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Aços resistentes à corrosão
 

Aços resistentes à corrosão

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Trabalho realizado na FAESA na disciplina de CRM.

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    Aços resistentes à corrosão Aços resistentes à corrosão Presentation Transcript

    • q A  corrosão  é  um  ataque  gradual  e  con3nuo  do  meio  circunvizinho  no   metal  por  a9vidade  eletroquímica.  
    • q Atmosférica  •      Em   áreas   urbanas   os   principais   agentes   corrosivos   existentes   na   atmosfera   são   os  óxidos  sulfurosos  gasosos  que  se  originam  de  combus3veis  fósseis.  Nas  áreas  costeiras  as  par3culas  de  água  salgada  transportadas  pelo  ar  agem  como  agentes  corrosivos.    q Meios  de  proteção  •  Cromo  •  Níquel  •  Cobre  •  Pintura  •  Polimento  •  Galvanização   FIgura  1  –  Corrosão  devido  à  agentes  corrosivos  atmosféricos  
    • q Solo  •    A   corrosão   no   solo   ocorre   devido   ao   baixo   pH,   a   correntes   parasitas,   à   baixa  resis9vidade,  à  ação  de  bactérias,  presença  de  água  e  oxigênio.  q   Meios  de  proteção:  •   Proteção  catódica      Figura  2  –  Corrosão  no  solo        
    • q Água  Doce   Os  fatores  mais  crí9cos  no  sen9do  de  acelerar  a  velocidade  de  corrosão  são  os  gases   dissolvidos  na  água.  O  oxigênio  age  também  na  ação  do  dióxido  de  carbono,  sulfeto  de   hidrogênio  e  outros.   q Meios  de  proteção:   •   Galvanização   •  Reves9mentos  orgânicos   •  Inibidores  em  conjunção  com  fungicidas   q Água  Salgada   Os  principais  agentes  corrosivos  desse  meio  são,  cloreto  de  sódio  e  magnésio  em  água.  q Meios  de  Proteção:  •  Aplicação  de  reves9mentos  orgânicos,  em  conjunção  com  proteção   catódica;  e  •  Inibidores.    
    • Água  Doce  x  Água  Salgada  Tabela  1  –  Velocidades  de  corrosão  3picas  de  diversos  aços  em  águas  tropicais  
    • Princípios  de  proteção  à  corrosãoq  A  proteção  contra  a  corrosão  é  feita:      •   Naturalmente    •    Criando-­‐se   uma   película   protetora   que   separa   o   metal   do   meio   circunvizinho,   com  elementos  tais  como:       •  Níquel   •  Cobre   •  Silício   •  Molibdênio   •  Alumínio     •  Cromo    
    • •  O  cromo  é  o  mais  importante  elemento  quando  se  obje9va  retardar  a  corrosão  e   em  elevados  teores,  acima  de  10%,  é  o  mais  eficiente  de  todos.    •  O  cobre,  como  exceção  dos  elementos  citados,  quando  u9lizados,  mesmo  em  baixo   teor,  retardam  a  corrosão  atmosféricas  de  três  a  cinco  vezes  em  relação  aos  aços   sem  cobre.      Mas,  ainda  assim,  o  cromo  é  o  elemento  essencial,  podendo-­‐se  dizer  que  o  estudo  dos  aços  inoxidáveis  é  o  estudo  do  cromo  como  elemento  de  liga  no  aço  
    • Figura  3  –  Gráfico  ilustrando  a  passividade  dos  aços-­‐cromo  expostos  durante  10  anos  a  uma  atmosfera  industrial  
    • Figura  4  –  Gráfico  ilustrando  o  efeito  do  cromo  na  resistência  dos  aços  à  oxidação  a  altas  temperaturas.  A  curva  mostra  a  penetração  da  oxidação  em  cubos  de  ½”  aquecidos  durante  48  horas  a  1.000°C  
    • q   Composição  química;    q   Condições  de  oxidação;    q   Susce9bilidade  à  corrosão  localizada  (  piing  );  q   Susce9bilidade  à  corrosão  intergranular;  e  q   Outros  fatores.  
    • q   Elementos  que  reduzem  a  susce9bilidade  à  corrosão:  •   Cromo   é   o   elemento   mais   importante,   um   teor   mínimo   de   10%   é   exigido   para   a9ngir  a  necessária  passividade;    •   O  níquel  melhora  a  resistência  à  corrosão  dos  aços  inoxidáveis  e  melhora  também  as  suas  propriedades  mecânicas.  O  teor  é  superior  a  6%  ou  7%;    •    O  carbono  que  está  presente  em  todos  os  9pos  de  aços,  diminui  a  corrosão  quando  no  estado  dissolvido;    •    O   molibdênio   geralmente   aumenta   a   passividade   e   a   resistência   à   corrosão   nos  ácidos  sulfúrico  e  sulfuroso  a  altas  temperaturas  e  pressão  ;  •    O   cobre   é   adicionado   as   vezes   para   melhorar   a   resistência   à   corrosão   em   certos  reagentes,  como  por  exemplo  o  ácido  sulfúrico;    •   O  silício  melhora  a  resistência  à  oxidação  em  altas  temperaturas;  
    • •   O  manganês  é  usado  para  subs9tuir  o  níquel;  •   O  tântalo  e  nióbio  são  às  vezes  adicionados  para  evitar  um  dos  9pos  mais  nocivos  de  corrosão,  a  corrosão  intergranular;  •    O   nitrogênio   pode   ser   adicionado   em   aços   ao   cromo   onde   há   pequenas   quan9dades  de  níquel  (0,5  –  1,0%  ),  para  melhorar  a  trabalhabilidade.    
    • É   evidente   que   a   velocidade   e   a   extensão   do   ataque   dependem   da   capacidade  oxidante  do  meio  circundante.      Nesse   sen9do,   podem   ser   classificar   todos   os   meios   corrosivos,   quer   sejam   líquidos,  gasosos,  em  dois  grupos:    q   Oxidantes:    Tendem  a  tornar  passiva  uma  determinada  liga.    q   Redutores:  Tendem  a  diminuir  a  sua  passividade.  
    •   Os   aços   inoxidáveis   são   susce3veis   de   apresentar   um   9po   de   corrosão   localizada  somente   em   certos   pontos   da   superpcie   e   o   ataque   corrosivo,   uma   vez   iniciado,  progride  principalmente  em  profundidade,  chegando  a  ocasionar  oripcios  às  vezes  tão  profundos  que  podem  atravessar  todo  o  metal.    As  soluções  de  cloreto  normalmente  são  as  que  mais  provocam  à  corrosão  localizada  nos   aços   inoxidáveis.   Soluções   como   ácido   clorídrico,   cloreto   de   ferro,   de   cobre,  cloretos  alcalinos  e  alcalinos-­‐terrosos.    A   corrosão   localizada   pode   ser,   às   vezes,   mais   prejudicial   do   que   a   corrosão  generalizada,   porque   cria   pontos   de   concentração   de   tensões   que   levarão   o   metal   à  ruptura  por  fadiga.    Certas  adições  de  elementos  de  liga,  especialmente  o  molibdênio  e  outros  meios  têm  sido  usados  para  evitar  a  corrosão  localizada.    
    • Os  aços  inoxidáveis  cromo-­‐níquel  (  9pos  austení9cos  )  estão  sujeitos,  quando  tratados  termicamente   ou   aquecidos   para   trabalho   a   quente   ou   para   soldagem   numa   certa  faixa   de   temperaturas,   a   uma   precipitação   de   um   cons9tuinte   de   contorno   de   grão  que  pode  provocar  um  dos  9pos  mais  danosos  de  corrosão,  a    corrosão  intergranular.  A  faixa  de  temperaturas  crí9cas  é  400⁰C  a  900⁰C.  Nessa  faixa  de  temperaturas  o  aço  pode   sofrer   uma   quase   completa   desintegração   após   algumas   horas   de   exposição  numa  solução  corrosiva.    A  susce9bilidade  desses  aços  à  corrosão  intergranular  depende  dos  seguintes  fatores:    •   Tempo  de  permanência  dentro  da  faixa  de  temperatura  consideradas  crí9cas;  •   Teor  de  carbono;  •   Granulação  do  aço;  •   Deformação  a  frio;  e  •   Presença  de  determinados  elementos  de  liga.  
    • Alguns  meios  que  podem  ser  empregados  para  combater  esse  fenômeno:    •   reaquecimento  do  aço  a  temperaturas  fora  da  zona  de  perigo,  950⁰C  a  1150⁰C;    •    redução  do  teor  de  carbono  do  aço  a  teores  que  o  tornem  ineficaz  na  formação  de  carbonetos  ou  na  remoção  do  cromo  dos  grãos;  •    manter  um  tamanho  de  grão  pequeno,  pois  a  granulação  grosseira  torna  o  aço  mais  susce3vel  à  corrosão  intergranular;  •   promover  deformação  a  frio  após  a  solubilização;  •    adicionar   um   elemento   de   liga     para   promover   a   passividade.   Os   elementos  empregados  são  o  9tânio,  o  nióbio  e  o  tântalo.  
    • A   resistência   à   corrosão   dos   aços   pode   ainda   ser   afetada   pelos   seguintes   fatores  adicionais:      q   Condição  da  superpcie:    •    Superpcies   macias,   sem   defeitos   superficiais,   sem   a   presença   de   substâncias  estranhas.  q   Fissuras:    •    Pontos   de   contato   entre   o   metal   e   substâncias   não   metálicas,   são   mais  frequentemente  sujeitas  a  ataques.      
    • q   Tensões:  •   Denominada   corrosão  sob  tensão ,  levando  a  rupturas  de  peças  em  serviço;  •   Pode  ser  intergranular  ou  transgranular;  •   Pode  ser  evitada  ou  atenuada  da  seguinte  forma:     •   projeto  adequado  da  peça;   •   composição  química  adequada  dos  aços  inoxidáveis;   •   tratamento  térmico  adequado;   •   tratamento  mecânico  adequado;   •   tratamento  químico  adequado;  e   •   evitar  a  soldagem.  
    • q Classificação:  •   Aços  Inoxidáveis  MARTENSÍTICOS  (ou  edurecíveis);    •   Aços  Inoxidáveis  FERRÍTICOS  (não  endurecíveis);  e    •   Aços  Inoxidáveis  AUSTENÍTICOS  (não  endurcíveis).  
    • q Efeito  do  Cr:   Tabela    2  –  diagrama  de  cons9tuição  da  liga  de  Fe-­‐Cr  
    • q Efeito  do  Cr:   Tabela    3–    Efeito  do  teor  de  cromo  sobre  o  campo  austení9co.  
    • q Efeito  do  Cr:  Tabela    4  –    Diagrama  Fe-­‐Cr-­‐C  com  6%  de  Cr   Tabela    5  –    Diagrama  Fe-­‐Cr-­‐C  com  12%  de  Cr   Tabela    6  –    Diagrama  Fe-­‐Cr-­‐C  com  18%  de  Cr  
    • q  Aços-­‐cromo,  contendo  cromo  entre  11,5%  e  18%  que  se  tornam  martensí9cos  através  da   têmpera.   Têmpera  q  Classes:   •  Baixo  carbono  (“Turbina”);   •  Médio  carbono  (“Cutelaria”);  e   •  Alto  carbono  (“Resistente  ao  desgaste”).  q  Classificação  AISI  –  Aços  inoxidáveis  martensí9cos   Figura  5  –  Tratamento  de  Têmpera.  q  Caracterís9cas:     •  Ferro-­‐magné9cos;   •  Facilmente  trabalháveis;  e   •  Resistência  a  corrosão.  
    • q  Propriedades  de  aplicações:   •  Tipos  403  e  410  –  São  fáceis  de  conformar  a  frio  no  estado  recozido,   empregados  em  canos  de  fuzil,  instrumentos  de  medida,  tesouras  etc.;  Figura  6  –  Instrumentos   •  Tipos  402  –  Alta  dureza  e  razoável  tenacidade,  usados  em  instrumentos  cirúrgicos.   cirúrgicos,  eixos  de  bomba,  parafusos  etc.;   •  Tipos  414  e  431  –  Alta  dureza  e  resistência  mecânica,  empregados  em   molas,  porcas,  peças  para  fornos.  O  431  é  o  de  melhor  resistência  a   corrosão  entre  os  inoxidáveis  martensí9cos;   •  Tipos  416,  416  SE  e  420  F  –  Fácil  usinagem,  usado  em  lâminas  de  turbina,  Figura  7  –  Porcas  e  parafusos.   cutelaria,  haste  de  vávulas  etc.;  e   •  Tipos  440  A,  440  B  e  440  C  –  Alta  resistência  ao  desgaste,  u9lizados  para   válvulas  e  instrumentos  cirúrgicos  e  odontológicos.  Figura  8  –  Válvula.  
    • q  Tratamentos  térmicos:   •   Temperatura  indica9vas  e  dureza  resultantes  do  recozimento   •   Tratamentos  térmicos  e  propriedades  mecânicas  resultantes  q  Efeito  do  revenido  sobre  a  resistência  ao  ataque  em  solução  normal  de  ácido  nítrico  de  aço   inoxidável  martensí9co  9po  “cutelaria”:   q  OBS:   •  Uma  maior  temperatura  de  têmpera,  gera  uma   melhor  resistência  a  corrosão;  e   •  A  medida  que  a  temperatura  de  revenido   aumenta,  a  resistência  à  corrosão  diminiu.   Figura  9  –  Influência  do  revenido  sobre  a  resistência.  
    • q  “Fragilidade  pelo  hidrogênio”  q  Outras  adições  u9lizadas  nesses  aços  além  do  níquel:   •  Titânio,  aumenta  a  soldabilidade  e  diminui  o  crescimento  do  grão;   •  Molibdênio,  entre  1  e  2%  aumenta  a  resistência  à  ação  de  ácidos;  e   •  Alumínio,  diminui  o  crescimento  do  grão.  
    • q    O   cromo   ainda   é   o   principal   elemento   de   liga,   podendo   a9ngir   valores   muito   elevados   podendo  a9ngir  25%.    q  Tipos  principais:     •  Os  9pos  405  e  409  são  os  de  cromo  mais  baixo.  A  estrutura  ferrí9ca  é  no  405   garan9da  pela  adição  de  alumínio  que,  como  se  sabe,  é  poderoso  estabilizador   de  ferrita.   •  Tipo   430   é   o   mais   usado,   devido   a   sua   grande   resistência   à   ação   de   aços,   sobretudo  o  nítrico  e  acidos  orgânicos  e  à  ação  da  agua  do  mar.   •  Tipo  442  possui  melhor  resistência  a  corrosão  do  que  as  anteriores.   •  Tipo   446   sendo   o   de   mais   alto   cromo   as   série,   é   o   que   apresenta   maior   resistência  a  corrosão  e  à  oxidação  a  altas  temperaturas  
    • q  Propriedades  e  aplicações  dos  aços    inoxidáveis  ferrí9cos:       •    Como   vimos   o   9po   430   é   o   mais   conhecido   e   u9lizado.   É   facilmente     conformado   a   frio,   seus   usos   abrangem   um   campo   muito   grande   como:   Industria   automobilís9ca,   indústria   de   aparelhos   eletrodomés9cos   e   indústria  química.     Figura  10    -­‐  Churrasqueira   •  Os   9pos   430   e   430F   São   empregados   para   produzir   peças   em   máquinas   operatrizes  automá9cas,  tais  como  parafusos,  porcas,ferragens,  etc.     •  Tipo   405   suas   aplicações   3picas   incluem   tubos   de   radiadores,   caldeiras,   recipientes  para  indústria  petroquímica.   •  Tipo   409   seu   emprego   faz-­‐se   principalmente   em   exaustores   de  Figura  11    -­‐  Ferragens.   automóveis.   •  Tipo   434   é   semelhante   ao   430,   tem   sido   empregado   na   manufatura   de   componentes   da   indústria   automobilís9ca,   como:   parachoque   de   automóveis.    Figura  12    -­‐  Tubo  de  radiador  
    • q  Propriedades  e  aplicações  dos  aços    inoxidáveis  ferrí9cos:         •   Tipo  436  é  semelhante  ao  430,  com  adição  simultânea  de  molibdênio  e   nióbio,  de  modo  a  melhorar  suas  resistências  à  corrosão  e  ao  calor.   Figura  13  –  Peças  para     fornos         •  Tipo  442  seus  principais  empregos  são:  peças  de  fornos  e  de  câmaras  de   combustão.  Figura  14    -­‐  Radiadores         •  Tipo  446  por  possuir  excelente  resistência  à  oxidação,  são  empregados  em   peças  de  fornos,  queimadores,  radiadores,  recuperadores.   Figura  15    -­‐  Queimadores      
    • q  Tratamentos  térmicos  dos  aços    inoxidáveis  ferrí9cos:        •   Como  esses  aços  não  são  endurecíveis,  o  tratamento  térmico  usual  é  um  recozimento  para   alívio  de  tensões  originadas  na  conformação  a  frio  e  para  obtenção  da  máxima  duc9bilidade.       Figura  16    -­‐  Valores  indica9vos  de  temperatura,tempo  e  meios  de  resfriamento  para  operação  de  recristalização  de   alguns  aços  inoxidáveis  ferrí9cos  
    • q  Tratamentos  térmicos  dos  aços    inoxidáveis  ferrí9cos:        •  Os  aços  inoxidaveis  ferrí9cos  estão  sujeitos  a  adquirirem  fragilidade  quando  aquecidos  em   forno  de  475°C  ou  resfriados  lentamente.      •  A  fase  sigma  aparece  principalmente  nos  aços  com  25%  a  30%  de  cromo.        •  O  aquecimento  a  uma  temperatura  mais  elevada  transforma  a  fase  sigma  em  ferrita  e   provoca  o  desaparecimento  da  fragilidade  que  ela  confere  aos  aços.    •  Sua  aparência  microscópica  é  na  forma  de  um  precipitado  de  rendilhado  con3nuo  ao  longo   dos  contornos  dos  grãos.        •  “Fragilidade  a  475°C”  é  devido  a  uma  modificação    do  re9culado  cristalino  e  rearranjo   atômico,  que  precede  e  prepara  a  precipitação  da  fase  sigma.    
    • AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS NÃO TEMPERÁVEIS - COMPOSIÇÃO QUÍMICA (%)q  Esses  aços  podem  ser   C Si P S AISI Mn Máx Cr Ni Outros Elementos dividididos    em  dois  grupos  :   Máx. Máx. Máx. Máx. 201 0,15 5,5-7,5 1 0,06 0,03 16,0-18,0 3,50 - 5,50 N 0,25 máx. 202 0,15 7,5-10 1 0,06 0,03 17,0-19,0 4,00 - 6,00 N 0,25 máx.   Aços  ao  cromo  –níquel     301 0,15 2 1 0,045 0,03 16,0-18,0 6,00 - 8,00 N 0,10 máx. 302 0,15 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 8,0-10,0 N 0,10 máx. 303 0,15 2 1 0,2 0,15 mín. 17,0-19,0 8,0- 10,0 Mo 0,60 máx.   Aços  ao  cromo-­‐manganês  – 304 0,08 2 0,75 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-10,5 N 0,10 máx. níquel   304L 0,03 2 0,75 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0- 12,0 N 0,10 máx. 305 0,12 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 10,5-13,0 — 308 0,08 2 1 0,045 0,03 18,0-21,0 10,0-12,0 — 309 0,2 2 1 0,045 0,03 22,0-24,0 12,0-15,0 — 309S 0,08 2 0,75 0,045 0,03 22,0-24,0 12,0-15,0 — 310 0,25 2 1,5 0,045 0,03 24,0-26,0 19,0-22,0 — 310S 0,08 2 1,5 0,045 0,03 24,0-26,0 19,0-22,0 — 314 0,25 2 1,5-3,0 0,045 0,03 23,0-26,0 19,0-22,0 — 316 0,08 2 0,75 0,045 0,03 16,0-18,0 10,0-14,0 Mo 2,00 - 3,00 316L 0,03 2 0,75 0,045 0,03 16,0-18,0 10,0-14,0 Mo 2,00 - 3,00 317 0,08 2 0,75 0,045 0,03 18,0-20,0 11,0-15,0 Mo 3,00 - 4,00 347 0,08 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 9,0- 13,0 Nb 10xC-1,00 348 0,08 2 0,75 0,045 0,03 17,0-19,0 9,0- 13,0 Nb+Ta 10xC -1,00; Ta 0,10 máx. Co 0,20 Tabela  2  –  Aços  inoxidáveis  austeníGcos  
    •  q         A  maior  parte  dos  aços  austení9cos    comumente  empregados  pertence  ao  primeiro  grupo.              Os  mais  conhecidos  e  populares  são    os    18-­‐8  em  que  o  teor  médio  de  cromo  é  18%  e  o  níquel     8%.        q           O  segundo  grupo,  menos  importante,  apareceu  na  década  de  30  e  o  seu  desenvolvimento                ocorreu  durante  a  Segunda  Guerra  Mundial,  em  razão  da  menor  disponibilidade  de  níquel.                Neles,  parte  do  níquel  (cerca  de  4%)  é  subs9tuído  por  outros  elementos  de  tendência                        austeni9zante,  como  o  manganês  (em  torno  de  7%)  e  o  nitrogênio  (em  teores  não  superiores                        a  0,25%).      
    • Figura  17  -­‐  modificação  da  composição  a  parGr  do  aço  inoxidável  304  
    • q     As  caracterís9cas  principais  dos  aços  inoxidáveis  austení9cos  são:   •     não  são  magné9cos  em  seu  estado  recozido/mole  (Austenita  possui  estrutura  cristalina   cúbica  de  face  centrada  e  a  adição  de  níquel  (CFC)  contribui  ainda  mais  para  isso)  e   levemente  magné9cos  no  estado  encruado(duro);   •     não  endurecíveis,  por  serem  austení9cos;   •     quando  encruados,  apresentam  um  fenômeno  interessante:  o  aumento  de  dureza  que  se   verifica  é  bem  superior  ao  que  se  encontraria,  mediante  a  mesma  deformação,  em  outros   aços.         Figura  18-­‐    SíGos  intersGciais  da  austeníta  
    • A   importância   desse   fenômeno   é   tão   grande   que   se   costuma   classificar   os   aços   austení9cos  pelos  níveis  de  resistência  que  se  consegue  pelo  encruamento,  desde  o  9po  recozido  mole  até  o  9po  inteiramente  duro.      Na   prá9ca   são   ob9dos   valores   muito   maiores.   Por   exemplo,   conforme   a   porcentagem   do  encruamento,   o   aço   do   9po   AISI   301   pode   apresentar   valores   correspondentes   às   principais  propriedades  mecânicas  indicados  na  Tabela                               Figura  19  -­‐  valores  de  propriedades  mecânicas    em  função  do  encruamento  do  aço  AISI  301    .  
    •         Um   reaquecimento   a   temperaturas   moderadas   do   aço   encruado   (que   se   encontrará   no  estado  ferrí9co)  restaura  a  austenita.              Nota-­‐se  ainda  nos  aços  inoxidáveis  austení9cos  que,  à  medida  que  o  teor  de  níquel   aumenta,   o   efeito   do   encruamento   é   menos   pronunciado,   tendo   em   vista   a   ação   estabilizadora  desse  elemento.    
    • q  Propriedades  e  aplicações  dos  aços    inoxidáveis  austení9cos:       •   Tipo  301:  este  aço  é,  juntamente  com  os  9pos  302,  304  e  302B,  o  mais   popular;   possui   boa   trabalhabilidade   e   é   empregado   em   ornamentação,   utensílios   domés9cos,   fins   estruturais   e   equipamentos   para   a   indústria   química,  naval,  fabricação  de  alimentos,  transporte  etc.   Figura  20  -­‐    utensílios     domés9cos.   •  Tipo   302B:   devido   à   presença   de   silício,   possui   melhor   resistência   à   formação   de   casca   de   óxido   a   temperaturas   mais   elevadas.   Emprega-­‐se   em  peças  de  fornos.     •  Tipo   303:   caracterís9cas   de   fácil   usinabilidade,   usando   em   eixos,   parafusos,  porcas,  peças  de  carburador,  buchas,  válvulas  etc.   Figura  21    -­‐  parafuso     •  Tipo  308:  maior  resistência  à  corrosão  que  o  18-­‐8  (Cr-­‐Ni);  para  eletrodos   de  solda,  fornos  industriais,  etc..   •  Tipo   309:   boa   resistência   mecânica   e   à   oxidação   a   altas   temperaturas;   para   equipamento   da   indústria   química,   peças   de   fornos,   estufas,   peças   de  bombas,  etc..  Figura  22  –  Peças  para  fornos    
    • q  Propriedades  e  aplicações  dos  aços    inoxidáveis  austení9cos:       •    Tipo   309S:   devido   ao   baixo   teor   de   carbono   permite   soldagem   com   menor  risco  de  corrosão  intercristalina.     •  Tipo   310:   boa   estabilidade   à   temperatura   de   soldagem;   eletrodos   de   Figura  23  -­‐    Bancada  para   solda,   equipamentos   para   indústria   química,   peças   de   fornos,   estufas.   preparo  de  alimentos.   Resiste  à  oxidação  até  temperaturas  de  1050ºC  ou  1100ºC.     •  Tipo  316  e  317:  melhor  resistência  à  corrosão  química  para  equipamentos   da  indústria  química,  indústria  de  papel,  etc..   •  Tipo   321   e   347   :   9po   18-­‐8   estabilizado   contra   corrosão   intercristalina   a   Figura  24  -­‐  Ferragens.   temperaturas   elevadas   para   aplicações   que   exigem   soldagem:   vasos   de   pressão,  juntas  de  expansão,  etc   •  Tipos   201   e   202:   resistência   à   corrosão   inferior   à   dos   9pos   ao   Cr-­‐Ni;   contudo  apresenta  em  geral  melhor  resistência  mecânica  a  temperaturas   elevadas.  Figura  25-­‐  Forno  con3nuo  
    • q  Propriedades  e  aplicações  dos  aços    inoxidáveis  austení9cos:       •   Tipos  304N  e  316N:  devido  à  presença  de  nitrogênio,  possuem  melhores   limites   de   escoamento,   sem   prejuízo   à   corrosão,   com   aplicações   em   estruturas   muito   solicitadas,   como   aparelhos   de   pressão   na   indústria   química.   Figura  26  -­‐    válvulas,dutos,     flanges  e  conexões.   •  Tipo  329:  este  é  um  aço  de  microestrutura  mista  duplex  austenita-­‐ferrita.   Apresenta  melhor  soldabilidade  que  os  aços  inoxidáveis  ferrí9cos,  melhor   resistência   à   corrosão   sob   tensão   que   os   aços   austení9cos   e   são   pra9camente  isentos  dos  riscos  de  corrosão  intercristalina.  Por  isso,  tem   sido  u9lizado  em  aplicações  sujeitas  à  corrosão  em  ambientes  marí9mos  e   para  o  tratamento  de  substâncias  alimen3cias  salgadas.   Figura  27  -­‐  Pia  inox    
    • q Tratamento  térmico  dos  aços  inoxidáveis  austeníGcos:  Ø   Esses  aços  não  são  temperáveis  por  não  possuírem  temperaturas  de  transformação  3picas  A1  e  A3.     • Solubilização  -­‐  Este  tratamento  é  uma  espécie  de  têmpera  e  visa  garan9r  a  manutenção   da   estrutura   austení9ca   à   temperatura   ambiente.   Consiste   em   aquecer-­‐se   o   aço   a   uma   temperatura  suficientemente  elevada  para  remover  as  modificações  estruturais  resultantes   dos   processos   de   fabricação,   dissolver   os   carbonetos   presentes   (sobretudo   os   de   cromo)   e,   após   o   tempo   necessário   à   temperatura,   resfriar   rapidamente.   O   resfriamento   deve   ser   rápido  para  evitar  a  precipitação  de  carbonetos,  a  qual  acontece  na  faixa  450ºC  -­‐  850ºC.     • Alívio  de  tensões  -­‐  O  obje9vo  é  eliminar,  total  ou  parcialmente,  as  tensões  internas  que  se   originaram  nas  peças  acabadas  durante  sua  deformação  plás9ca  ou  durante  a  soldagem  e   melhorar   as   propriedades   elás9cas   do   material   fortemente   encruado.   O   aquecimento   é   feito   a   uma   temperatura   inferior   a   que   pode   provocar   a   precipitação   de   carboneto   de   cromo   nos   contornos   dos   grãos,   ou   seja,   entre   350ºC   e   430ºC,   entre   30   minutos   e   2   horas,   de  acordo  com  as  dimensões  das  peças;  segue-­‐se  resfriamento  ao  ar.   • Tratamentos  termos-­‐químicos  -­‐  O  mais  indicado  é  a  nitretação,  mediante  o  emprego  das   técnicas  usuais.  A  nitretação  permite  obter  dureza  superficial  da  ordem  de  62  a  64  Rockwell   C.  
    • q    Corrosão   intergranular   é   um   dos   fenômenos   indesejáveis   que   pode   ocorrer   nos   aços   inoxidáveis   austení9cos   é   a,   devido   à   precipitação   de   carboneto   de   cromo.   Um   dos   meios   de   evitá-­‐la   é   pela   adição   de   9tânio   e   de   nióbio,   porque   esses   elementos   fixam   o   carbono   na   forma  de  carbonetos  de  9tânio  e  de  nióbio.         Figura  28  –  acúmulo  de  Cr23  C6   Figura  29  –  trinca  devido  a  corrosão   Figura  30  –  trinca  intergranular   intragranular  
    • q  São  ligas  de  Cromo  e  Níquel  contendo  elementos  precipitantes  como  Cobre,  Alumínio  e   Titânio;    q  As  principais  caracterís9cas  dos  aços  inoxidáveis   PH  envolvem:      •  são  indicados  por   PH  (precipitacion  hardening);    •  são  endurecidos  por  meio  de  tratamentos  térmicos  de  solubilização  e    envelhecimento;    •  podem  ser  austení9co,  semi-­‐matersí9co  e  martensí9co  quando  no  estado  recozido;  •  apresentam   a   melhor   combinação   entre   resistência   a   corrosão,   resistência   mecânica   e   boa  duc9lidade.     Figura  31  –  barras  de  aço  inoxidável  
    • q   Principais  aplicações:     Foram   desenvolvidos   e   são   usados   de   forma   ampla,   tanto   nos   Estados   Unidos   como   no   Reino   Unido,   por   exemplo   nas   aplicações   aeroespaciais.   Usa-­‐se   para   fabricação   de   componentes  de  motores  e  turbinas  e  para  peças  da  indústria  aeronáu9ca.     •  Indústria  aeronáu9ca  –  os  aços  inox  endurecíveis  por  precipitação  foram  inicialmente     desenvolvidos  para  este  9po  de  aplicação;   •  Indústria  de  extração  do  petróleo  e  do  gás;   •  Indústria  petroquímica;   •  Indústria  química  em  geral;   •  Indústria  de  papel  e  celulose.  Figura  32  –  aplicações  aço  inoxidável  nas  indústrias  aeroespaciais  e  petroquímica  
    • q  A   tabela   7   (abaixo)   mostra   alguns   9pos   de   aços.   Eles   são   divididos   em   três   classes   –   martensí9cos,  semi-­‐austení9cos  e  austení9cos.  Tabela  7  –  9pos  de  aços  
    • q  A  tabela  8  (abaixo)  mostra  as  propriedades  mecânicas  que  podem  ser  ob9das  de  acordo  com   o  tratamento  de  envelhecimento.   Tabela    8  –  propriedades  mecânicas  dos  aços  inoxidáveis  de  acordo  com  o  tratamento  de  envelhecimento  
    • q   Tratamento  Térmico  dos  Aços  Inox  Endurecíveis  por  Precipitação    O   tratamento   térmico   dos   aços   inox   endurecíveis   por   precipitação   consiste   na   solubilização  seguida  pelo  envelhecimento.      1)   Recozimento   para   solubilização:   aquecer   a   1040ºC   +   -­‐   15ºC,   manter   em   temperatura   até  completa   homogeneização   e   resfriar   ao   ar   ou   em   óleo   até   25ºC.   É   importante   a9ngir   no  resfriamento  a  temperatura  de  25ºC  para  assegurar-­‐se  completa  transformação  da  austenita  em  martensita.  Se  necessário  o  resfriamento  pode  terminar  por  uma  imersão  em  água  fria.        2)   Envelhecimento   (endurecimento   por   precipitação):   aquecer   até   a   temperatura   de  envelhecimento,  manter  em  temperatura  durante  o  tempo  indicado  e  resfriar  ao  ar.  Os  diversos  estados   de   envelhecimento   são   designados   pela   E   seguida   de   um   número   que   indica  aproximadamente  a  temperatura  de  envelhecimento  correspondente.  
    • q   Composição  Química   Os  aços  inox  endurecíveis  por  precipitação  são  ligas  ferro  -­‐  cromo  (12  a  17  %)  –  níquel  (4  a  8   %)   –   molibdênio   (0   a   2   %)   com   matriz   martensí9ca   (de   baixo   carbono)   endurecida   pela   precipitação   de   compostos   intermetálicos   formados   pela   adição   de   elementos   (em   teores   menores)   como   alumínio,   cobre,   9tânio   e   nióbio,   ou   com   matriz   austení9ca,   podendo   haver   também  os  semi-­‐austení9cos.     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 NTabela  9  –  composição  química  dos  aços  inoxidáveis  
    •   Aços  inoxidáveis  nitrônicos    →  aços  com  0,14  a  0,32%  de  Nitrogênio    Possuem  altos  teores  de  cromo,  manganês,  níquel  e  eventualmente  molibdênio,  silício,  nióbio  e  vanádio.  Conforme  demonstrado  na  tabela  abaixo:   Tabela  10  –  composição  química  dos  aços  inoxidáveis  
    • São   do   9po   austení9co   e   possuem   maior   resistência   mecânica,   tanto   à   temperatura   ambiente   como   a   alta   temperatura.   Apresentam   um   percentual   de   carbono   baixo,   de   modo   que   não   ocorre   transformação   martensí9ca.   Mantêm   ainda   resistência   e   tenacidade  elevadas,  às  temperaturas  criogênicas.           Nitrônico   32   e   33:   Podem   ser   ambos   encruados,   resultando   em   resistência   mecânica   mais   elevada.   O   9po   33   tem   sido   usado   na   forma  de  barras  e  fios,  ao  passo  que  o  9po  32,  na  forma  de  chapas,   9ras  e  tubos.  Ambos  apresentam  idên9ca  resistência  à  corrosão  na   maioria  dos  meios  corrosivos.  Figura  33  –  barras  de  aço  inox   Nitrônico   40:   apresenta,   à   temperatura   ambiente,   um   limite   de   escoamento   cerca   de   2   vezes   maior   que   o   dos   aços   inoxidáveis   austení9cos  comparáveis,  tais  como  304  e  347,  além  de  excelentes   resistências   à   corrosão   e   à   oxidação.   Tem   boa   resistência   e   tenacidade,   o   que   o   torna   indicado   para   armazenamento   e   transporte  de  gases  liquefeitos.  Figura  34  –  veículo  de  transportes  de  gases  liquefeitos  
    •     Nitrônico  50:    (mais  altamente  ligado)  apresenta  melhor  resistência   à   corrosão   que   os   9pos   convencionais   316   e   316L   e   cerca   do   dobro   do   limite   de   escoamento.   Nesse   aço,   adiciona-­‐se   comumente   também   Mo,   Nb   e   V   para   aumentar   sua   resistência   mecânica   e   sua   resistência   à   corrosão.   Pode   ser   encruado,   o   que   melhora   ainda   mais   sua   resistência.   Aplica-­‐se   nas   indústrias   química   e   naval,   em   bombas,  válvulas,  cabos,  correntes,  molas  e  acessórios  diversos.         Figura  35  –  corrente  e  mola         Nitrônico   60:   possui   elevado   teor   de   silício   que   melhora   a   resistência   à   oxidação   do   aço,   fato   esse   que   tende   a   melhorar   a   resistência   do   material   em   emprego   onde   ocorre   atrito   de   metal   com  metal,  sem  lubrificação.  A  altas  temperaturas,  até  815°C,  sua   resistência  mecânica  é  bem  maior  que  a  do  9po  convencional  304.   Por  essa  razão  e  por  sua  excelente  resistência  à  oxidação,  um  dos   empregos   recomendáveis   é   em   eixos   de   motores   Diesel   e   aplicações  semelhantes.  Figura  36  –  motor  a  diesel  
    • q   Principais  aplicações:    Em  ambientes  que  exigem  alta  resistência  à  corrosão,  como  centrífugas  para  produção  de  sabonetes   em   indústrias   químicas   e   bombas   hidráulicas   que   trabalham   na   indústria  petrolífera  e  de  mineração,  em  contato  com  meios  lamacentos.  Figura  37  –  centrífuga  inox  de  produção   Figura  38  –  bomba  hidráulica    de  sabonetes  
    • q   Composição  Química:    Todas   as   peças   de   aço   fundido   resistente   à   corrosão   contêm   cromo   acima   de   11%   e   a  maioria  delas,  níquel  de  1  a  30%.  O  teor  de  carbono  é  geralmente  abaixo  de  0,20%,  sendo  às  vezes  da  ordem  de  0,03%.  Podem  ainda  conter  pequenas  adições  de  molibdênio    e  nióbio.      •    O   molibdênio   –   adicionado   entre   2   e   3%   -­‐   melhora   a   resistência   à   corrosão   geral.   Essas  ligas  são  muito  usadas  para  aplicações  sujeitas  à  ação  da  água  do  mar.      •    O   nióbio   –   nos   aços   impede   a   precipitação   de   carboneto   de   cromo   na   faixa   de  temperaturas   crí9cas   (par9cularmente   entre   560   e   650°C),   porque   a   liga   na   condição  fundida  apresenta  a  maior  parte  do  carbono  na  forma  de  carboneto  de  nióbio.  Para  obter-­‐se  a   máxima   resistência   ao   ataque   intergranular,   a   liga   é   aquecida   a   1120°C,   seguindo-­‐se  resfriamento   até   a   temperatura   ambiente   e   reaquecendo-­‐se,   entre   870   e   925°C,   quando  ocorre  a  precipitação  de  carboneto  de  nióbio.  
    • q   Principais  aplicações:    O  emprego  de  aço  inoxidável  na  fundição  de  peças  é  feito  mais  no  sen9do  de  se  procurar  evitar   a   ação   corrosiva   do   meio,   ficando   em   segundo   plano   as   condições   rela9vas   à  resistência  mecânica.  As  peças  fundidas  de  aço  inoxidável  são  empregadas  com  o  obje9vo  de  resis9r  à  ação  corrosiva  de  soluções  aquosas,  à  temperatura  ambiente  ou  próxima,  e  de  gases   quentes   e   de   líquidos   de   elevado   ponto   de   ebulição,   a   temperaturas   de   até   cerca  de  650°C  (249).       Figura  39  –  peças  fundidas  de  aço  inox  
    • q   Vantagens:    A   sua   usinabilidade   é   sa9sfatória,   do   mesmo   modo   que   a   soldabilidade,   desde   que   certas  precauções  sejam  tomadas.    São  muitas  as  vantagens  da  fundição  de  aço:    •    Alta   resistência   à   corrosão,   devido   a   quan9dades   controladas   de   ferrita   presente   na  mesma;  •    Possuem  capacidade  de  refle9r  a  luz,  daí  os  produtos  de  aço  aparentar  sempre  um  visual  novo;  •    Projetos   flexíveis,   como   as   peças   de   aço   podem   ser   facilmente   dobradas   em   formas  complexas;  e  •   moldes  de  aço  pode  ser  soldado  melhor  do  que  qualquer  outro  metal  de  fundição,  etc.    
    • Custo  Direto  Anual  da  Corrosão  por  Setor  Industrial   Total:  US$137,9  bilhões   UGlidades  Produção  e  Manufatura   Figura  40  –    Custos  por  categoria  
    • Infraestrutura   Total:  US$22,6  bilhões  Figura  41  –    Custos    em  Infraestrutura   VOLTAR  
    • UGlidades   Total:  US$47,9  bilhões  Figura  42  –    Custos    em  U9lidades   VOLTAR  
    • Transporte   Total:  US$29,7  bilhões  Figura  43  –    Custos    em  Transporte   VOLTAR  
    • Produção  e  Manufatura   Total:  US$17,6  bilhões  Figura  44  –    Custos    em  Produção  e   Manufatura   VOLTAR  
    • Governo   Total:  US$20,1  bilhões  Figura  45  –    Custos    com  Governo   VOLTAR  
    • Custos  dos  meios  de  combate  à  corrosão  (US$)  •  RevesGmento  e  Pintura  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  108,6  bi  •  Ligas  Resistentes  à  Corrosão  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  7,7  bi  •  Inibidores  de  Corrosão  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  1,1  bi  •  PlásGcos  de  Engenharia  e  Polímeros  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  1,8  bi  •  Proteção  Anódica  e  Catódica  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  1,0  bi  •  Serviçoes  de  Controle  à  Corrosão  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  1,2  bi  •  Pesquisa  e  Desenvolvimento  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐            -­‐  •  Educação  e  Treinamento  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐            -­‐  •  TOTAL  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐    121,4  bi  
    •  Diante  do  exposto  verifica-­‐se  a  importância  dos  aços  inoxidáveis  em  todas  as  a9vidades,  o  que  pode  ser  resumido  através  dos  benepcios  que  os  mesmos  apresentam:      •    resistência   à   corrosão   em   ambientes   atmosféricos,   aquosos   normais,   ambientes   mais   agressivos  (presença  de  ácidos,  soluções  alcalinas,  soluções  contendo  cloro);      •   resistência  ao  calor  e  à  oxidação  superficial,  para  as  classes  com  altos  teores  de  cromo  e  níquel;    •    higiene,   fator   importante   nas   condições   estritamente   higiênicas   de   cozinhas,   hospitais   e   fábricas   de  processamento  de  alimentos;      •    aparência  esté9ca,  devido  sua  superpcie  brilhante,  a  qual  pode  se  facilmente  man9da,  tornando-­‐o  aplicável  em  arquitetura  e  ornamentação;      •    resistência   mecânica,   sobretudo   no   caso   dos   aços   austení9cos,   que   pelo   encruamento   adquirem  maior  resistência,  e  nos  aços  dúplex  de  alta  resistência;      •    resistência  ao  choque,  em  função  da  microestrutura  austení9ca  da  série  300  com  alta  tenacidade,  tornando-­‐os  par9cularmente  adequados  para  aplicações  criogênicas;    •    facilidade   de   fabricação,   as   técnicas   modernas   têm   tornado   fácil   as   aplicações   de   operação   de  conformação,  corte,  soldagem  e  usinagem.