Aço inoxidável é um termo usado para se referir ao aço que é resistente à corrosão de ácidos fracos, como ar, vapor e água, ou que possui propriedade inoxidável.
O aço inoxidável tem uma história de mais de 100 anos desde a sua criação.
A invenção do aço inoxidável é um marco significativo no mundo da metalurgia.
O avanço do aço inoxidável desempenhou um papel crucial no desenvolvimento das indústrias modernas e nos avanços tecnológicos.
O aço inoxidável possui propriedades físicas únicas em comparação com outros materiais, incluindo condução de calor, expansão térmica, resistência, magnetismo e densidade.
1. Condução de calor
É comumente reconhecido que a transferência de calor do aço inoxidável é mais lenta em comparação com outros materiais, conforme demonstrado na Tabela 1. Por exemplo, a condutividade térmica do aço inoxidável é 1/8 e 1/13 para o SUS304, em comparação com o alumínio. Em comparação com o aço carbono, é 1/2 e 1/4 respectivamente, indicando uma baixa condutividade térmica do aço inoxidável.
Esta baixa condutividade térmica representa desafios durante o processo de recozimento do aço inoxidável. O aço inoxidável é um material de liga composto de ferro com adição de Cr e Ni.
Então, por que a transferência de calor no aço inoxidável é pior do que no ferro? Simplificando, a adição de Cr e Ni dificulta a atividade dos elétrons livres no cristal metálico, que conduzem calor (condução de calor eletrônico). A atividade desses elétrons livres é influenciada pela temperatura e, portanto, também relacionada à condução de calor na rede, onde os átomos vibram de forma irregular, elástica e ondulada, conduzindo calor gradualmente na rede.
É importante notar que a condutividade térmica do aço inoxidável muda com a temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a condutividade térmica, especialmente para aços de alta liga, como o aço inoxidável.
2. Expansão térmica
A expansão térmica é o fenômeno em que o comprimento de um material aumenta em dL quando a temperatura aumenta em dT, dada uma temperatura inicial T e comprimento L. O coeficiente de expansão linear (a) pode ser expresso como:
a = (1/L) * (dL/dT)
Para um aço sólido isotrópico, o coeficiente de expansão volumétrica (b) é igual a 3 vezes o coeficiente de expansão linear, ou b = 3a.
A Tabela 1 mostra os coeficientes de expansão linear de vários materiais. Comparado ao aço carbono, o SUS304 possui um coeficiente de expansão linear maior, enquanto o SUS430 possui um coeficiente de expansão linear menor. Além disso, o alumínio e o cobre têm coeficientes de expansão maiores que o aço inoxidável.
Tabela 1 Condutividade térmica e coeficiente de expansão linear de vários materiais à temperatura ambiente
| Material | Condutividade térmica （W/m℃）×102 | Coeficiente de expansão linear（ × 10-6） |
| Cobre Prateado Alumínio Cromo Níquel Ferro Aço carbono SUS430 SUS304 |
4.12 3,71 1,95 0,96 0,84 0,79 0,58 0,26 0,16 |
19 16,7 23 17 12,8 11.7 11 10.4 16.4 |
3. Resistência
A dificuldade do fluxo de eletricidade é chamada de resistência ou resistência específica e geralmente é expressa pela seguinte fórmula:
Resistência = resistência específica '(comprimento do condutor / área da seção transversal)
Tabela 2 Resistência elétrica específica de diversos materiais
| Ciência dos Materiais | Resistência específica (à temperatura ambiente) | Série de temperatura | ||
|---|---|---|---|---|
| Condutor | Metal puro | Prata Cobre Alumínio Não Cr Ferro |
Ωcm 1,62×10-6 1,72×10-6 2,75×10-6 7,2×10-6 17×10-6 9,8×10-6 |
/℃ 4,1×10-3 4,3×10-3 4,2×10-3 6,7×10-3 2,1×10-3 6,6×10-3 |
| Liga | SUS430 (Fe-18% Cr) SUS304 (Fe-18%Cr) – 8%Ni SUS310S (Fe-25% Cr) – 20% Ni Liga Fe-Cr-Al NiCr (nNiCr) Bronze (estanho cobre) |
60×10-6 72×10-6 78×10-6 140×10-6 108×10-6 15×10-6 |
0,8×10-3 0,6×10-3 0,5×10-3 0,1×10-3 0,1×10-3 0,5×10-3 |
|
| Semicondutor | Germânio Silício |
5×10 3×105 |
–– | |
| Isolador | Papel Resina epóxi Vidro de quartzo |
1010~1012 103~1015 >1017 |
– | |
O aço inoxidável é um metal que pode facilmente conduzir eletricidade entre vários metais.
No entanto, em comparação com metais puros, a resistência específica de uma liga, incluindo o aço inoxidável, é geralmente maior. Isso ocorre porque o aço inoxidável possui uma resistência específica maior do que seus elementos constituintes Fe, Cr e Ni.
É importante notar que o SUS304 possui uma resistência específica maior que o SUS430. E à medida que o número de elementos de liga aumenta, como no caso do SUS310S, a resistência também aumenta.
A razão para o aumento da resistência elétrica específica devido à liga é que o movimento dos elétrons livres carregados é interrompido pela presença de elementos de liga.
É importante notar que os elétrons livres também desempenham um papel na condução de calor. Portanto, se a condutividade térmica de um metal for alta, sua condutividade elétrica (recíproca da resistência específica) também será alta.
Esta relação entre condutividade elétrica e térmica é conhecida como regra de Viedermann-Franz e é mostrada a seguir:
L/s = TLo (onde Lo é o número de Lorenz e T é a temperatura)
Vale ressaltar que a resistência específica também varia com a temperatura, conforme mostra a Tabela 2.
4. Magnetismo
Tabela 3 Propriedades Magnéticas de Vários Materiais
| Ciência dos Materiais | Propriedades magneticas | Permeabilidade magnética: μ （H=50e） |
| SUS430 | Magnetismo forte | – |
| Ferro | Magnetismo forte | – |
| Não | Magnetismo forte | – |
| SUS304 | Não magnético (magnético durante trabalho a frio) | 1,5 (65% de processamento) |
| SUS301 | Não magnético (magnético durante trabalho a frio) | 14,8 (55% de processamento) |
| SUS305 | Não magnético | – |
5. Densidade
Tabela 4 Densidade de Vários Materiais (à temperatura ambiente)
| Ciência dos Materiais | Densidade (g/cm3) |
| SUS430 | 7,75 |
| SUS304 | 7,93 |
| Alumínio | 2,70 |
| Ferro | 7,87 |
| Cr | 7.19 |
| Não | 8,9 |
| Prata | 10h49 |
| Cobre | 8,93 |
| Aço carbono | 7,87 |
| Madeira (queimada) | 0,70 |
| Vidro | 2,8-6,3 |
| Concreto reforçado | 2.4 |
| Celulóide | 1,35-1,60 |
