Trabalho de Ciências dos Materias - AÇOS INOXIDÁVEIS

...

Outros relatos informam que Brearley causticou o aço com ácido nítrico e examinou-o microscopicamente a fim de analisar sua potencial resistência a ataques químicos. Descobrindo tal resistência à corrosão ele identificou imediatamente o potencial desse aço para a indústria de cutelaria. Ele decidiu denominar a sua invenção de Rustless Steel (Aço antiferruginoso), mas o diretor da firma de cutelaria R. F. Mosley, Ernest Stuart, encarregado dos testes finais do produto preferiu denominar Stainless Steel (Aço Inoxidável) após mergulhar numa solução de vinagre.

-

Propriedades e Tratamentos

Os aços inoxidáveis possuem em sua composição pelo menos 4% de Cromo, mas normalmente se encontra entre 10% e 30%, além de outros compostos dependendo do tratamento e finalidade.

O Cromo é de grande importância para a definição desse aço, pois em contato com o oxigênio o mesmo permite a formação de uma película protetora de óxido de cromo () sobre a sua superfície. Essa película impermeabiliza o aço contra agentes corrosivos usuais e se desfeita rapidamente se recompõe em contato com o oxigênio.[pic 2]

Os outros elementos que também podem ser adicionados como por exemplo o Níquel, o Molibdênio, o Titânio e o Nióbio, acrescentam à sua estrutura inúmeras características. O Níquel melhora a resistência da liga à altas temperaturas, ductilidade e soldabilidade; O Molibdênio é usado para aumentas a resistência a corrosão por via úmida; o Titânio e o Nióbio estabilizam o aço austenítico impedindo a precipitação do Cromo em forma de carboneto durante o aquecimento ou resfriamento lento.

Além da adição de elementos os aços inoxidáveis podem ser classificados em função da sua microestrutura:

- Austeníticos

Os aços inoxidáveis austeníticos são os maiores, em termos de número de ligas e de utilização. Como os ferríticos, os austeníticos não podem ser endurecidos por tratamento térmico, tendo o nível de teor de carbono restrito, mas as adições, principalmente de níquel, mudam a estrutura em temperatura ambiente para arranjo atômico cúbico de face centrado que é também não magnético (ou seja, tem uma baixa permeabilidade magnética). Dependendo do teor de níquel os aços austenítico respondem a trabalho a frio com aumento da resistência mecânica, podendo ser utilizado em operações severas de conformação, evitando ruptura prematura e trinca. O endurecimento por encruamento é acompanhado pelas mudanças parciais na estrutura, com a conformação de uma fase de martensita ferro magnética, o que explica porque com a deformação a frio pode ocorrer os aços austeníticos “magnéticos”.

Os aços mais usados tipo 304 (1.4301) tem 17% de cromo e 8% de níquel com excelente ductilidade, conformabilidade e tenacidade e até em temperaturas criogênicas.

O molibdênio é adicionado em alguns dos aços austeníticos para aumentar sua resistência aos mecanismos de corrosão localizados tais como corrosão galvânica e por pite ou alveolar.

Exemplos de aços austeníticos são 304/S30400 (1.4301), 304 L/ S30403

(1.4306), 316/S31600 (1.4401) e 316 L/ S31603 (1.4404).

[pic 3]

Figura 1 - Aço Inoxidável Austenítico - Microestrutura típica

- Martensíticos

Os aços inoxidáveis martensíticos são similares aos aços carbono e de baixa liga. Eles têm uma estrutura similar aos ferríticos com estrutura cristalina “tetragonal de corpo centrado”. Devido a adição de carbono, podem ser endurecidos e a resistência aumentada pelo tratamento térmico, da mesma forma que os aços carbono. São classificados como uma família ferro magnético “duro”. O principal elemento de liga é o cromo, com um teor típico de 12 – 15%.

Na condição recozida, apresentam limite de escoamento com cerca de 275 MPa e então são normalmente usinados, conformado ou trabalhado a frio nessa condição. A resistência mecânica obtida pelo tratamento térmico depende do teor de carbono da liga. Aumentando o teor de carbono aumenta o potencial da resistência e dureza mas diminui a ductilidade e tenacidade. Os aços com teores de carbono mais elevados são capazes de serem tratados na dureza de 60 HRC.

A melhor resistência a corrosão é obtida no tratamento térmico, ou seja, na condição temperado e revenido. Os martensíticos foram desenvolvidos com adições de nitrogênio e níquel, mas com teores de carbono mais baixos que os tipos tradicionais. Estes aços têm melhor tenacidade, soldabilidade e resistência à corrosão.

Os exemplos de aços martensíticos são 420 (1.4028), 431 (1.4057) como tipos temperáveis com carbono normal e 248 S V (1.4418) como tipo de aço com baixo teor de carbono e mais o nitrogênio.

[pic 4]

Figura 2 - Aço Inoxidável Martensítico - Microestrutura típica

- Ferríticos

Os aços inoxidáveis ferríticos tem uma estrutura cristalina cubico de corpo centrado, que é o mesmo do ferro puro a temperatura ambiente. O principal elemento de liga é o cromo com teores tipicamente entre 11 e 17%. O teor de carbono é mantido baixo o que resulta nestes aços uma limitada resistência mecânica. Não são endurecíeis pelo tratamento térmico e no estado recozido o limite de escoamento é de 275 a 350 MPa.

Os aços ferríticos são do tipo de baixo custo mas tem limitada resistência à corrosão comparado com os austeníticos mais comuns. Da mesma forma são limitados na tenacidade, conformabilidade e soldabilidade em comparação aos austeníticos.

As dimensões de fornecimento (ou seja, espessura) são restritas devida a baixa tenacidade. São, entretanto, do grupo ferro magnético “mole” e tem assim algumas utilizações especiais, como por exemplo núcleo de válvulas solenoides.

Exemplos de aços ferríticos são 3 Cr 12 (1.4003) e 430 (1.4016).

[pic 5]

Figura 3 - Aço Inoxidável Ferrítico - Microestrutura típica

- Endurecíveis por Precipitação

Os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação (PH) são endurecíveis por tratamento de envelhecimento