PROPRIEDADES MECÂNICAS E APLICAÇÕES DOS AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA – CEFET / RJ                                           UnED ANGRA DOS REIS

PROPRIEDADES MECÂNICAS E APLICAÇÕES DOS AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS

Daniele Alves

Elaine Okumura

Erveson de Medeiros

ANGRA DOS REIS / RJ                                                            DEZEMBRO / 2014

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA – CEFET / RJ                                           UnED ANGRA DOS REIS

PROPRIEDADES MECÂNICAS E APLICAÇÕES DOS AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS

                                                                                         

Daniele Alves                                                                                              

Elaine Okumura

Erveson de Medeiros

Este trabalho faz parte da avaliação para a conclusão da disciplina de Ciências dos Materiais II da turma do 4º período do curso técnico em Mecânica.

Orientador: Prof. Dr. Ronney Mancebo

ANGRA DOS REIS / RJ                                                                       DEZEMBRO / 2014

RESUMO

O presente trabalho através de outros estudos já realizados anteriormente procurou analisar os aços inoxidáveis martensíticos com relação as suas propriedades mecânicas como também exemplificar algumas de suas aplicações. O aço inoxidável tem como principal característica a resistência à corrosão e para que isso seja possível, o mesmo necessita de elementos de liga em sua composição que o ajude a obter a resistência corrosiva desejada, sendo assim, o seu principal elemento é o Cromo (Cr), que normalmente é utilizado cerca de 12% a 15%. Os aços martensíticos, ao contrário dos austeníticos, são aços magnéticos e endurecíveis por tratamento térmico e apesar de possuir menor quantidade de Cromo, em sua composição quando comparado com o ferrítico, estes aços apresentam boa resistência à corrosão atmosférica, podendo ser melhorados através dos tratamentos térmicos, melhorando também seu grau de dureza e resistência mecânica.  O endurecimento dos aços também está relacionado com a quantidade de carbono presente. Dependendo da aplicação do aço, é necessário melhorar ainda mais as propriedades mecânicas, a soldabilidade e a resistência a corrosão. Para tanto deve-se reduzir o teor de carbono e acrescentar Níquel (Ni) e Molibdênio (Mo). A presença desses elementos na composição do aço martensítico o transforma em supermartensítico, aumentando assim a resistência a tração, a temperabilidade, a ductibilidade e a dureza do material.  Partindo deste princípio foi feita uma breve análise dos processos de tratamentos térmicos pelo qual os aços são submetidos afim de garantir o desempenho dos aços inoxidáveis supermantensíticos. Estes aços são obtidos através do tratamento térmico de têmpera responsável pelo endurecimento, seguido do tratamento térmico de revenimento, cujo objetivo é melhorar as propriedades mecânicas e reduzir a dureza do material. Espera-se através deste estudo além de melhorar as propriedades mecânicas, aumentar a qualidade de resistência a corrosão dos aços inoxidáveis martensíticos, uma vez que esta é a principal característica do aço inox.

Palavras – chaves: aços inox, martensíticos, propriedades mecânicas, resistência, tratamentos térmicos.

INTRODUÇÃO

Os aços inoxidáveis são baseados em ligas Fe - Cr, Fe - Cr - C e Fe - Cr - Ni, formam assim um grupo de aços de alta liga, onde o Cr é o elemento considerado mais importante por dar resistência a corrosão e tem fundamental importância para que a liga seja inoxidável. Devido a resistência à corrosão e suas aplicações tecnológicas serem de alto potencial, os aços inoxidáveis foram desenvolvidos com diferentes tipos de composições químicas, classificados de acordo com a microestrutura apresentada em temperatura ambiente, os principais são determinados como: Ferríticos, Martensíticos e Austeníticos.

Os aços inoxidáveis são largamente utilizados pelas suas propriedades, tais como: alta resistência à corrosão, resistência mecânica adequada, facilidade de limpeza, baixa rugosidade superficial, resistência à altas temperaturas, resistência à temperaturas criogênicas (abaixo de 0 °C), resistência às variações bruscas de temperatura, baixo custo de manutenção, além de ser um material reciclável, entre outros. Sabe-se que esses aços possuem uma liga de Ferro (Fe), carbono (C) e Cromo (Cr) e pode-se melhorar suas propriedades adicionando outros elementos, como o Níquel (Ni) e Molibdênio (Mo).

A principal característica dos aços inoxidáveis é que eles devem ser resistentes à corrosão ao ambiente em que ficará exposto, sendo o Cr o elemento responsável por essa resistência. Este fenômeno ocorre devido uma reação química entre os componentes do aço inox e a atmosfera, formando uma camada protetora, pois os elementos de liga presentes nos aços inoxidáveis reagem com muita facilidade ao meio ambiente. O Cr, quando entra em contato com o oxigênio forma um filme fino que protege o material dos ataques corrosivos, este filme é comumente chamado de película protetora ou camada passiva. É importante ressaltar que essa camada protetora também apresenta uma característica de auto regeneração, protegendo ainda mais o material de possíveis arranhões. Sua resistência aumenta à medida que mais Cr é adicionado ao material, e embora tenha uma espessura fina, seja invisível e estável, esta camada é totalmente aderente ao aço inox. Como já foi citado anteriormente, adiciona-se outros elementos a liga Fe – C – Cr afim de melhorar suas propriedades e resistência a corrosão.

O Ni foi descoberto em 1751 pelo cientista sueco Axel Frederick Cronstedt, em 1758 outro cientista sueco Karl Wilhelm Scheele descobre o Mo e em 1797 o francês Nicolas Louis Vauquelin descobre um metal que ele denominou de Cr. A partir dessas descobertas, em meados de 1900 alguns metalurgistas começaram a realizar experimentos com ligas de Fe - Cr e perceberam uma considerável resistência a corrosão, porém não compreendiam o que levava aos aços reagirem dessa maneira. Foi em 1911 que os alemães P. Monnartz e W. Borchers descobriram a correlação entre o teor de Cr e a resistência à corrosão, afirmando ter um aumento significativo da resistência quando havia pelo menos 10,5% de Cr presente no material. Eles também publicaram estudos detalhados sobre os efeitos do Mo relacionados a corrosão. Dando continuidade as pesquisas, em 1912 na Alemanha E. Maurer e B. Strauss registram a primeira patente da produção de aços inoxidáveis Cr – Ni. Neste mesmo ano o Inglês Harry Brearly começou a fazer experiências com ligas de aço contendo Cr. Durante os testes, Brearley experimentou diversas variações de ligas, que vão de 6% para 15% de Cr e com diferentes medidas de C e acabou por desenvolver ligas de Fe - Cr extremamente duráveis, mais conhecidos como Martensíticos, que logo foram utilizados em facas, pois utilizando este aço a lâmina permanecia afiada e livre de ferrugem. São esses aços que iremos abordar neste trabalho.