classificaÇÃo dos aÇos inoxidÁveis. alunos: francisco de assis guilherme andrade marcus mateus...
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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.
Composição Química:
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
Fonte: ABNT NBR 5601/1981
• 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;
•S e/ou Se aumenta a usinabilidade;
•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
Composição QuímicaComposição Química
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)
PropriedadesPropriedades
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
Microestrutura IMicroestrutura I
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
Composição Química:
Elemento Percentual (%)Carbono 0,12Manganês 1,00
Silício 1,00Fósforo 0,04Enxofre 0,03Cromo 16,00 - 18,00Ferro Balanço
Microestrutura IIMicroestrutura II
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;
•S e/ou Se aumenta a usinabilidade;
Inox AusteníticoInox Austenítico
Composição QuímicaComposição Química
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
PropriedadesPropriedades
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
Microestrutura IMicroestrutura I
Aplicação: Ind. química, farmacêutica e têxtil, do petróleo e do papel, instalações criogênicas em geral, pistões, parafusos.
Composição Química:
Microestrutura: Matriz Austenítica.
Aumento: 200 x
Ataque: Marble (tempo: 10 s)
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
Fonte: ABNT NBR 5601/1981
Microestrutura IIMicroestrutura II
Microestrutura: 95% de Austenita e 5% de Ferrita residual no sentido da conformação do material. Matriz proveniente de Recozimento.
Aumento: 100 x
Ataque: Marble (tempo: 10 s)
Material: AISI / SAE 316 DIN x5CrNiMo1810
Composição Química:
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
Fonte: ABNT NBR 5601/1981
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
Composição QuímicaComposição Química
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
PropriedadesPropriedades
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
Composição QuímicaComposição Química
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
PropriedadesPropriedades
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