Introdução à Ciência dos Materiais

AÇO INOXIDÁVEL

Nome: Marcio Rogerio Souza de Moraes

Matrícula: 202227170147

Curso: Engenharia Elétrica

Disciplina: Introdução à Ciência dos Materiais

Professora: Ana Paula L. Siqueira

INTRODUÇÃO

O aço inoxidável é uma liga de ferro e cromo, podendo conter também níquel, molibdénio e outros elementos, que apresenta propriedades físico-químicas superiores aos aços comuns, sendo a alta resistência à oxidação atmosférica a sua principal característica.

O cromo presente na liga oxida-se em contato com o oxigênio do ar, formando uma película muito fina e estável, de óxido de cromo, que se forma na superfície exposta ao meio. Esta película é denominada camada passiva e tem como função proteger a superfície do aço contra processos corrosivos. Para isto, é necessária uma quantidade mínima de cromo de 11% de massa. A película é aderente e impermeável, isolando o metal abaixo dela do meio agressivo.  Deve-se ter cuidado para não reduzir localmente o teor de cromo durante o processamento conhecido como passivação, porém se não houver a diminuição da porcentagem do cromo, caso essa película seja danificada mecânica ou quimicamente, essa película se regenera.

Outros elementos, como níquel, molibdênio, titânio, alumínio, nióbio, cobre, nitrogênio, enxofre, fósforo ou selênio, podem ser adicionados para aumentar a resistência à corrosão em ambientes específicos, aumentar a resistência à oxidação e conferir características especiais. O níquel, por exemplo, confere ductilidade, ou seja, permite que seja trabalhado em sua superfície, além de resistências a altas temperaturas e soldabilidade, melhorando sua resistência geral.

PROPRIEDADES E MICROESTRUTURA

Com base na fase constituinte predominante em sua microestrutura, os aços inoxidáveis são divididos em algumas classes e graças a essas classes os aços inoxidáveis podem ser divididos juntamente com a composição, propriedades mecânicas típicas e aplicações

Martensíticos: Esse tipo de aço possui alto teor de carbono e menor teor de cromo. É magnético, apresenta baixa soldabilidade em comparação com outras classes, mas tem maior temperabilidade e pode ser tratado termicamente para melhorar as propriedades. Exemplos: AISI-410 e AISI-440 A.

Ferríticos: São altamente resistentes à corrosão e não pode ser endurecido por tratamento térmico e são magnéticos. Exemplos: AISI-409 e AISI-446.

Austeníticos: Essa classe tem como microestrutura primária uma solução sólida de ferro e carbono que é criada a partir de uma temperatura crítica de 723ºC, chamada de austenita, dando como característica a essa família alta tenacidade e resistência a temperaturas elevadas. Este tipo de aço inox são produzidos em maiores quantidades, não são magnéticos e não pode ser endurecido por tratamento térmico. A resistência a corrosão pode ser modificada dependendo do ambiente de serviço. Exemplos: AISI-304 e AISI-316L

Duplex: É uma mistura de aço inoxidável austeníticos e ferríticos, possuindo a propriedades de ambos, como alta resistência à tração e boa soldabilidade. Exemplo: SAF-2205

Endurecíveis por precipitação: Fornece uma combinação entre austeníticos e martensíticos e são capazes de desenvolver alta resistência a tração por meio de tratamento térmico. Exemplo: AISI-17-7PH

Com isso, as principais propriedades do aço inox são:

Limite de elasticidade: Dependendo do tipo, o aço pode apresentar alta resistência e baixo alongamento ou propriedades de baixa resistência e alto alongamento.

Resistência a altas temperaturas: Apresenta melhor resistência ao fogo devido ao seu alto fator de retenção de resistência em altas temperaturas.

Resistência à tração: É observada nas classes de endurecimento por precipitação e martensíticas.

Resistência criogênica: Os aços austeníticos apresentam uma alta resistência à tração em temperaturas abaixo de zero.

Ductilidade: Alguns tipos têm alta ductilidade, permitindo por exemplo o uso em processos de estampagem intensivo.

Maior taxa de endurecimento por deformação: Os aços inoxidáveis podem ser reciclados e trabalhados a frio para manipular sua resistência, pois possuem a característica de aumentar sua resistência nessas condições.

Condutividade elétrica e magnetismo: O aço inoxidável conduz eletricidade, porém essa condutividade é extremamente baixa. Por isso em locais onde os padrões de higiene são altos ou os ambientes são corrosivos ou úmidos, gabinetes em aço inox são utilizados.

Biologicamente inerte: Esta característica torna o aço inox ideal para ser utilizado em equipamentos médicos, talheres e utensílios de cozinha.

Resistência a ácidos, bases e matéria orgânica: Este tipo de característica torna o aço inoxidável um material muito adequado para ser utilizado em indústrias químicas para armazenamento, manuseio e outros processos, como o ajuda a sobreviver em vários ambientes hostis por um período mais longo do que a maioria dos outros metais.

PROCESSO DE FABRICAÇÃO

Inicialmente fusão, redução, refino e acerto de composição eram realizados em um único forno. Na década de 60, surgiu o refino de corridas com elevado teor de cromo sob vácuo, utilizando-se duas unidades metalúrgicas separadas. Com a produção do argônio em escala industrial, os processos de refino a gás possibilitaram a redução da utilização do Fe-Cr baixo carbono. Com isso a fusão da carga passou a ser realizada num forno elétrico de alta potência e o refino, numa unidade de vácuo ou de sopro combinado. Os métodos mais tradicionais são o AOD e VOD.

O método AOD (Argon-Oxygen-Decarburization), consiste na injeção de uma mistura de oxigênio e argônio soprada diretamente no banho, cujo efeito é a formação de bolhas com pressão parcial de CO muito baixa que termodinamicamente, tem o mesmo efeito que uma redução da pressão.

Já o método VOD (Vacuum-Oxygen-Decarburization) é o mais indicado quando se deseja um aço com baixas concentração de carbono, nitrogênio e hidrogênio e consiste no oxigênio soprado sobre o aço, sob vácuo, permitindo atingir rendimentos de cromo acima de 97 % e teores de carbono de 0,012 %.