Elementos de liga de aço inoxidável

Os aços inoxidáveis contêm vários elementos de liga que estão de acordo com a composição e grau específicos. As seções seguintes descrevem as adições de ligas e as razões de sua presença, e uma tabela resumida de cada elemento de liga.

Image Credit: /Nutthpol Kandaj

Carbono

Carbono e ferro são ligados entre si para formar aço. Este processo aumenta a resistência e a dureza do ferro. O tratamento térmico não é adequado para fortalecer e endurecer o ferro puro, mas quando o carbono é adicionado, uma ampla gama de resistência e dureza é realizada.

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Aumento do teor de carbono não é preferível em aços inoxidáveis Ferríticos e Austeníticos, especificamente para fins de soldagem, devido ao risco de precipitação de carboneto.

Manganês

A adição de manganês ao aço melhora as propriedades de trabalho a quente e aumenta a tenacidade, resistência e temperabilidade. Assim como o níquel, o manganês é um elemento formador de Austenita e tem sido tradicionalmente utilizado como substituto do níquel na gama AISI200 de aços inoxidáveis Austeníticos, por exemplo AISI 202 como substituto do AISI 304.

Cromo

Cromo é combinado com aço para melhorar a sua resistência à oxidação. Quando mais cromo é adicionado, a resistência é ainda melhorada.

Aços inoxidáveis têm pelo menos 10,5% de cromo (geralmente 11 ou 12%), o que confere um nível considerável de resistência à corrosão, em comparação com aços com uma percentagem relativamente menor de cromo.

A resistência à corrosão é atribuída à formação de uma camada passiva e auto-reparadora de óxido de cromo na superfície do aço inoxidável.

Níquel

Grandes quantidades de níquel – mais de 8% – são adicionadas aos aços inoxidáveis de alto cromo para produzir o grupo mais importante de aços resistentes tanto ao calor quanto à corrosão.

Estes incluem os aços inoxidáveis Austeníticos que são caracterizados por 18-8 (304/1.4301), onde a tendência do níquel para formar Austenita contribui para alta resistência e excelente tenacidade ou resistência ao impacto, tanto a baixas como a altas temperaturas. O níquel também melhora significativamente a resistência à corrosão e oxidação.

Molibdênio

Quando misturado com aços austeníticos de cromo-níquel, o molibdênio aumenta a resistência à corrosão por fendas e pites, particularmente em ambientes contendo enxofre e cloretos.

Nitrogênio

Similar ao níquel, o nitrogênio é um elemento formador de Austenita e aumenta a estabilidade da Austenita dos aços inoxidáveis. Quando o nitrogênio é misturado com aços inoxidáveis, a tensão de ruptura é consideravelmente aumentada, juntamente com o aumento da resistência à corrosão por corrosão.

Cobre

Em aço inoxidável, o cobre está frequentemente presente como um elemento residual. Este elemento é adicionado a várias ligas para criar características de endurecimento por precipitação ou para melhorar a resistência à corrosão, predominantemente em ácido sulfúrico e condições de água do mar.

Titânio

Titânio é frequentemente adicionado para estabilizar o carboneto, particularmente quando o material tem de ser soldado. O titânio funde-se com o carbono para formar carbonetos de titânio que são relativamente estáveis e não podem ser facilmente dissolvidos no aço, o que provavelmente reduz a ocorrência de corrosão intergranular.

Quando em torno de 0,25 / 0.60% de titânio é adicionado, ele faz com que o carbono se funda com o titânio em oposição ao cromo, evitando uma amarração de cromo resistente à corrosão como carbonetos intergranulares e a perda associada de resistência à corrosão nos limites dos grãos.

Nos últimos anos, o uso de titânio reduziu consideravelmente devido à capacidade dos fabricantes de aço de fornecer aços inoxidáveis com teores de carbono extremamente baixos. Tais aços podem ser facilmente soldados sem qualquer necessidade de estabilização.

Fósforo

Para melhorar a maquinabilidade, o fósforo é frequentemente adicionado com enxofre. Enquanto a presença de fósforo nos aços inoxidáveis austeníticos aumenta a resistência à corrosão, tem um efeito prejudicial sobre a resistência à corrosão e aumenta a tendência do material a quebrar durante a soldagem.

Enxofre

Enxofre melhora a usinabilidade quando é adicionado em pequenas quantidades, mas assim como o fósforo, tem um efeito negativo sobre a resistência à corrosão e a subseqüente soldabilidade.

Selénio

Selenium foi anteriormente utilizado como adição para melhorar a maquinabilidade.

Nióbio/Colombium

A estabilização do carbono é conseguida adicionando nióbio ao aço, e funciona da mesma forma que o titânio. Além disso, o nióbio fortalece ligas e aços para o serviço de temperatura aumentada.

Silício

Silício é tipicamente empregado como agente desoxidante (matador) no processo de fusão do aço, e uma pequena quantidade de silício é usada na maioria dos aços.

Cobalto

Quando submetido à forte radiação de reatores nucleares, o cobalto se torna altamente radioativo e, portanto, todos os aços inoxidáveis empregados em serviço nuclear terão certa limitação de cobalto, muitas vezes 0.2%, no máximo.

Esta questão é importante, pois uma parte do cobalto restante estará presente no níquel utilizado na fabricação dos aços inoxidáveis Austeníticos.

Cálcio

Cálcio é adicionado em pequenas quantidades para aumentar a usinabilidade, sem ter qualquer efeito prejudicial sobre outras propriedades induzidas pelo selênio, fósforo e enxofre.

A tabela seguinte mostra o efeito dos elementos de liga nas propriedades do aço inoxidável.

Efeito dos elementos de liga nas propriedades do aço inoxidável

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Key
√ = Benéfico
X = Detrimental

Esta informação foi obtida, revista e adaptada a partir de materiais fornecidos pela Aalco – Armazenista de Metais Ferrosos e Não-Ferrosos.

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Citações