As ligas ferrosas ou metais são metais que consistem principalmente em ferro (Fe). O aço é uma liga à base de ferro que contém tipicamente menos de 1% de carbono, onde o ferro frequentemente contém 2% ou mais de carbono. O ferro e o aço são amplamente disponíveis, fortes, baratos e podem ser moldados por fundição. As propriedades das ligas ferrosas podem ser melhoradas por tratamento térmico e, no caso dos aços, por trabalho (isto é, laminagem ou forjamento). Os aços inoxidáveis foram desenvolvidos para resistir à corrosão e geralmente contêm 12% ou mais de cromo e podem conter níquel em qualquer quantidade até ou até mesmo exceder o teor de cromo com base nas propriedades mecânicas desejadas e aplicação.

Existem vários tipos de aço inoxidável. Ao considerar estas ligas para uso em ambiente corrosivo, o método mais utilizado para a seleção inicial é comparar as classificações PREn (número equivalente de resistência a corrosão) entre materiais. Isto é calculado utilizando o peso % dos elementos de liga chave presentes em qualquer grau particular de aço inoxidável. A fórmula é:

PREn = % Cr + (3,3 x % Mo) + (16 x % N)

Obviamente, as ligas que contêm as maiores quantidades de cromo, molibdênio e nitrogênio são consideradas como possuindo melhor resistência à corrosão por ferrugem. Isto pode ser acompanhado por um aumento correspondente na resistência à tração e no limite de elasticidade.

Aços inoxidáveis ferríticos

Aços inoxidáveis devem a sua capacidade de resistir à corrosão principalmente à presença de um filme passivo na sua superfície. O crómio é o principal responsável pela formação desta película passiva. O ferro deixa de enferrujar com aproximadamente 12% de crómio. A resistência aos corrosivos oxidantes aumenta rapidamente com o teor de cromo até cerca de 20%. Além desse nível, no entanto, a resistência aumenta a uma taxa mais gradual e decrescente. Consequentemente, muito poucas ligas inoxidáveis contêm mais de 27% de crómio. Essas ligas são compostas principalmente de cromo e ferro, com baixo teor de carbono. As ligas são frequentemente categorizadas pela sua estrutura cristalina, que é impactada pela química e processamento, incluindo o tratamento térmico. Os aços inoxidáveis ferríticos possuem uma estrutura cristalina que é principalmente ferrite.

Aços Inoxidáveis Martensitic

A adição de carbono suficiente às ligas de cromo e ferro resulta em ligas que podem ser endurecidas e temperadas. A resistência à corrosão é um pouco reduzida pelo nível de carbono, mas a redução é minimizada quando essas ligas são totalmente endurecidas e temperadas. Consequentemente, as ligas de carbono mais elevadas (acima de 0,15% C) são normalmente utilizadas apenas na condição totalmente endurecida e temperada. A sua estrutura após arrefecimento rápido a partir de temperaturas acima dos 870ºC é principalmente martensítica.

As classes martensíticas comuns incluem: MTEK 410, MTEK 416, MTEK 420, MTEK 431, e MTEK 440.

Austenítico Aços Inoxidáveis

De todos os elementos adicionados à liga básica de cromo e ferro, o níquel é o mais importante. Ele não só melhora a resistência à corrosão, mas também altera a estrutura e as propriedades mecânicas da liga. Como o níquel é adicionado em quantidades crescentes a uma liga ferrítica de ferro/crómio, a estrutura da liga muda da ferrite, através da mistura de ferrite e austenite, para essencialmente toda a austenite. A maioria das “classes 18-8” (uma descrição comum do inoxidável 304 que é composto de aproximadamente 18% de cromo e 8% de níquel) é feita com quantidades controladas de ferrite para melhorar as características de soldagem e maior resistência. A mudança na estrutura é acompanhada por um aumento acentuado da ductilidade e da tenacidade. As ligas inoxidáveis, predominantemente austeníticas na estrutura, formam uma família de aços inoxidáveis que são de longe os mais utilizados de todos os tipos.

Aços inoxidáveis austeníticos superiores

Em determinadas condições agressivas, as qualidades gerais dos aços inoxidáveis austeníticos são mais susceptíveis a fissuras, corrosão com fendas e rachaduras por corrosão sob tensão. Isto levou ao desenvolvimento e adições à família das austenitas, referidas como aço inoxidável super austenítico.

O uso de super austenita está crescendo rapidamente devido à mudança das condições nas indústrias de processo de hoje em dia. Uma abordagem “encaixe e esqueça” está sendo adotada para empregar ligas que não requerem substituição constante e regular em condições como águas profundas e plantas de processo em circuito fechado a alta temperatura.

Aços inoxidáveis super austeníticos contêm altos níveis de cromo e níquel, juntamente com adições significativas de molibdênio e nitrogênio. O resultado é uma série de austeníticos. Eles são até 30% mais resistentes que os aços inoxidáveis convencionais da série 300 e oferecem resistência superior a fissuras, corrosão com fendas e rachaduras por corrosão sob tensão. Um aço inoxidável austenítico é considerado super austenítico quando seu PREn excede 40,

As classes comuns super austeníticas incluem: MTEK 20, MTEK 20M, MTEK 6XN, e 254SMO®.

Aços inoxidáveis duplex

Aços inoxidáveis duplex são ligas com estruturas geralmente consideradas como sendo partes aproximadamente iguais de austenita e ferrite, com uma distribuição 60/40, 40/60-fase sendo o envelope amplamente considerado como aceitável.

A combinação austenita/ferrita produz ligas com o dobro da resistência dos aços inoxidáveis austeníticos convencionais.

Os aços inoxidáveis duplex são virtualmente imunes à fissuração por corrosão sob tensão (o calcanhar de Aquiles dos aços inoxidáveis austeníticos comuns) e são altamente resistentes à corrosão por fendas e fendas. Possuindo estas características, não é surpreendente encontrar a maioria (mas de forma alguma todas) as aplicações relacionadas com a água do mar. Os aços inoxidáveis duplex têm muitas utilizações na produção de petróleo e gás offshore e equipamentos navais, particularmente na sub-superfície.

As qualidades duplex comuns são: MTEK 2205, MTEK 29MN / CD4MCuN, Ferralium® 255, Zeron® 100

Têmpera por precipitação (endurecimento por envelhecimento) Aços inoxidáveis

A necessidade de aços inoxidáveis que combinassem a excelente resistência à corrosão dos tipos austeníticos com a capacidade de serem endurecidos por tratamento térmico levou ao desenvolvimento de uma família de aços inoxidáveis conhecidos como tipos PH. Eles podem ser endurecidos por precipitação (idade) a baixas temperaturas (900°F / 480°C), minimizando a distorção.

As classes comuns são: MTEK 17-4PH®, MTEK 15-5PH®, MTEK e 14-4PH®.

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