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Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges –DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 1

Aços inoxidáveis

Os aços inoxidáveis são aços de baixo teor de carbono, ligadosprincipalmente ao:

• Cromo• Níquel• Molibdênio


• Os aços inoxidáveis tem comoprincipal característica, a resistência à corrosão, mesmo emambientes de alta temperatura outemperaturas criogênicas.

• Se deve principalmente pelapresença de cromo (a partir de 11%).

• O cromo, em contato com o oxigênio permite a formação de uma película finíssima de óxidode cromo sobre a superfície do aço, que é impermeável e insolúvel em meios corrosivosusuais.


AÇOS INOXIDÁVEIS

QUANTO AO TIPOSão classificados segundo a microestrtura

•• MartensMartensííticosticos (Fe, Cr)(Fe, Cr) endurecidos por TT

•• FerrFerrííticosticos (Fe, Cr)(Fe, Cr) não endurecíveis por TT

•• AustenAustenííticosticos (Fe, Cr, Ni)(Fe, Cr, Ni) não endurecíveis por TT

Cromo: tende a estabilizar a ferritaNíquel: tende a estabilizar a austenita


TIPOS BÁSICOS DE AÇOS INOX

FERRÍTICOS AUSTENÍTICOS MARTENSÍTICOS

0,2%C1,0%C

•11≤%Cr≤20, %C≤0,3•Não podem ser tratados termicamente

•17≤%Cr≤25 ; 6≤%Ni≤20•Estrutura austenítica àtemp. ambiente

•Não podem ser tratados termicamente

•Mais resistente corrosão

•12≤%Cr≤18;0,1≤%C≤1,2•Quando temperados atingem elevados níveis de dureza e resistência


Aço Inoxidável Ferrítico

• São essencialmente ligas binárias ferro-cromo• Sua estrutura mantém-se essencialmente ferrítica (CCC, do tipo

ferro α) após os tratamentos térmicos normais• São relativamente baratos, porque não contêm níquel.• Boa resistência ao calor e à corrosão.• São ferromagnéticos• Podem possuir boas ductilidade e conformabilidade mas suas

características de resistência em altas temperaturas são ruins se comparadas à dos austeníticos.

• Sua tenacidade também pode ser limitada a baixas temperaturas e em seções pesadas.

• Não são endurecíveis por tratamento térmico e dificilmente por trabalho a frio.


Aço Inoxidável Austenítico

• São essencialmente ligas ternárias ferro-cromo-níquel• Sua estrutura permanece austenítica (CFC, tipo ferro γ) às

temperaturas normais dos tratamentos térmicos.• Tem elevada capacidade de deformação devido à sua estrutura CFC• Melhor resistência a corrosão do que os aços ferríticos e

martensíticos• O encruamento aumenta bastante a resistência• Normalmente, possuem excelentes propriedades criogênicas e

excelentes resistências mecânica e à corrosão em altas temperaturas.

• Constituem a maior família de aços inoxidáveis, tanto em número de diferentes tipos quanto em utilização


Aço Inoxidável Martensítico

• Essencialmente ligas binárias ferro-cromo• Possuem uma estrutura cristalina martensítica na condição

endurecida• Resistentes à corrosão somente em meios de média agressividade• Magnéticos e endurecíveis por têmpera• Maior resistência mecânica e dureza• Baixa resistência a corrosão comparando com os ferríticos e

austenítico• Apresentam-se em três tipos:

– Baixo Carbono (tipo turbina) – 0,15% C; 12% Cr– Médio Carbono (tipo cutelaria) – 0,70% C; 17% Cr– Alto Carbono (resistente ao desgaste) – 1,10% C; 17% Cr


• Aplicações típicas» Aço inoxidável Martensítico

• - Uso geral para Tratamento térmico; órgãos de máquinas, veios de bombas, válvulas.

• -Cutelaria, rolamentos, intrumentos cirúrgicos.• -Esferas, rolamentos, pistas, componentes de válvulas

» Aço inoxidável Ferrítico• -Uso geral, em que não se requer endurecimento, capotas de

automóveis, equipamentos para restaurantes.• -Aplicações a alta temperatura, aquecedores, câmaras de

combustão


» Aço Inoxidável Austenítico

• -Liga de elevada taxa de encruamento• -Equipamentos de processamento químico e de

alimentos• -Baixo carbono para soldadura; reservatórios químicos• -Estabilizador para soldadura; reservatórios de

transporte de produtos químicos.


CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO AISI

SÉRIE LIGA ESTRUTURA200 Cr, Ni, Mn ou Ni Austenítico300 Cr, Ni Austenítico400 Somente Cr Ferrítico ou

martensítico500 Baixo Cr (<12%) Martensítico


%C= 0,08-0,12% e %Cr+ 11,5-27%• Exemplos

430430 Ind. Química, equipamentosde restaurantes e cozinhas,

peças de fornos

0,12 % C14-18% Cr

446446 Apresenta maior resist.à corrosão

0,35 % C23-27 % Cr


OUTROS TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS (DUPLEX)

• São ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni. • Estes aços possuem, aproximadamente, a mesma proporção das

fases ferrita e austenita e são caracterizados pelo seu baixo teor de carbono (<0,03%) e por adições de molibdênio,nitrogênio, tungstênio e cobre.

• Os teores típicos de cromo e níquel variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente.

• A vantagem dos aços duplex sobre os austeníticos da série 300 e sobre os ferríticos, são a resistência mecânica (aproximadamente o dobro), maiores tenacidade e ductilidade (em relação aos ferríticos) e uma maior resistência a corrosão por cloretos.


OUTROS TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS (ENDURECÍVEIS POR PRECIPITAÇÃO- HP)

• São ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por tratamento de envelhecimento.

• Podem ser austeníticos, semi-austeníticos ou martensíticos, sendo que a classificação é feita de acordo com a sua microestrutura na condição recozida.

• Para viabiliazar a reação de envelhecimento, muitas vezes se utiliza o trabalho a frio, e a adição de elementos de liga como alumínio, titânio, nióbio e cobre.


AP

LIC

AÇ

ÕE

STI

PO

SAPLICAÇÕES

FERRÍTICOS AUSTENÍTICOSMARTENSÍTICOS

•Componentes estruturais

•Instrumentos de corte

•Ferramentas

•Resistência química

•Tanques

ENDUR. PPT

•Corrosão atmosférica

•Temperatura elevada

•Decoração

•Componentes estruturais

•Molas

• 405• 409• 430• 430F• 446

• 403• 410• 414• 416• 420• 431• 440A• 440B• 440C

•201•202•301•302•303•304•305•308•309

• 17-4• 15-5• 13-8• 17-7• 15-7 Mo

•310•314•316•317•321•347•304L•316L


Ferros Fundidos

• São as ligas ferro-carbono com mais de 2% de carbono.• Sua composição química tem a presença obrigatória do elemento

silício. Também é constituído de manganês, fósforo e enxofre.• O teor de silício e a velocidade de resfriamento são importantes

quanto sua estrutura atômica.


DIAGRAMA DE EQUILDIAGRAMA DE EQUILÍÍBRIO FERROBRIO FERRO--CARBONOCARBONO

0,30,6 1,4


Ferros Fundidos

São considerados os seguintes tipos de ferro fundido:

• Ferro fundido branco• Ferro fundido cinzento• Ferro maleável• Ferro nodular


Cementita

perlita (α+cementita)

Ferro FundidoBranco

• Suas propriedades básicas são: elevadas dureza e resistência aodesgaste, difícil usinabilidade.

• Suas aplicações: revestimento de moinhos, bolas para moinhos de bola, cilindros de laminação para borracha, vidro, plásticos e metais, rodas de vagões, peças empregadas em equipamento parabritamento de minérios, moagem de cimento etc.


Ferro Fundido CinzentoGrafita

Matriz de ferrita (α)

• Pela pela sua fácil fusão e moldagem, excelente usinabilidade, resistência mecânica satisfatória, boa resistência ao desgaste e boa capacidade de amortecimento, é dentre os ferros fundidos, a maisusada.


Ferro Fundido Cinzento

• A norma alemã DIN representa em setes classes: GG-10, GG-15, GG-20, GG-25, GG-30, GG-35, GG-40.

• Pela ABNT, agrupa pelos limites mínimos de resistência a tração(kgf/mm²), FC10, FC15, FC20, FC25, FC30, FC35, FC40

• Na industria automobilística, a SAE agrupou esse material em cincoclasses: G-1800, G-2500, G-3000, G-3500, G-4000.


Aplicações Industriais

• bases de maquinas, carcaças metálicas, barramentos, cabeçotes, mesas de maquinas operatrizese, engrenagens, bases pesadas e colunas de maquinas, buchas grandes, blocos de motor, anéis de pistão, produtos sanitários, tampas de poços de inspeção, tubos, conexões, carcaças de compressores, rotores, pistões hidráulicos, engrenagens, eixos de comando de válvulas


Aplicações Automobilísticas

• cabeçotes do cilindro, cilindros resfriados a ar, pistões, discos de embreagem, carcaças de bombas de óleo, caixa de transmissão, caixas de engrenagem, tambores de freio, discos de embreagem, blocos de cilindro de automóveis e motores Diesel, volantes, blocosde motores, camisas de cilindro, comando de válvulas etc.


GrafitaFerro Maleável


• Resulta de um ferro fundido branco, o qual é sujeito a um tratamento térmico especial de longa duraçãochamado“maleabilização”

• Propriedades: ductilidade e tenacidade, resistência a tração, resistência a fadiga, resistência ao desgaste e usinabilidade.

• É considerado um material intermediário entre o aço e o ferrofundido cinzento


Ferro Maleável

• A ABNT, pela sua especificação PEB-128 classifica os maleáveis em14 tipos (entre maleáveis brancos e pretos), FMBF-3204, 3504, 4006,4507,3812, FMBP-5505, 6503, FMPF-3006, 3512, 4507, 5005, 5504, 6503, FMPP-7002.

• Aplicações: conexões para tubulações hidráulicas, conexões emlinhas de transmissão elétrica, correntes, suportes de molas, caixasde direção e de diferencial, cubos de rodas, sapatas de freios, pedais de freio e de embreagem, colares de tratores, caixas de engrenagens etc.


Ferro NodularGrafita


• Também chamado de ferro fundido dúctil e caracteriza-se porexcelente resistência mecânica, tenacidade e ductilidade

• Os processos de nodulização desses materias consiste na adição, no metal fundido, de determinadas ligas contendo magnésio, cério, cálcio, lítio, sódio ou bário.


Ferro Nodular

• A ABNT pela especificação PEB-585, agrupou o ferro dúctil em seteclasses: FE3817, FE4212, FE5007, FE6002, FE7002, FE3817

• O tipo mais utilizado em construção mecânica é o ferro FE-5007• Aplicações: peças sujeitas a pressão, como compressores,

lingueteiras e bielas e outros tipos de peças que exijam maiorresistência ao choque, como virabrequins, matrizes, mancais, polias, rodas dentadas, engates, sapatas, tambores de freio etc

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