as propriedades elás9cas do material fortemente encruado. O aquecimento é feito a uma temperatura inferior a que pode provocar a precipitação de carboneto de cromo nos contornos dos grãos, ou seja, entre 350ºC e 430ºC, entre 30 minutos e 2 horas, de acordo com as dimensões das peças; segue-‐se resfriamento ao ar.
• Tratamentos termos-‐químicos -‐ O mais indicado é a nitretação, mediante o emprego das técnicas usuais. A nitretação permite obter dureza superficial da ordem de 62 a 64 Rockwell C.
06 -‐ Aços inoxidáveis martensíGcos Estes aços caracterizam-‐se por serem aços-‐cromo, contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-‐se martensí9cos e endurecem pela têmpera. Dentro desse grupo podem ser ainda consideradas três classes: a) baixo carbono, também chamado 9po “turbina” b) médio carbono, também chamado 9po “cutelaria’ c) alto carbono, também chamado 9po “resistente ao desgaste”. Esses aços estão incluídos na classificação AISI que considera os 9pos indicados na Tabela 115 (235) (236) (237) (238). Tabela 115 – Aços inoxidáveis martensíGcos Os caracterís9cos mais importantes desses aços são os seguintes: -‐ são ferro-‐magné9cos; -‐ podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; -‐ apresentam boa resistência à corrosão quando expostos ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência à corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo; -‐ o níquel melhora a sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensí9co, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel; -‐ a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos. 6.1 – Propriedades de aplicações dos aços inoxidáveis martensíGcos Em função da sua composição química, os caracterís9cos desses aços e as aplicações mais comuns são as seguintes: -‐ 9pos 403 e 410 – pelo seu baixo carbono são fáceis de conformar a frio no estado recozido; são empregados em lâminas forjadas ou usinadas de turbinas e compressores, tesouras, canos de fuzil, componentes de micrômetros e instrumentos de medida, componentes para a indústria petroquímica etc.; -‐ 9pos 420 – pela alta dureza e razoável tenacidade que adquirem após adequado tratamento térmico, são empregados em cutelaria, instrumentos cirúrgicos, eixos de bomba, válvulas, peças de motores a jato, mancais de esfera, parafusos, buchas, etc.; -‐ 9pos 414 e 431 – pelas altas dureza e resistência mecânica, são empregados em molas, parafusos e porcas, peças para bombas, peças para aviões, eixos de hélices marí9mas, peças para fornos, componentes para a indústria petroquímica, etc. O 9po431 é o de melhor resistência á corrosão entre os aços inoxidáveis martensí9cos; -‐ 9pos 416, 416 SE e 420 F – por serem de usinagem fácil, adaptam-‐se facilmente a operações de usinagem, sendo empregados em parafusos, porcas, hastes de válvulas, lâminas de turbina, cutelaria etc.; -‐ 9pos 440 A, 440 B e 440 C – devido ao alto teor de carbono, possuem alta resistência ao desgaste; por isso são empregados em instrumentos cirúrgicos e odontológicos, mancais de esfera, válvulas, bocais e outras aplicações em que, além de resistência à corrosão, sejam exigidas altas dureza e resistência ao desgaste. 6.2 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 116 (237) apresenta as temperaturas de recozimento pleno e de recozimento isotérmico que são aplicados nesses aços, para obtenção da estrutura que permita a conformação mecânica a frio e eliminar total ou parcialmente as suas tensões internas. Tabela 116 – Temperaturas indicaGvas e durezas resultantes do recozimento pleno e do recozimento isotérmico dos aços inoxidáveis martensíGcos A Tabela 117 (237) indica as temperaturas recomendadas para têmpera e revenido desses aços, com as propriedades mecânicas médias resultantes. A esse respeito podem ser feitos os seguintes comentários: -‐ todos os aços inoxidáveis martensí9cos são temperados e devido à alta temperabilidade conferida pelo alto teor de cromo podem, geralmente, ser esfriados ao ar; alguns são esfriados em óleo ou em água (carbono mais baixo); -‐ após a têmpera, aplica-‐se um revenido a baixa temperatura – geralmente entre 150 e 400 graus C – que cons9tui mais um alívio de tensões, pois não afeta de modo significa9vo as propriedades mecânicas, além de pouco favorecer a possível precipitação de carbonetos; -‐ o revenido propriamente dito aplica-‐se aos aços de carbono mais baixo e é realizado entre 550 e 750 graus C, de 1 a 4 horas, dependendo das alterações desejadas nas propriedades mecânicas; deve-‐se procurar evitar a faixa entre 480 e 600 graus C (237), pois, do contrário, tanto a tenacidade como a resistência à corrosão são afetadas; -‐ para completa recuperação das propriedades no estado recozido, faz-‐se recozimento na faixa de temperatura de 725 a 915 graus C. Tabela 117 – Tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis martensíGcos e propriedades mecânicas resultantes A figura 171 (236) mostra o efeito do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico de aço inoxidável martensí9co 9po “cutelaria”. O gráfico mostra como a perda em peso pelo ataque por parte de ácido nítrico diluído aumenta em vários aços temperados de temperaturas diferentes quando são revenidos a diferentes temperaturas durante uma hora. A melhora gradual da resistência à corrosão em função da temperatura de têmpera é evidente. O estudo foi realizado em aço com 17,4% de cromo e 0,77% de carbono. A explicação aparente do fenômeno é a seguinte: a martensita, sendo uma solução grandemente supersaturada de carbono, sofre uma precipitação de carboneto, quando o aço for reaquecido após a têmpera; esse carboneto é muito rico em cromo. O aço, que exige que todo o cromo fique em solução, perderá, em conseqüência, resistência à corrosão. O revenido deverá, pois, ser aplicado com rigoroso controle. O gráfico da figura 171 mostra, em resumo, dois fatos importantes: -‐ maiores temperaturas de têmpera melhoram a resistência à corrosão do aço; -‐ à medida que aumenta a temperatura de revenido, a resistência à corrosão diminui, devido à mencionada precipitação de carbonetos ricos em cromos de martensita.
Fig. 171 – Influência do revenido sobre a resistência ao ataque em solução normal de ácido nítrico do aço inoxidável martensí9co 9po cutelaria. Um outro fato que deve ser mencionado, em relação aos aços inoxidáveis martensí9cos, diz respeito ao fenômeno denominado “fragilidade pelo hidrogênio”, o qual pode ocorrer nesses aços quando a sua dureza e o seu carbono são elevados. Essa fragilidade pode ser adquirida durante o processo de fusão do aço, ou durante o seu tratamento térmico devido à atmosfera usada, ou durante os tratamentos químicos ou eletroquímicos como decapagem ou eletrodeposição que eventualmente sejam empregados nesses aços. A prevenção é a melhor maneira de eliminar esse inconveniente, o qual, por outro lado, pode ser atenuado por um aquecimento do aço, sob essa condição de fragilidade, a uma temperatura no máximo igual a 400 graus C, às vezes da ordem de apenas 100 graus C (237). Além do níquel, outras adições que podem ser feitas nesses aços ao cromo são as seguintes (238): -‐ 9tânio – que diminui a tendência ao crescimento dos grãos e aumenta a soldabilidade; no mesmo sen9do, atua o nióbio; -‐ molibdênio – que, entre 1 a 2%, aumenta sensivelmente a resistência à ação de ácidos diluídos, ácidos orgânicos etc. -‐ alumínio – que aparentemente diminui o crescimento de grão, a altas temperaturas. Uma composição caracterís9ca com molibdênio e vanádio é a seguinte: Esse aço, temperado a par9r de 1010 graus C, durante 15 minutos, revenido a 480 graus C durante 4 horas, apresenta as seguintes propriedades mecânicas: Limite de resistência à tração – 180 kgf/mm2 (1770 MPa) Limite de escoamento – 145 kgf/mm2 (1420 MPa) Alongamento – 10%
q Corrosão intergranular é um dos fenômenos indesejáveis que pode ocorrer nos aços
inoxidáveis austení9cos é a, devido à precipitação de carboneto de cromo. Um dos meios de
evitá-‐la é pela adição de 9tânio e de nióbio, porque esses elementos fixam o carbono na
forma de carbonetos de 9tânio e de nióbio.
Figura 28 – acúmulo de Cr23 C6 Figura 29 – trinca devido a corrosão intragranular
Figura 30 – trinca intergranular
q São ligas de Cromo e Níquel contendo elementos precipitantes como Cobre, Alumínio e Titânio;
q As principais caracterís9cas dos aços inoxidáveis “PH” envolvem: • são indicados por “PH” (precipitacion hardening); • são endurecidos por meio de tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento; • podem ser austení9co, semi-‐matersí9co e martensí9co quando no estado recozido; • apresentam a melhor combinação entre resistência a corrosão, resistência mecânica e
boa duc9lidade.
Figura 31 – barras de aço inoxidável
q Principais aplicações: Foram desenvolvidos e são usados de forma ampla, tanto nos Estados Unidos como no Reino Unido, por exemplo nas aplicações aeroespaciais. Usa-‐se para fabricação de componentes de motores e turbinas e para peças da indústria aeronáu9ca. • Indústria aeronáu9ca – os aços inox endurecíveis por precipitação foram inicialmente desenvolvidos para este 9po de aplicação; • Indústria de extração do petróleo e do gás; • Indústria petroquímica; • Indústria química em geral; • Indústria de papel e celulose.
Figura 32 – aplicações aço inoxidável nas indústrias aeroespaciais e petroquímica
q A tabela 7 (abaixo) mostra alguns 9pos de aços. Eles são divididos em três classes – martensí9cos, semi-‐austení9cos e austení9cos.
Tabela 7 – 9pos de aços
q A tabela 8 (abaixo) mostra as propriedades mecânicas que podem ser ob9das de acordo com o tratamento de envelhecimento.
Tabela 8 – propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis de acordo com o tratamento de envelhecimento
q Tratamento Térmico dos Aços Inox Endurecíveis por Precipitação O tratamento térmico dos aços inox endurecíveis por precipitação consiste na solubilização seguida pelo envelhecimento. 1) Recozimento para solubilização: aquecer a 1040ºC + -‐ 15ºC, manter em temperatura até completa homogeneização e resfriar ao ar ou em óleo até 25ºC. É importante a9ngir no resfriamento a temperatura de 25ºC para assegurar-‐se completa transformação da austenita em martensita. Se necessário o resfriamento pode terminar por uma imersão em água fria. 2) Envelhecimento (endurecimento por precipitação): aquecer até a temperatura de envelhecimento, manter em temperatura durante o tempo indicado e resfriar ao ar. Os diversos estados de envelhecimento são designados pela E seguida de um número que indica aproximadamente a temperatura de envelhecimento correspondente.
q Composição Química Os aços inox endurecíveis por precipitação são ligas ferro -‐ cromo (12 a 17 %) – níquel (4 a 8 %) – molibdênio (0 a 2 %) com matriz martensí9ca (de baixo carbono) endurecida pela precipitação de compostos intermetálicos formados pela adição de elementos (em teores menores) como alumínio, cobre, 9tânio e nióbio, ou com matriz austení9ca, podendo haver também os semi-‐austení9cos.
AISI C Mn Si Cr Ni Mo Outros
W Inoxidável 0,07 0,5 0,5 16,75 6,75 - 0,8 Ti 0,2Al
17-4 PH 0,04 0,4 0,5 15,50 4,25 - 0,25 Nb 3,6 Cu
17-7 PH 0,07 0,7 0,4 17 7 - 1,15 Al
PH 15-7 Mo 0,07 0,7 0,4 15 7 2,25 1,15 Al
AM 350 0,1 0,75 0,35 16,5 4,25 2,25 0,1 N
Tabela 9 – composição química dos aços inoxidáveis
Aços inoxidáveis nitrônicos → aços com 0,14 a 0,32% de Nitrogênio
Possuem altos teores de cromo, manganês, níquel e eventualmente molibdênio, silício, nióbio e vanádio. Conforme demonstrado na tabela abaixo:
Tabela 10 – composição química dos aços inoxidáveis
São do 9po austení9co e possuem maior resistência mecânica, tanto à temperatura ambiente como a alta temperatura. Apresentam um percentual de carbono baixo, de modo que não ocorre transformação martensí9ca. Mantêm ainda resistência e tenacidade elevadas, às temperaturas criogênicas. Nitrônico 32 e 33: Podem ser ambos encruados, resultando em
resistência mecânica mais elevada. O 9po 33 tem sido usado na forma de barras e fios, ao passo que o 9po 32, na forma de chapas, 9ras e tubos. Ambos apresentam idên9ca resistência à corrosão na maioria dos meios corrosivos.
Nitrônico 40: apresenta, à temperatura ambiente, um limite de escoamento cerca de 2 vezes maior que o dos aços inoxidáveis austení9cos comparáveis, tais como 304 e 347, além de excelentes resistências à corrosão e à oxidação. Tem boa resistência e tenacidade, o que o torna indicado para armazenamento e transporte de gases liquefeitos.
Figura 33 – barras de aço inox
Figura 34 – veículo de transportes de gases liquefeitos
Nitrônico 50: (mais altamente ligado) apresenta melhor resistência à corrosão que os 9pos convencionais 316 e 316L e cerca do dobro do limite de escoamento. Nesse aço, adiciona-‐se comumente também Mo, Nb e V para aumentar sua resistência mecânica e sua resistência à corrosão. Pode ser encruado, o que melhora ainda mais sua resistência. Aplica-‐se nas indústrias química e naval, em bombas, válvulas, cabos, correntes, molas e acessórios diversos. Nitrônico 60: possui elevado teor de silício que melhora a resistência à oxidação do aço, fato esse que tende a melhorar a resistência do material em emprego onde ocorre atrito de metal com metal, sem lubrificação. A altas temperaturas, até 815°C, sua resistência mecânica é bem maior que a do 9po convencional 304. Por essa razão e por sua excelente resistência à oxidação, um dos empregos recomendáveis é em eixos de motores Diesel e aplicações semelhantes.
Figura 35 – corrente e mola
Figura 36 – motor a diesel
q Principais aplicações: Em ambientes que exigem alta resistência à corrosão, como centrífugas para produção de sabonetes em indústrias químicas e bombas hidráulicas que trabalham na indústria petrolífera e de mineração, em contato com meios lamacentos.
Figura 37 – centrífuga inox de produção de sabonetes
Figura 38 – bomba hidráulica
q Composição Química: Todas as peças de aço fundido resistente à corrosão contêm cromo acima de 11% e a maioria delas, níquel de 1 a 30%. O teor de carbono é geralmente abaixo de 0,20%, sendo às vezes da ordem de 0,03%. Podem ainda conter pequenas adições de molibdênio e nióbio. • O molibdênio – adicionado entre 2 e 3% -‐ melhora a resistência à corrosão geral. Essas ligas são muito usadas para aplicações sujeitas à ação da água do mar. • O nióbio – nos aços impede a precipitação de carboneto de cromo na faixa de temperaturas crí9cas (par9cularmente entre 560 e 650°C), porque a liga na condição fundida apresenta a maior parte do carbono na forma de carboneto de nióbio. Para obter-‐se a máxima resistência ao ataque intergranular, a liga é aquecida a 1120°C, seguindo-‐se resfriamento até a temperatura ambiente e reaquecendo-‐se, entre 870 e 925°C, quando ocorre a precipitação de carboneto de nióbio.
q Principais aplicações: O emprego de aço inoxidável na fundição de peças é feito mais no sen9do de se procurar evitar a ação corrosiva do meio, ficando em segundo plano as condições rela9vas à resistência mecânica. As peças fundidas de aço inoxidável são empregadas com o obje9vo de resis9r à ação corrosiva de soluções aquosas, à temperatura ambiente ou próxima, e de gases quentes e de líquidos de elevado ponto de ebulição, a temperaturas de até cerca de 650°C (249).
Figura 39 – peças fundidas de aço inox
q Vantagens: A sua usinabilidade é sa9sfatória, do mesmo modo que a soldabilidade, desde que certas precauções sejam tomadas. São muitas as vantagens da fundição de aço: • Alta resistência à corrosão, devido a quan9dades controladas de ferrita presente na mesma;
• Possuem capacidade de refle9r a luz, daí os produtos de aço aparentar sempre um visual novo;
• Projetos flexíveis, como as peças de aço podem ser facilmente dobradas em formas complexas; e
• moldes de aço pode ser soldado melhor do que qualquer outro metal de fundição, etc.
Custo Direto Anual da Corrosão por Setor Industrial Total: US$137,9 bilhões
Figura 40 – Custos por categoria
UGlidades
Produção e Manufatura
Infraestrutura Total: US$22,6 bilhões
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Figura 41 – Custos em Infraestrutura
UGlidades Total: US$47,9 bilhões
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Figura 42 – Custos em U9lidades
Transporte Total: US$29,7 bilhões
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Figura 43 – Custos em Transporte
Produção e Manufatura Total: US$17,6 bilhões
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Figura 44 – Custos em Produção e Manufatura
Governo Total: US$20,1 bilhões
VOLTAR
Figura 45 – Custos com Governo
Custos dos meios de combate à corrosão (US$)
• RevesGmento e Pintura -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 108,6 bi • Ligas Resistentes à Corrosão -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 7,7 bi • Inibidores de Corrosão -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 1,1 bi • PlásGcos de Engenharia e Polímeros -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 1,8 bi • Proteção Anódica e Catódica -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 1,0 bi • Serviçoes de Controle à Corrosão -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 1,2 bi • Pesquisa e Desenvolvimento -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ -‐ • Educação e Treinamento -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ -‐
• TOTAL -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 121,4 bi
Diante do exposto verifica-‐se a importância dos aços inoxidáveis em todas as a9vidades, o que pode ser resumido através dos benepcios que os mesmos apresentam: • resistência à corrosão em ambientes atmosféricos, aquosos normais, ambientes mais agressivos (presença de ácidos, soluções alcalinas, soluções contendo cloro); • resistência ao calor e à oxidação superficial, para as classes com altos teores de cromo e níquel; • higiene, fator importante nas condições estritamente higiênicas de cozinhas, hospitais e fábricas de processamento de alimentos; • aparência esté9ca, devido sua superpcie brilhante, a qual pode se facilmente man9da, tornando-‐o aplicável em arquitetura e ornamentação; • resistência mecânica, sobretudo no caso dos aços austení9cos, que pelo encruamento adquirem maior resistência, e nos aços dúplex de alta resistência; • resistência ao choque, em função da microestrutura austení9ca da série 300 com alta tenacidade, tornando-‐os par9cularmente adequados para aplicações criogênicas; • facilidade de fabricação, as técnicas modernas têm tornado fácil as aplicações de operação de conformação, corte, soldagem e usinagem.
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