Já alguma vez se interrogou sobre os diferentes tipos de aço inoxidável e as suas aplicações? Nesta publicação do blogue, vamos mergulhar no mundo dos tipos de aço inoxidável, explorando as suas características e utilizações únicas. O nosso engenheiro mecânico especialista irá guiá-lo através das complexidades, fornecendo informações para o ajudar a selecionar o tipo perfeito para as suas necessidades. Prepare-se para expandir os seus conhecimentos e descobrir o fascinante mundo do aço inoxidável!
As informações que se seguem dar-lhe-ão uma compreensão abrangente dos diferentes tipos de aço inoxidável, facilitando-lhe a escolha do tipo adequado às suas necessidades.
Atualmente, os aços inoxidáveis mais utilizados são 304 e 316.
Em termos de custo, o aço inoxidável 304 é significativamente mais barato do que o aço inoxidável 316.
Pode selecionar o tipo adequado de aço inoxidável com base nos seus requisitos específicos.
A tabela seguinte resume as diferentes séries de aço inoxidável e os seus tipos específicos, juntamente com as suas principais características e aplicações típicas.
| Série | Tipo de aço inoxidável | Características e aplicações |
|---|---|---|
| 200 | Geral | Contém crómio, níquel, manganês; aço inoxidável austenítico. |
| 300 | Geral | Contém crómio, níquel; aço inoxidável austenítico. |
| 301 | Específico | Boa maleabilidade, endurecimento rápido, boa soldabilidade, resistência superior à abrasão e resistência à fadiga a 304. |
| 302 | Específico | Mesma resistência à corrosão que o 304, maior resistência devido à elevada teor de carbono. |
| 303 | Específico | Mais fácil de maquinar do que o 304, pequenas quantidades de enxofre e fósforo adicionadas. |
| 304 | Específico | Modelo geral, aço inoxidável 18/8, grau GB 0Cr18Ni9. |
| 309 | Específico | Melhor resistência à temperatura do que o 304. |
| 316 | Específico | Utilizado na indústria alimentar e no equipamento cirúrgico, anticorrosivo, melhor resistência à corrosão por cloretos, "aço marinho", utilizado na recuperação de combustível nuclear. |
| 321 | Específico | Risco reduzido de corrosão nas juntas de soldadura devido ao titânio, semelhante ao 304. |
| 400 | Geral | Aço inoxidável ferrítico e martensítico. |
| 408 | Específico | Boa resistência ao calor, fraca resistência à corrosão, 11% Cr, 8% Ni. |
| 409 | Específico | Barato, utilizado como tubo de escape de automóveis, ferrítico (aço cromado). |
| 410 | Específico | Martensítico (aço ao crómio de alta resistência), boa resistência ao desgaste, fraca resistência à corrosão. |
| 416 | Específico | Propriedades de processamento melhoradas devido à adição de enxofre. |
| 420 | Específico | Aço martensítico "Blade grade", utilizado para ferramentas cirúrgicas, muito brilhante. |
| 430 | Específico | Ferrítico, uso decorativo, boa propriedade de conformação, baixa resistência à temperatura e resistência à corrosão. |
| 440 | Específico | Utilizado para lâminas de barbear, modelos: 440A, 440B, 440C, 440F (facilmente processadas). |
| 500 | Geral | Crómio resistente ao calor liga de aço. |
| 600 | Geral | Aço inoxidável martensite de endurecimento por precipitação. |
| 630 | Específico | Tipo comum endurecido por precipitação, 17-4; 17% Cr, 4% Ni. |
O principal composição química do aço inoxidável podem ser divididos em várias categorias, incluindo o aço inoxidável ao crómio, o aço inoxidável ao crómio-níquel, o aço inoxidável ao crómio-manganês-nitrogénio, o aço inoxidável ao crómio-níquel-molibdénio, o aço inoxidável de ultra-baixo carbono, o aço inoxidável com elevado teor de molibdénio e o aço inoxidável de elevada pureza.
A classificação com base nas propriedades do aço e na aplicação inclui o aço inoxidável para ácido nítrico (grau nítrico), o aço inoxidável resistente à corrosão, o aço inoxidável para tensões, o aço inoxidável de alta resistência, entre outros.
Em termos de características funcionais, o aço inoxidável pode ser dividido em aço inoxidável de baixa temperatura, aço inoxidável não magnético, aço inoxidável de corte fácil e aço inoxidável ultraplástico.
Também é classificado com base na sua estrutura metalográfica, que inclui o aço inoxidável de ferrite (F), o aço inoxidável de martensite (M), o aço inoxidável austenítico, o aço inoxidável duplex austenítico-ferrítico (A-F), austenite-aço inoxidável duplex com martensite (A-M) e aço inoxidável com endurecimento por precipitação (PH).
Comparação de propriedades mecânicas do aço inoxidável
| Classificação | Composição (%) | Endurecimento | Resistência à corrosão | Maquinabilidade | Soldabilidade | Magnetismo | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Cr | Ni | ||||||
| ferrite | <0.35 | 16 | 27 | / | Bom | Bom | Bom | tem |
| martensite | <1.20 | 11 | 15 | Auto-endurecimento | tem | tem | mau | tem |
| austenite | <0.25 | >16 | 7 | / | Bom | Bom | Bom | / |
A classificação acima considera apenas a estrutura matricial.
Para além dos três tipos básicos de aço inoxidável, inclui também o aço inoxidável composto, como a martensite-ferrite e a austenite-ferrite, bem como o aço inoxidável de endurecimento por precipitação, como o aço inoxidável martensite-carboneto.
A tabela abaixo fornece uma visão geral concisa de cada tipo de aço, destacando as suas principais características, exemplos e aplicações típicas.
| Tipo de S.S | Características principais | Exemplos | Utilizações |
|---|---|---|---|
| Aço ferrítico | - Aço inoxidável com baixo teor de carbono e crómio. - Teor de crómio > 14%. - Contém elementos como Mo, Ti, Nb, Si, Al, W, V. - Elementos predominantemente formadores de ferrite. - Resistente à corrosão e à oxidação. - Propriedades mecânicas e processabilidade fracas. | Cr17, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 | Estruturas anti-ácidas, aço antioxidante. |
| Aço ferrite-martensítico | - Em fase Y+A ou δ a altas temperaturas. - Transforma-se na fase Y-M em condições frias. - Consiste em ferrite e martensite. - A quantidade de ferrite varia. - O teor de crómio situa-se normalmente entre 12-18%. - Possibilidade de endurecimento parcial. | 0Cr13, 1Cr13, 2Cr13, Cr17Ni2, Cr17W4, Cr11MoV, etc. | Várias aplicações, dependendo do tipo específico. |
| Aço martensítico | - Na fase Y a temperaturas de arrefecimento. - Transforma-se em martensite após arrefecimento. - Propriedades semelhantes às do aço ferrítico-martensítico, mas desempenho mecânico superior. - Não há ferrite livre na estrutura. | 2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13, 13Cr14NiWVBA, etc. | Várias aplicações semelhantes às do aço ferrítico-martensítico. |
| Aço de carboneto de martensite | - Liga de Fe-C com elevado teor de carbono. - Contém 12% ou mais de crómio. - Aquecido à temperatura normal de arrefecimento. - Endurecido estrutura da martensite e carboneto. - Resistência à corrosão equivalente ao aço inoxidável ao crómio 12-14%. | 4Cr13, 9Cr18, 9Cr18MoV, 9Cr17MoVCo | Ferramentas de corte, rolamentos, molas, instrumentos médicos. |
| Aço austenítico | - Elevada concentração de elementos estabilizadores. - Ampla zona de fase Y a altas temperaturas. - Estrutura austenítica a temperaturas normais. - Pode ser reforçado por deformação a frio. - Suscetível à corrosão intercristalina e à corrosão sob tensão. | 18-8, 18-12, 25-20, 20-25Mo, Cr18Mn10Ni5, etc. | Várias aplicações industriais, beneficia do endurecimento por deformação. |
| Aço austenítico-ferrítico | - Limitação dos elementos estáveis da austenite. - Estado de fase austenítico-ferrítico. - A composição e a quantidade de ferrite variam. - Mais alto limite de elasticidade em comparação com o aço austenítico puro. - Menos suscetível à corrosão sob tensão e à fissuração a quente durante a soldadura. - Fraco desempenho no processamento sob pressão e elevada suscetibilidade à corrosão por picadas. | Vários aços inoxidáveis ao crómio-manganês | Indústrias que exigem um elevado limite de elasticidade e resistência à corrosão. |
| Aço Austenite-Martensítico | - Ponto Ms inferior à temperatura ambiente. - Forma austenite após tratamento com solução sólida. - Transforma-se em martensite durante os processos de arrefecimento ou aquecimento. - Elevada resistência, mas menor resistência à corrosão do que o aço austenítico normal. - Desenvolvido na década de 1950, conhecido como aço inoxidável meio austenítico de endurecimento por precipitação. | 17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo, etc. | Indústrias da aviação e dos mísseis de foguetões; não é muito utilizado no fabrico de máquinas. Aço de ultra-alta resistência. |
Baixo teor de carbono aço inoxidável ao crómio com um teor de crómio superior a 14%, aço inoxidável ao crómio com um teor de crómio igual ou superior a 27% e com elementos adicionais como molibdénio, titânio, nióbio, silício, alumínio, tungsténio e vanádio.
Na composição química, os elementos que formam a ferrite ocupam uma posição dominante, e a estrutura da matriz é principalmente à base de ferro.
Este tipo de aço é conhecido como ferrítico, com uma forma temperada (solução sólida), e pequenas quantidades de carboneto e compostos intermetálicos podem ser observados nas estruturas de recozimento e envelhecimento.
Exemplos de tais aços incluem Cr17, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, e Cr28.
Aço inoxidável ferrítico é relativamente resistente à corrosão e à oxidação devido ao seu elevado teor de crómio, mas tem fracas propriedades mecânicas e de processamento.
É sobretudo utilizado em estruturas anti-ácidas e como aço antioxidante.
Este tipo de aço encontra-se na fase Y+A (ou δ) a altas temperaturas e transforma-se na fase Y-M quando se aproxima das condições de frio.
Mantém a ferrite e existe como martensite e ferrite a temperaturas normais.
A quantidade de ferrite na estrutura pode variar de alguns por cento a várias dezenas de por cento, dependendo da composição e da temperatura de aquecimento.
Exemplos deste tipo de aço incluem o 0Cr13, o 1Cr13, o 2Cr13 com crómio próximo do limite superior e carbono próximo do limite inferior, o aço Cr17Ni2, o aço Cr17W4, bem como muitos aços modificados 12% com crómio e resistência a quente baseados no 1Cr13 (que são também conhecidos como aços inoxidáveis resistentes ao calor), tais como o Cr11MoV, o Cr12WMoV, o Cr12W4MoV, o 18Cr12WMoVNb, etc.
O aço ferrítico-martensítico pode apresentar endurecimento parcial e obter propriedades mecânicas, mas estas são grandemente influenciadas pelo teor e distribuição da ferrite.
O teor de crómio neste tipo de aço situa-se normalmente entre 12-14% e 15-18%.
O primeiro tem a capacidade de resistir a meios corrosivos atmosféricos e fracos, e tem um bom amortecimento e um pequeno coeficiente de expansão linear.
Este último tipo tem uma resistência à corrosão comparável à do aço ácido ferrítico com o mesmo teor de crómio, mas mantém algumas das desvantagens do aço ferrítico com elevado teor de crómio.
Sob temperaturas normais de têmpera, o aço martensítico está na fase Y, mas esta fase só permanece estável a altas temperaturas. A fase M é geralmente estável em torno de 300 ℃ e se transforma em martensita após o resfriamento.
Este tipo de aço inclui o 2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13e alguns aços reforçados a quente com crómio 12% modificados, tais como o aço 13Cr14NiWVBA e o aço Cr11Ni2MoWVB.
As propriedades mecânicas, a resistência à corrosão, o desempenho do processo e as propriedades físicas de aço inoxidável martensítico são semelhantes aos do aço inoxidável ferrite-martensítico ao crómio 2-14%.
Uma vez que não existe ferrite livre na estrutura, o seu desempenho mecânico é superior ao do aço acima referido, mas a sua sensibilidade térmica ao tratamento térmico é inferior.
A liga Fe-C contém 0,83% de carbono.
No aço inoxidável, os pontos S são deslocados para a esquerda devido ao crómio. Os aços com 12% de crómio e 0,4% ou mais de carbono, bem como os aços com 18% de crómio e 0,3% ou mais de carbono, pertencem aos aços hipereutectoides.
Este tipo de aço é aquecido à temperatura normal de têmpera, e o carboneto secundário não pode ser completamente dissolvido na austenite, pelo que a estrutura endurecida é composta por martensite e carboneto.
Não existem muitos tipos de aço inoxidável que se enquadrem nesta categoria, mas alguns aços inoxidáveis com maior teor de carbono, tais como 4Cr139Cr18, 9Cr18MoV e 9Cr17MoVCo.
Se for temperado a baixa temperatura, o aço 3Cr13 com carbono próximo do limite superior pode também apresentar uma estrutura deste tipo.
Devido ao seu elevado teor de carbono, embora os três tipos de aço acima referidos contenham mais crómio, a sua resistência à corrosão é apenas equivalente à do aço inoxidável com crómio 12-14%.
Este tipo de aço é utilizado principalmente para peças que requerem elevada dureza e boa resistência ao desgaste, tais como ferramentas de corte, rolamentos, molas e instrumentos médicos.
Este tipo de aço tem uma elevada concentração de elementos estabilizadores e uma ampla zona de fase Y a altas temperaturas.
Após o arrefecimento, o Ponto cai abaixo da temperatura ambiente, resultando numa estrutura austenítica a temperaturas normais.
Esta categoria inclui o aço inoxidável com crómio-níquel, como o 18-8, 18-12, 25-20 e 20-25Mo, bem como o aço inoxidável com baixo teor de níquel que utiliza manganês em vez de algum níquel e azoto, incluindo o aço Cr18Mn10Ni5, Cr13Ni4Mn9, Cr17Ni4Mn9N e Cr14Ni3Mn14Ti.
O aço inoxidável austenítico tem muitas vantagens, incluindo a capacidade de ser reforçado por métodos de deformação a frio através do endurecimento por tensão, apesar das fracas propriedades do tratamento térmico.
No entanto, também é suscetível à corrosão intercristalina e à corrosão sob tensão, que podem ser atenuadas através da utilização de aditivos de liga e de medidas de processo.
Devido à quantidade limitada de elementos de austenite estáveis, o aço não tem uma estrutura austenítica pura à temperatura ambiente ou a temperaturas elevadas, resultando num estado de fase austenítico-ferrítico. A composição e a quantidade de ferrite podem variar muito em função da temperatura de aquecimento.
Muitos tipos de aço inoxidável pertencem a esta categoria, incluindo o aço cromo-níquel 18-8 com baixo teor de carbono, o aço cromo-níquel 18-8 com titânioA ferrite é particularmente visível na estrutura do aço fundido.
Outros exemplos incluem o aço inoxidável crómio-manganês com mais de 14-15% de crómio e menos de 0,2% de carbono (como o Cr17Mn11) e a maioria dos aços inoxidáveis crómio-manganês-nitrogénio que têm sido estudados e aplicados na indústria.
Em comparação com o aço inoxidável austenítico puro, este tipo de aço tem várias vantagens, incluindo um limite de elasticidade mais elevado, maior resistência à corrosão intergranularA sua sensibilidade à corrosão sob tensão é reduzida, a tendência para a fissuração a quente durante a soldadura é menor e a fluidez da fundição é boa.
No entanto, também tem várias desvantagens, como o fraco desempenho no processamento sob pressão, a elevada suscetibilidade à corrosão por pite e a tendência para apresentar fragilidade da fase c e fraco magnetismo em condições de campo magnético forte.
Estas vantagens e desvantagens estão diretamente relacionadas com a presença de ferrite na estrutura.
O ponto Ms deste aço é inferior à temperatura ambiente, o que facilita a formação e a soldadura da austenite após o tratamento com solução sólida.
A transformação martensítica pode normalmente ser conseguida através de dois processos.
O segundo método proporciona uma melhor resistência à corrosão, mas o tratamento com solução sólida e o tempo de intervalo criogénico não devem ser demasiado longos, caso contrário, o efeito de reforço a frio será reduzido devido à estabilidade de envelhecimento da austenite.
Após o tratamento, é efectuado um processo de envelhecimento a 400-500 graus para melhorar o composto intermetálico.
Exemplos de tipos de aço que se enquadram nesta categoria incluem 17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo e 15Cr-8Ni-Mo-A1.
O aço austenítico-martensítico, também conhecido como aço inoxidável austenítico de envelhecimento, é um novo tipo de aço inoxidável desenvolvido e aplicado a partir da década de 1950.
É também referido como aço inoxidável meio austenítico de endurecimento por precipitação devido à presença de ferrite para além de austenite e martensite na sua estrutura.
Estes aços caracterizam-se pela sua elevada resistência (C pode atingir 100-150) e bom desempenho no reforço térmico, mas a sua resistência à corrosão é inferior à dos aços inoxidáveis austeníticos normais devido ao baixo teor de crómio e à precipitação de carboneto de crómio durante o tratamento térmico.
A elevada resistência é obtida sacrificando alguma da resistência à corrosão e outras propriedades, como o não magnetismo.
O aço austenítico-martensítico é utilizado principalmente nas indústrias da aviação e dos mísseis para foguetões, mas não é muito utilizado no fabrico de máquinas e é por vezes classificado como um tipo de aço de resistência ultra-elevada.
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