CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS. ALUNOS: FRANCISCO DE ASSIS GUILHERME ANDRADE MARCUS MATEUS...

CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEISCLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS

ALUNOS: FRANCISCO DE ASSIS

GUILHERME ANDRADE

MARCUS MATEUS BRAGA

RODRIGO NOBRE

TURMA: TF DATA: 07/12/05

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO - UPE

1. Introdução;

2. Constituição e Diagrama de Equilíbrio;

3. Aços Inoxidáveis Martensíticos;

4. Aços Inoxidáveis Ferríticos;

5. Aços Inoxidáveis Austeníticos;

6. Aços Inoxidáveis Duplex;

7. Aços Inoxidáveis Endurecíveis por

Precipitação;

8. Aplicações e Resumos

TópicosTópicos

DefiniçãoDefinição

Os aços inoxidáveis são ligas ferro-cromo que contém, tipicamente, um teor acima de 11% de cromo. A partir desse teor e em contato com oxigênio ocorre a formação de uma fina película de óxido de cromo sobre a superfície do aço, que é impermeável e insolúvel nos meios corrosivos usuais. Apresenta, em geral, maior resistência à oxidação a alta temperatura em relação a outras classes de aços.

ClassificaçãoClassificação

• Aços Inoxidáveis Martensíticos;

• Aços Inoxidáveis Ferríticos;

• Aços Inoxidáveis Austeníticos;

•Aços Inoxidáveis Duplex (ferrítico-austenítico);

• Aços Inoxidáveis Endurecidos por Precipitação.

HistóricoHistórico

•1912 - Alemanha (20%Cr 7%Ni) - Aço Inoxidável Austenítico;

•1912 - Inglaterra (12,8%Cr 0,24%C) – Aço Inoxidável

Martensítico;

•1913 – (16%Cr 0,015%C) – Ferrítico;

•1945 – EUA – (U.S. Steel) – Aço Inoxidável Endurecido por

Precipitação;

•1950 – EUA – Escasses de Ni – Aços Inoxidáveis com Mg e N

em substituição parcial de Ni (AISI 200);

•1970 – EUA – (Processo OAD) – Permitiu a redução drástica de

C sem perda acentuada de Cr para escória – Carga menos cara;

• ~1970 – LC – Custo e Homogenidade Química;

•2005 – Aço Inoxidável de Alto Desempenho.

PassivaçãoPassivação

Fenômeno da Passivação• película estável• impermeável• aderente• alta veloc. formação

Corrosão e SensitizaçãoCorrosão e Sensitização

Tipos de Corrosão• corrosão intergranular - sensitização• corrosão sob tensão - meios agressivos (soluções de Cl)• corrosão por pites - meios com solução aquosa de Cl e Br• condições da superfície - grosseira, fissuras

Sensitização - corrosão intercristalina

• diminuição teor de Cr - corrosão intergranular• solução: C em baixos teores < 0,1%

uso de elementos de liga - Ti, V, Nb

teor de Cr acima de 12%

tratamento térmico - solubilização e resfr. rápido

ProduçãoProdução

DESDE A PRODUÇÃO DO AÇO NO CONVERSOR ATÉ A LAMINAÇÃO A QUENTE

Sistema Fe-Cr-NiSistema Fe-Cr-Ni

DIAGRAMA DE SCHAEFFLER

40

M

A+M A+F

A+M+F

A

5 10 15 20 25 30 35

5

10

15

20

25

30

0

% Equivalente de Cr

% E

qu

iva

len

te d

e N

i

Cr equival. = Cr + Mo + 1,5x%Si + 0,5x%Nb

Ni equival. = Ni + 30x%C + 0,5x%Mn

FM+F

DIAGRAMA DE SCHAEFFLER

• Essencialmente ligas de Cr (10,5~18%) e C (~1,2%) com estrutura

martensítica (ambos são balanceados) com carbeto disperso;

•C aumenta dureza mas favorece sensitização;

•Trabalhável a frio e a quente, pcp quando C é baixo;

•Pouco carboneto no CG;

•Ferromagnético;

•Endurecível por tratamento térmico;

•Relativamente POUCO resistente a corrosão;

•Tempera pode melhorar a resistência a corrosão;

•Nb, Si, W e V modificam a resposta de revenido após o endurecimento;

•Excesso de Carboneto pode estar presente para aumentar a resistencia ao

desgaste ou manter o poder de corte;

•Pouco de Ni pode elevar a resistência corrosão e a tenacidade;

•S e/ou Se aumenta a usinabilidade;

•Revenido a baixa T (150°C a 400°C);

INOX MARTENSÍTICOINOX MARTENSÍTICO

Composição QuímicaComposição Química

LIGA Cr C Ni Mo Va W Aplicações típicas

403 12,2 0,15 --- --- --- --- Peças sujeitas a altas tensões: anéis de motores a jato...

410 12,5 0,15 --- --- --- --- Eixos de bomba, hardware, porcas, válvulas...

414 12,5 0,15 1,8 --- --- --- Instrumentos cirúrgicos, ferramentas, válvulas...

420 13,0 0,15 --- --- --- --- Aços para alta temperabilidade, tesouras...

422 12,0 0,22 --- 1,0 0,25 1,0 Aços com resistência e tenacidade acima de 650ºC...

431 16,0 0,20 1,8 --- --- --- Estruturas aeronáuticas, parafusos...

440A 17,0 0,72 --- --- --- --- Mais duro que o 420: boa resist. a corrosão; inst. cirúrgicos....

440B 17,0 0,35 --- --- --- --- Elevada dureza: Cutelaria, eixos...

440C 17,0 1,70 --- --- --- --- Mais duro inox martensítico, peças de válvulas, eixos...

PropriedadesPropriedades

TIPO REVEN. Esc (MN/m2)

máx (MN/m2) (%)

403 , 410 recozidas 275,8 517,1 30

416 , 416Se 204 999,8 1310,1 15

426 1034,3 1344,5 17

648 586,1 758,5 23

414 recozida 665 827,4 17

204 1034,3 1379 15

648 724 827,4 20

420 recozida 344,8 655 25

204 1379 1758 10

648 586 792 20

431 recozida 655 861,9 20

204 1068,7 1413,5 15

648 655 861,9 20

440 A recozida 413,7 724 20

315 1689,3 1827 5

440 B recozida 427,5 737,8 18

315 1861,7 1930,6 3

440 C recozida 482,7 758,5 13

315 1896,1 1965,1 2

Microestrutura IMicroestrutura I

Microestrutura: Martensita Fina com dispersão de Carbonetos de Cromo.

Aumento: 100 x

Ataque: Marble (tempo: 10 s)

Dureza: 53HRc

Material: AISI / SAE 440 CDIN x105CrMo17

Aplicação: Facas, canivetes, rolamentos.

Composição Química:

Elemento Percentual (%)Carbono 0,95 - 1,20

Silício máx 1,00Manganês máx 1,00Fósforo máx 0,04Enxofre máx 0,03Cromo 16,00 - 18,00

Molibdênio máx 0,75Ferro Balanço

Fonte: ABNT NBR 5601/1981

Microestrutura IIMicroestrutura II

Aplicação: Instrumentos cirúrgicos e dentários, eixos, peças de bombas e válvulas, pás, moldes para plásticos e ind. de vidros.


Microestrutura: Grãos de Ferrita com dispersão homogênea de Carbonetos Complexos de Ferro / Cromo. Material sofreu Tratamento de Recozimento de Coalescimento.

Aumento: 400 x.

Ataque: Reagente Marble (tempo: 10 a 15 s)

Dureza: 186 HB

Material: AISI / SAE 420 Modificado DIN x20Cr13

Elemento Percentual (%)Carbono 0,36 - 0,45

Silício máx 1,00Manganês máx 1,00Fósforo máx 0,04Enxofre máx 0,03Cromo 12,50 - 14,50Níquel máx 1,00Ferro Balanço


• Essencialmente ligas de Cr (11~30%) e C (~1,2MAX%) com estrutura cristalina

CCC (ferrítica) e carbonetos dispersos;

•Não são endurecíveis por solubilização e têmpera então são utilizadas no estado

recozido;

•Ferromagnético;

•Mo, Si, Al, Ti, Nb para caraterística específicas;


•Baixa Ductilidade;

•Baixa Formabilidade;

•Relativamente Pobre Resistencia a tensões em altas temperaturas;

•Tenacidade limitada em baixas temperaturas e seções grossas;

•Susbtitui Fe-Cr-Ni-C em aplicações de resistência a corrosão com menos custo.

Inox FerríticoInox Ferrítico


AISI C Cr Outros

405 0,08 11,5 - 13,5 Al (0,1 – 0,3)

406 0,15 12 – 14 Al (3,5 – 4,5)

430 0,12 14 – 18 -

430 F 0,12 14 – 18 Pou S ou Se (0,07)

Mo ou Zr (0,6)

442 0,2 18 – 23 -

443 0,2 18 – 23 Cu (0,9 – 1,25)

Si (0,75)

Ni (0,5)

446 0,35 23 - 27 N (0,25)


AISI LRTkg/mm²

LE kg/mm²

Along. %

DurezaBrinell

RChoquekgm

405 42 24,5 20 160-180 2,8-4,8

406 59,5 - 25 - -

430 45,5 24,5 20 – 35 130-165 2,1-4,8

430 temp. 105 77 3 255-300 2,1-4,8

430 F 49 31,5 15 – 30 150-190 2,1-4,8

442 52,5 31,5 30 – 35 150-175 0,7-2,1

446 56 35 25 - 30 160-185 0,1-1,4


Aplicação: Estufas, churrasqueiras em geral, bandejas, revestimentos, tampo de mesas, grelhas.

Fonte: ABNT NBR 5601/1981Microestrutura: Grãos de Ferrita Encruados provenientes de sua conformação (Laminação a frio). Observa-se a presença de Maclas.

Aumento: 100 x

Ataque: Marble (tempo: 10s)

Dureza: 255 mHV (max 190HB)

Material: AISI / SAE 430 DIN x8Cr17


Elemento Percentual (%)Carbono 0,12Manganês 1,00

Silício 1,00Fósforo 0,04Enxofre 0,03Cromo 16,00 - 18,00Ferro Balanço


Recozido a 788 C - estrutura ferrítica com grãos equiaxiais e partículas de carbetos (100X)

Temperado a partir de 1200 C -Matriz ferrítica com ilhas de martensita (500x)

Aço Inox 430C=0,15%Cr=16,5%

•Cr (16~26%), Ni (>35%) Mg (>15%)com estrutura cristalina CFC;

•Atingida através de elementos austenitizantes (ex.: Ni, Mn, N);

•Não magnético na condição recozido;

•Melhor resistência a corrosão;

•Endurecível apenas por trabalho a frio;

•Exelentes propriedades criogênicas;

•Boa Resistência em altas temperaturas;

•Série 2xx (Ni e Mn);

•Mo, Cu, Si, Al, Ti e Nb melhoram certas características;


Inox AusteníticoInox Austenítico


AISI C Cr Ni Mo Outros

302 0,15 17,5 8,3

303 0,15 17,5 8,5 0,15 min S

304 0,08 18,3 8,5

304 L 0,03 19 10

310 0,25 25 20

316 0,08 17 12 2,5

316 L 0,03 17 12 2,5


AISI LRTkg/mm²

LE kg/mm² Along. %

DurezaBrinell

RChoquekgm

302 59,5 24,5 50-60 140-160 9,7-15,2

303 59,5 24,5 30-55 155-175 9,7-15,2

304 59,5 21 50-60 140-160 9,7-15,2

310 63 28 45-50 165-185 6,9-13,8

316 56 24,5 50-60 140-160 9,7-15,2


Aplicação: Ind. química, farmacêutica e têxtil, do petróleo e do papel, instalações criogênicas em geral, pistões, parafusos.


Microestrutura: Matriz Austenítica.

Aumento: 200 x


Dureza: 282 HB

Material: SAE / AISI 304 DIN x5CrNi189

Elemento Percentual (%)Carbono máx 0,08Manganês máx 2,00

Silício máx 1,00Fósforo máx 0,045Níquel 8,00 - 10,50Enxofre máx 0,03Cromo 18,00 - 20,00Ferro Balanço



Microestrutura: 95% de Austenita e 5% de Ferrita residual no sentido da conformação do material. Matriz proveniente de Recozimento.

Aumento: 100 x


Material: AISI / SAE 316 DIN x5CrNiMo1810


Dureza: 156 HB

Elemento Percentual (%)Carbono mín 0,08

Silício máx 1,00Manganês máx 2,00Fósforo máx 0,045Enxofre máx 0,03Níquel 10,00 - 14,00Cromo 16,00 - 18,00

Molibdênio 2,00 - 3,00Ferro Balanço


Aplicação: Ind. química, farmacêutica e têxtil, do petróleo e do papel, peças utilizadas na construção naval e aplicações criogênicas em geral, utilizado nos meios mais corrosivos.

•Cr e Ni com estrutura cristalina misturada de ferrita (ccc) e austenita (cfc);

• ccc/cfc é função da composição e do tratamento térmico;

•Maior parte das ligas contém iguais quantidades de fases quando recozido;

•Ni, Mo, Cu, Si, W balanço estrutural ou características de resistencia a

corrosão;

•Resistência a corrosão igual ao Aço Inox Austenítico com liga similar;

•Resistência Mecãnica superior ao Aço Inox Austenítico com liga similar;

•Tenacidade intermediária entre ferrítico e ustenítico.

Inox DuplexInox Duplex


LIGA Cr Ni Mo Mn Si C Outros

329 26,0 5,0 1,5 ------ ------- 0,08 Ferralium 255

25,5 5,5 3,0 2,0 2,0 0,08 0,1N;1,75Cu

7 Mo 25,5 3,7 0,5 1,0 0,75 0,08

U 50 21,0 7,0 2,5 2,0 1,0 0,03 0,2N;0,5Cu

AF 22 22,5 5,5 3,0 2,0 1,0 0,03

3 RE 60 18,5 4,7 2,7 1,5 1,7 0,03

SAF 2205 22,0 5,5 3,0 < 2,0 < 0,8 0,03

Ni – aumento da tenacidade e usinabilidade;Cr – resistência a corrosão;

Mo – aumenta a resistência de corrosão por pitting;C – em baixos teores diminuem a corrosão

intergranular


LIGA Cr Ni Mo Mn Si C Outros e(MPa)

máx(MPa) (%)

329 26,0 5,0 1,5 ------ ------- 0,08

Ferralium 255 25,5 5,5 3,0 2,0 2,0 0,08 0,1N;1,75Cu 480 mín 740 mín 20mín

7 Mo 25,5 3,7 0,5 1,0 0,75 0,08 565 683 31

U 50 21,0 7,0 2,5 2,0 1,0 0,03 0,2N;0,5Cu 315-440 590-800 20-25

AF 22 22,5 5,5 3,0 2,0 1,0 0,03

3 RE 60 18,5 4,7 2,7 1,5 1,7 0,03 450 700-900 30

SAF 2205 22,0 5,5 3,0 < 2,0 < 0,8 0,03 410-450 680-900 25

•Tensão de escoamento elevada: vantagem nos projetos de engenharia;•Ductilidade menor que os austeníticos mas adequados às exigências de mercado;

•A resistência à corrosão depende principalmente dos teores de Cr e Mo;•Em geral a grande quantidade de ferrita melhora a resistência à corrosão sob tensão;

MicroestruturaMicroestrutura

•Ligas Cr-Ni contendo elementos precipitantes (Cu, Al, Ti)

•Pode ser tanto austenítico quanto martensítico quando no

estado recozido;

•O austenítico frequentemente é transformado em martensítico

em determinadas condições de tratamento térmico, inclusive

com tratamento sub-zero e atingem alta resistência pela

formação da martensita.

Inox por PrecipitaçãoInox por Precipitação


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

FATORES DE SELEÇÃO:•Resistência a Corrosão;•Características de Fabricação;•Disponibilidade;•Propriedades Mecânicas em variaçõesátípicas de temperaturas;•Custo do produto.

ABNT / AISI ClassificaçãoResistência à

Tração (MPa)Limite de

Escoamento (MPa)Alongamento

(%)

316 Austenítico mín 517 mín 206 40

304 Austenítico mín 517 mín 206 40

420 Martensítico mín 655 mín 413 20 – 25

430 Ferrítico mín 448 mín 206 22

Aplicações e Resumos

Martensíticos• são magnéticos, • elevada resistência mecânica / dureza• aplicáveis até 550oC • lâminas turbinas, peças estruturais para aviões, engrenagens, esferas p/ rolamentos, instrumentos cirúrgicos, lâminas p/ navalhas

Ferríticos

Austeníticos

• são magnéticos, mais baratos que os austeníticos• baixas propriedades mecânicas (são moles), baixa resistência a fluência, • boa trabalhabilidade, mas sem estampagem profunda como nos austeníticos• só resistem a corr. atmosférica se houver lavagem frequente concent. sais• adornos de automóveis, apar. eletrodomésticos, pias comuns.

• não são magnéticos• elevada resistência à corrosão / alta res. a fluência• aplicáveis em alta temperatura (até 1200oC) • aceitam grandes deformações (endurecem muito)• difícil usinagem (devido ao encruamento) • peças para fornos, parafusos, pias, tubos resistentes a meios agressivos, tanques para indústrias químicas, aplicações arquitetônicas (resistem a corrosão marinha ou urbana)

Aplicações e Resumos

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