Aços Inoxidáveis Fundidos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

ALEKSANDER WELTER RIBAS

ARIANGELO HAUER DIAS FILHO

AÇOS INOXIDÁVEIS FUNDIDOS

PONTA GROSSA

2016

ALEKSANDER WELTER RIBAS

ARIANGELO HAUER DIAS FILHO

AÇOS INOXIDÁVEIS FUNDIDOS

Trabalho apresentado como critério de avaliação parcial ao professor Selauco Vurobi Junior, da Universidade Estadual de Ponta Grossa, o qual ministra a disciplina de Materiais Metálicos, do curso de Engenharia de Materiais.

PONTA GROSSA

2016

1. AÇO INOXIDÁVEL FUNDIDO

        São geralmente classificados como aços fundidos resistentes a corrosão ou ao calor. Quando se trata em resistência a corrosão, esta liga é aplicada em ambientes aquosos abaixo de 650 ºC, e em resistência ao calor são utilizáveis em temperaturas maiores que 650 ºC. Entretanto, essas faixas de temperaturas em termos de aplicação nem sempre são distintas, a principal distinção entre resistência ao calor e resistência à corrosões dos aços fundidos é baseada na composição de carbono.[1]

        Os aços inoxidáveis fundidos são definidos com base na composição, para isso é utilizado o sistema de nomenclatura do instituto de ligas fundidas (ACI), que formalmente administra essas designações. A primeira letra indica qual a principal função da liga, serviços de corrosão (C), ou serviços a altas temperaturas (H). A segunda letra determina a quantidade de cromo-niquel presente na liga, como a composição de níquel aumenta, a segunda letra pode variar de A a Z, como mostra a Figura 1. O numeral ou os numerais seguintes indicam a composição máxima de carbono (porcentagem x 100), da liga. Por último, se outros elementos de liga estão presentes, estes são indicados pela adição de uma ou mais letras como um sufixo. Assim, o termo CF-8M refere-se a uma liga de resistência a corrosão com composição de 19Cr-9Ni (observado na figura 1), com uma composição máxima de carbono de 0,08% e contém molibdênio (M).[2]

        Figura 1 – Composição Cromo e Níquel, a partir da notação dada pela ACI, para aços fundidos resistentes ao calor ou à corrosão.

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

                                             

        Fonte: Adaptado de [2]

        Na classe dos fundidos inoxidáveis suas propriedades e aplicação dependem muito mais da composição do que do tratamento térmico. O endurecimento de ligas martensíticas e ferríticas como CA-15, são resfriados e sofrem revenido com a função do melhoramento das propriedades mecânicas. As ligas não endurescíveis como CF-8, são tratados em solução para aumentar a resistência a corrosão. [2;4]

2. MICROESTRUTURA

        A microestrutura dos aços fundidos inoxidáveis depende principalmente de sua composição ou tratamento térmico. Os reagentes utilizados para esta classe dependem muito da microestrutura que deseja atacar. A presença de ferrita nas ligas do tipo CF austeníticos melhora a soldabilidade, a resistência à corrosão intergranular e o fissuramento. A distribuição de carbonetos é importante, pois a precipitação de carbonetos nos contornos de grão da austenita diminui a resistência à corrosão intergranular. Adequadamente tratamento em solução dos tipos CF (modificadas contendo 3-4% de molibdênio) e CG têm estruturas essencialmente livre de carbonetos precipitados. [3,4]

        Existem vários tipos de reagentes metalográficos para os aços fundidos inoxidáveis, entre eles aquele que revela a ferrita, o mais utilizado é o kalling 2, para revelar os carbetos da microestrutura pode-se se usar ácido oxálico ou de Murakami. A fase sigma para ser revelada primeiramente deve-se usar o regente de Vilella e depois utilizar ou 10N hidróxido de potássio ou cianeto de sódio. E para uma microestrutura geral, os mais utilizados são de Villela, ácido oxálico, 10N hidróxido de potássio e o ácido crômico, lembrando que para cada especificidade existe um reagente definido. [4]

        As figuras 2 (a), (b), (c) e (d) mostram uma liga CA-15, austenitizada em 1010ºC, resfriada no ar, com revenimento a 675ºC durante 4 horas e foram atacadas com o reagente de Vilella. Porém as figuras 2 (a) e (b) com uma sessão de espessura de 75 mm e as Figuras 2 (c) e (d) com uma sessão de espessura de 150 mm.  [4]

Figura 2 – (a) A microestrutura mostra traços de ferrita emu ma matriz de martensida revenido, com um aumento de 200x. (b) A micorestrutura é a mesma apresentada na figura 2(a) porém com um aumento maior maior (500x) para enfatizar os traços de ferrita na matriz. (c) Apresenta ilhas de ferrita na matriz de martensita revenida, com um aumento de 200x. (d) A microestrutura é a mesma apresentada pela Figura 2(c) porém com um aumento maior (500x) para revelar partículas de ferrita dispersas em formato degrandes estrias na matriz.

 [pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

Fonte: [5]

1. TRATAMENTO TERMICO

O tratamento térmico em aços inoxidáveis serve para produzir mudanças em sua condição física, propriedades mecânicas, nível de tensões e maximizar sua resistência à corrosão (quando está é alterada por processos anteriores). Geralmente o aumento das propriedades mecânicas e o aumento da resistência à corrosão são obtidos com o mesmo tratamento. [6]

        O tratamento térmico feito nas peças fundidas se assemelha com o tratamento das peças forjadas, com pequenas diferenças que separa seus tratamentos e propriedades. [6]

        Como não são trabalhadas a frio as ligas martensíticas CA-15 e CA-40 não necessitam de recozimento subcrítico, para remover os efeitos do trabalho a frio. Porém em ligas ferríticas que possuem tensões residuais de usinagem são aliviadas com tratamentos de alivio de tensões de 260 a 540 °C.  A tensão de fundição em ligas martensíticas devem ser tratadas com um recozimento subcrítico, as temperaturas devem ser mantidas abaixo das temperaturas de revenimento e envelhecimento. Uma liga martensítica melhorada, CA-6NM, possui um comportamento melhor quando fundida e apresenta maior resistência à corrosão e melhores propriedades mecânicas que a liga CA-15, ambas as ligas são comercializadas após um tratamento de normalização a 955 °C e revenidas a 595 °C, porem quando recozida a liga CA-6NM deve ser submetida a uma temperatura entre 790 e 815 °C ou então resfriadas até 595 °C e então resfriar ao ar. Quando as tensões da liga CA-6NM o metal deve ser submetido a uma temperatura de 620 °C e resfriada lentamente para evitar a formação de martensita. [6]