Propriedades do aço inoxidável AISI 304: Resistência à tração e dureza

5 de fevereiro de 2024 Luciano Bertene

Aço inoxidável AISI 304 (UNS S30400, SS 304)

O aço inoxidável AISI 304 (UNS S30400) é o aço inoxidável mais utilizado, contendo 18-20% Cr e 8-10,5% Ni, e também conhecido como aço inoxidável 18-8. SS 304 não é magnético sob condições de recozimento, mas após trabalho a frio (como estampagem, alongamento, dobra, laminação), parte da estrutura de austenita pode ser convertida em martensita e, portanto, fracamente magnética. O tipo 304 possui boa resistência à corrosão e oxidação atmosférica. O alto teor de liga de níquel-cromo confere excelente resistência à corrosão e é amplamente utilizado na indústria alimentícia como aço inoxidável de qualidade alimentar padrão.

Existem diversas variantes de aço inoxidável grau 304, como versão com ultrabaixo carbono tipo 304L, versão contendo nitrogênio 304N, 304H com desempenho de fluência aprimorado e tipo 302 com maior teor de carbono. O segundo aço inoxidável grau 316 mais utilizado, em comparação com AISI 304, reduziu o teor de cromo, aumentou o teor de níquel e adicionou 2-3% de molibdênio. A adição de molibdênio pode aumentar a resistência à corrosão por pites e frestas causada pelo cloreto. Portanto, o 316 SS é amplamente utilizado em aplicações marítimas.

Propriedades de aço inoxidável SS 304

As tabelas a seguir fornecem propriedades e especificações do aço inoxidável SS 304 (folha de dados), incluindo composição química, propriedades físicas e mecânicas, tratamento térmico, resistência à corrosão, usinabilidade e usinagem, soldagem, etc.

Composição química

A composição química do aço inoxidável AISI 304 está listada na tabela a seguir.

Composição do aço inoxidável tipo 304, %
Padrão ASTM	AISI (UNS)	C, ≤	Si, ≤	Mn, ≤	P, ≤	S, ≤	Cr	Não	N, ≤
ASTM A240/A240M	304 (UNS S30400)	0,07	0,75	2h00	0,045	0,03	17,5-19,5	8,0-10,5	0,1
ASTM A276/A276M		0,08	1,00	2h00	0,045	0,03	18h00-20h00	8,0-11,0	–
ASTM 666; SAE J405		0,08	0,75	2h00	0,045	0,03	18h00-20h00	8,0-10,5	0,1
ASTM A313/A313M		0,08	1,00	2h00	0,045	0,03	18h00-20h00	8,0-10,5	0,1
ASTM A479/A479M		0,08	1,00	2h00	0,045	0,03	18h00-20h00	8,0-10,5	–
ASTM A314; ASTM A580/A580M		0,08	1,00	2h00	0,045	0,03	18h00-20h00	8,0-10,5	0,1
ASTM A473		0,08	1,00	2h00	0,045	0,03	18h00-20h00	8,0-11,0	0,1
ASTM A959		0,07	1,00	2h00	0,045	0,03	17,5-19,5	8,0-11,0	–

Notas:

ASTM A240/A240M: Placas, chapas e tiras de aço inoxidável de cromo e cromo-níquel para vasos de pressão e para aplicações gerais
ASTM A276/A276M: Barras e formas de aço inoxidável
ASTM A313/A313M: Fio de mola de aço inoxidável
ASTM A314: Tarugos e barras de aço inoxidável para forjamento
ASTM A473: Forjamentos de aço inoxidável
ASTM A479/A479M: Barras e formatos de aço inoxidável para uso em caldeiras e outros vasos de pressão
ASTM A580/A580M: Fio de aço inoxidável
ASTM 666: Chapa, tira, placa e barra plana de aço inoxidável austenítico recozido ou trabalhado a frio
ASTM A959: Guia padrão para especificação de composições de grau padrão harmonizadas para aços inoxidáveis forjados
SAE J405: Composição Química de Aços Inoxidáveis Forjados SAE

Propriedades físicas

As propriedades físicas do aço inoxidável SS 304 estão listadas na tabela abaixo, como densidade, ponto de fusão, calor específico, resistividade elétrica, módulo de elasticidade (módulo de elasticidade), condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica (CTE).

Notas:

10^-6·K^-1 = 10^-6/K
1Ω·mm²/m = 1 μΩ·m
1 g/cm3 = 1 kg/dm3 = 1000 kg/m3
1 GPa = 1kN/mm2
1 MPa = 1 N/mm2

Propriedades físicas do aço inoxidável tipo 304
Densidade, g/cm3 (lb/pol3)	7,93 (0,286)
Ponto de fusão, °C (°F)	1400-1450 (2550-2650)
Capacidade de calor específico, J/kg·K (Btu/lb ·°F)	500 (0,12) a 20 °C (68 °F)
Resistividade elétrica, μΩ·m	0,72 a 20°C (68°F)
Condutividade, %, IACS	2,5
Permeabilidade magnética	1,02 (aproximado)
Módulo elástico (Módulo de elasticidade), GPa (10⁶ psi)	193 (28)
Difusividade térmica, mm2/s (in2/s)	3,84 (0,006)
Condutividade térmica, W/m·K (Btu/ft·h·°F)	16,2 (9,4) a 100 °C (212 °F)
Condutividade térmica, W/m·K (Btu/ft·h·°F)	21,5 (12,4) a 500 °C (932 °F)
Coeficiente de expansão térmica (CTE), 10^-6/K (μpol./pol·°F)	17,2 (9,6) a 0-100 °C (32-212 °F)
	17,8 (9,9) a 0-315 °C (32-600 °F)
	18,4 (10,2) a 0-538 °C (32-1000 °F)

Propriedades mecânicas do aço inoxidável AISI 304

As propriedades mecânicas do aço inoxidável AISI 304 são fornecidas na folha de dados abaixo, incluindo resistência à tração, limite de escoamento, alongamento, redução de área, dureza Brinell e Rockwell, etc.

Os dados provêm de padrões ASTM profissionais, autorizados e confiáveis.

Propriedades mecânicas de aço inoxidável ASTM A276 tipo 304
ASTM	AISI (UNS)	Resistência à tração, Mpa (ksi), ≥	0,2% de resistência ao rendimento, Mpa (ksi), ≥	Alongamento em 2 pol. (50 mm), %, ≥	Redução de Área, %, ≥	Condições
ASTM A276/A276M	304 (UNS S30400), 304LN (UNS S30453)	515 (75)	205 (30)	40	50	Recozido, acabado a quente
		620 (90)	310 (45)	30	40	Recozido, com acabamento a frio, diâmetro ≤ 1/2 pol. (12,7 mm)
		515 (75)	205 (30)	30	40	Recozido, com acabamento a frio, diâmetro > 1/2 pol. (12,7 mm)

	Propriedades mecânicas do aço ASTM A240 tipo 304
ASTM	AISI (UNS)	Resistência à tração, Mpa (ksi), ≥	0,2% de resistência ao rendimento, Mpa (ksi), ≥	Alongamento em 2 pol. (50 mm), %, ≥	Dureza Brinell, HB, ≤	Dureza Rockwell, HRB, ≤
ASTM A240/A240M	304 (UNS S30400)	515 (75)	205 (30)	40	201	92

ASTM A666 Tipo 304 Propriedades mecânicas
Padrão ASTM	Tipo AISI (UNS)	Condições	Resistência à tração, MPa (ksi), ≥	0,2% de resistência ao escoamento, MPa (ksi), ≥	Alongamento em 50 mm (2 pol.), %, ≥	Dureza Brinell (HB), ≤	Dureza Rockwell (HRB), ≤
ASTM A666	304 (UNS S30400)	Recozido	517 (75)	205 (30)	40	201	92
		1/2 Difícil (Meio Difícil)	1035 (150)	760 (110)	6 (<0,015 pol.); 7 (≥ 0,015 pol.)
		1/4 (um quarto duro) duro	862 (125)	517 (75)	10 (≤ 0,03 pol.); 12 (> 0,03 pol.)
		1/8 Difícil	690 (100)	380 (55)	35
	placa, tira, folha	1/16 Difícil	550 (80)	310 (45)	40
	304 barra plana	1/16 Difícil	620 (90)	310 (45)	40 (>0,030 pol.)

Tipo 304 requisitos de resistência à tração do fio de mola de aço inoxidável de ASTM A313
Diâmetro (d), pol.	Diâmetro (d), mm	Teste de dobra, número mínimo de dobras	ksi	MPa
≤0,009	≤0,23	–	325-355	2240-2450
0,009	0,23	–	320-350	2205-2415
0,010	0,25	–	318-348	2190-2400
0,011	0,28	–	316-346	2180-2385
0,012	0,30	–	314-344	2165-2370
0,013	0,33	–	312-342	2150-2360
0,014	0,36	–	310-340	2135-2345
0,015	0,38	–	308-338	2125-2330
0,016	0,41	–	306-336	2110-2315
0,017	0,43	–	304-334	2095-2300
0,018	0,46	–	300-330	2070-2275
0,020	0,51	–	296-326	2040-2250
0,022	0,56	–	292-322	2015-2220
0,024	0,61	–	291-320	2005-2205
0,026	0,66	8	289-318	1995-2190
0,028	0,71	8	285-315	1965-2170
0,031	0,79	8	282-310	[1945-2135
0,034	0,86	8	280-308	1930-2125
0,037	0,94	8	275-304	1895-2095
0,041	1,04	8	272-300	1875-2070
0,045	1,14	8	267-295	1840-2035
0,050	1,27	8	265-293	1825-2020
0,054	1,37	7	261-289	1800-1990
0,058	1,47	7	258-285	1780-1965
0,063	1,60	7	252-281	1735-1935
0,070	1,78	7	250-278	1725-1915
0,075	1,90	7	246-275	1695-1895
0,080	2,03	7	242-271	1670-1870
0,087	2,21	7	238-268	1640-1850
0,095	2,41	5	232-262	1600-1805
0,105	2,67	5	227-257	1565-1770
0,115	2,92	5	222-253	1530-1745
0,125	3,17	3	217-248	1495-1710
0,135	3,43	3	210-241	1450-1660
0,148	3,76	3	205-235	1415-1620
0,162	4,11	3	198-228	1365-1570
0,177	4,50	1	194-225	1335-1550
0,192	4,88	1	188-220	1295-1515
0,207	5,26	1	182-214	1255-1475
0,225	5,72	1	175-205	1205-1415
0,250	6,35	1	168-198	1160-1365
0,278	7,06	1	161-192	1110-1325
0,306	7,77	1	155186	1070-1280
0,331	8,41	1	150-180	1035-1240
0,362	9,19	1	145-175	1000-1205
0,394	10h00	1	140-170	965-1170
0,438	11,12	1	135-165	930-1140
>0,500	>12,70	–	130-160	895-1105
Quando o fio for especificado em comprimentos endireitados e cortados, a resistência à tração mínima deverá ser 90% dos valores listados na tabela.

Propriedades Mecânicas ASTM A473 Tipo 304
ASTM	AISI (UNS)	Resistência à tração, Mpa (ksi), ≥	0,2% de resistência ao rendimento, Mpa (ksi), ≥	Alongamento em 2 pol. (50 mm), %, ≥	Redução de Área, %, ≥	Seções	Condições
ASTM A473/A473M	304 (UNS S30400)	515 (75)	205 (30)	40	50	≤ 5 pol. (127 mm)	Recozido
		485 (70)				> 5 pol. (127 mm)	Recozido

Propriedades Mecânicas ASTM A479 Tipo 304
ASTM	AISI (UNS)	Resistência à tração, Mpa (ksi), ≥	0,2% de resistência ao rendimento, Mpa (ksi), ≥	Alongamento em 2 pol. (50 mm), %, ≥	Redução de Área, %, ≥	Condições
ASTM A479/A479M	304, 304H, 304LN	515 (75)	205 (30)	30	40	Recozido

Propriedades Mecânicas ASTM A580 Tipo 304
ASTM	AISI (UNS)	Resistência à tração, Mpa (ksi), ≥	0,2% de resistência ao rendimento, Mpa (ksi), ≥	Alongamento em 2 pol. (50 mm), %, ≥	Redução de Área, %, ≥	Condições
ASTM A580/A580M	SS304 (UNS S30400)	620 (90)	310 (45)	30	40	Recozido, acabado a frio
ASTM A580/A580M	SS304 (UNS S30400)	515 (75)	205 (30)	35	50	Recozido

Resistência ao calor em aço inoxidável tipo 304

Temperatura máxima de serviço no ar
Tipo AISI	Serviço intermitente	Serviço contínuo
304	870°C (1600°F)	925°C (1700°F)

Endurecimento

A austenita convencional, como o aço inoxidável AISI 304, não pode ser endurecida por tratamento térmico, pois não altera sua estrutura cristalina quando aquecida, portanto, só pode ser endurecida por trabalho a frio. O trabalho a frio transformará uma parte da austenita em martensita. À medida que a quantidade de martensita no aço aumenta, sua resistência aumenta e sua plasticidade diminui.

Resistência à corrosão

A razão pela qual o material SS 304 não enferruja é porque o Cr e o Fe nele contidos são oxidados para formar uma película passiva densa para evitar mais corrosão.

O aço inoxidável AISI 304 possui excelente resistência à corrosão em atmosfera amena e água doce, e até mesmo a superfície não enferruja. Mas não é resistente à corrosão por haleto (como cloreto, flúor, etc.), porque o haleto pode penetrar facilmente no filme passivo e fazer o aço inoxidável perder a resistência.

Soldagem de aço inoxidável grau AISI 304

O aço inoxidável tipo 304 possui excelente soldabilidade e não requer pré-aquecimento. Geralmente, o tratamento térmico pós-soldagem não é necessário, a menos que grandes seções transversais sejam soldadas, ou poderá ocorrer deterioração da solda.

Para evitar a deterioração da solda, consulte o alívio de tensão do tratamento térmico ou recomende o uso de aço inoxidável de carbono ultrabaixo, como 304L, ou aço inoxidável estabilizado 321, 347.

Metal de adição para soldagem de material AISI 304: E308, E309. Quando a temperatura de serviço for 370 °C (700 °F), o E308L pode ser usado.

Aplicações Típicas

O aço inoxidável AISI 304 é amplamente utilizado na indústria alimentícia, eletrodomésticos e eletrônicos de consumo, equipamentos médicos, decoração arquitetônica, ferramentas de hardware, indústria automotiva, petroquímica, estações de tratamento de água, aeroespacial, etc.

Indústria alimentícia: talheres e utensílios de cozinha, como woks de aço inoxidável, vaporizadores, panelas, garfos, pauzinhos, assadeiras, churrasqueiras, recipientes para laticínios, cestos de esterilização.
Aparelhos eletrônicos: forro SS 304 de chaleira elétrica, tambor de máquina de lavar, capa de relógio e celular, forno de micro-ondas, tampa de exaustor, gabinete de controle, caixa de bomba de água, etc.
Equipamento médico: armários médicos, carrinhos médicos, recipiente de esterilização, mesa de trabalho, etc.
Ferramentas de ferragem: parafusos e porcas de aço inoxidável, mola de aço, tela de ferragem, telas de janela, tesouras, torneiras, chuveiros, tela de segurança;
Estações de tratamento de água: válvulas, flanges, tubulações de água, equipamentos de purificação de água.
Indústria petroquímica: equipamentos de filtragem, oleodutos e gasodutos.

Grau equivalente a AISI 304

Aço inoxidável tipo 304 equivalente à EN europeia (DIN da Alemanha, BSI britânica, NF francesa…), ISO, Padrão japonês JIS e chinês GB (para referência).

Classe equivalente de aço inoxidável AISI 304

EUA

União Europeia

Alemanha

Grã-Bretanha (Reino Unido)

ISO

Japão

China

Padrão

Nota (UNS)

Padrão

Nome do Aço (Número do Aço)