EU. Introdução ao aço inoxidável 321
O aço inoxidável 321 é um aço inoxidável austenítico Ni-Cr-Ti usado na fabricação de recipientes resistentes a ácidos e revestimentos e tubulações de equipamentos resistentes ao desgaste.
- Grau japonês: SUS321
- Grau no Reino Unido: 304S12, 321920
- Grau alemão: X10CrNiTi189
- Também conhecido como: Aço Inoxidável Austenítico
- Características: Resistência ao desgaste, resistência a altas temperaturas, resistência à fluência
- Aplicações: Aplicações industriais com altos requisitos de resistência à corrosão intergranular.
O aço inoxidável 321 é criado adicionando um elemento de titânio à composição base do aço inoxidável 304. Seu desempenho é muito semelhante ao do aço inoxidável 304.
A adição de titânio resulta em excepcional resistência à corrosão ácida e alcalina. Mesmo uma pequena quantidade de titânio (cerca de 1%) adicionada ao aço inoxidável pode aumentar significativamente a sua resistência à ferrugem.
O aço inoxidável austenítico é propenso a sensibilização quando exposto a temperaturas entre 450 ℃ e 850 ℃.
Durante a sensibilização, os carbonetos, principalmente o carboneto de cromo (C23C6), precipitam ao longo dos grãos e nas fronteiras duplas, o que resulta em danos aos elementos vizinhos da liga. Isto leva à corrosão intergranular em ambientes corrosivos específicos.
O aço inoxidável 321 é capaz de suportar a formação de carboneto de cromo entre 426 ℃ e 815 ℃ devido à adição de titânio como elemento estabilizador. Como resultado, apresenta melhor resistência à corrosão intergranular, desempenho em altas temperaturas e maior resistência à fluência e fraturas por tensão do que 304 e 304L.
Além disso, o 321 também possui excelente tenacidade a baixas temperaturas, conformabilidade e propriedades de soldagem. Não requer recozimento após a soldagem.
A característica do aço inoxidável 321 é a presença do Ti como elemento estabilizador.
No entanto, é também uma variedade de aço resistente ao calor com um aspecto de alta temperatura muito melhor em comparação com o 316L.
Em diferentes concentrações e temperaturas de ácidos orgânicos e inorgânicos, especialmente em meios oxidantes, o aço inoxidável 321 apresenta excelente resistência ao desgaste e à corrosão. É usado na fabricação de recipientes, revestimentos e tubulações de ácido resistentes ao desgaste.
O aço inoxidável 321 é um tipo de aço inoxidável austenítico Ni-Cr-Ti. Seu desempenho é muito semelhante ao 304, mas a adição do metal titânio proporciona melhor resistência à corrosão intergranular e resistência a altas temperaturas. A adição de titânio controla eficazmente a formação de carboneto de cromo.
O aço inoxidável 321 tem excelente ruptura por tensão em alta temperatura e resistência à fluência em alta temperatura. Suas propriedades mecânicas de tensão são superiores às do aço inoxidável 304.
II. Composição de aço inoxidável 321
| Padrão | GB/T20878 | ASTM A276 | JIS G4303 | DIN EN10088-3 |
| Nota | 06Cr18Ni11Ti（0Cr18Ni10Ti） | S32100321 | SUS 321 | X6CrNiTi18-101.4541 |
| C | ≤0,08 | ≤0,08 | ≤0,08 | 0,08 |
| Si | 1,00 | 1,00 | ≤1,00 | 1,00 |
| Mn | ≤2,00 | ≤2,00 | 2h00 | ≤2,00 |
| P | 0,045 | 0,045 | 0,045 | 0,045 |
| S | ≤0,030 | ≤0,030 | ≤0,030 | 0,030 |
| Não | 9h00 ~ 12h00 | 9h00 ~ 12h00 | 9h00~13h00 | 9h00 ~ 12h00 |
| Cr | 17,0~19,0 | 17,0~19,0 | 17,0~19,0 | 17,0~19,0 |
| Ti | 5C~0,70 | 5（C+N）~0,70 | >5×C% | 5×C~0,70 |
III. 321 Aço Inoxidável Propriedade física
| Densidade (g/cm3) 20 ℃ |
8.03 | |
| Ponto de fusão (℃) | 1398~1427 | |
| Capacidade térmica específica (kJ/(kgK)) 0~100 ℃ |
0,50 | |
| Condutividade térmica (W/(mK)) |
100°C | 16.3 |
| 500°C | 22.2 | |
| Coeficiente de expansão linear (10-6/K) |
0~100°C | 16.6 |
| 0~500°C | 18,6 | |
| Resistividade (Ωmm2/m) 20 ℃ |
0,72 | |
| Módulo de elasticidade longitudinal (kN/mm2) 20 ℃ |
193 | |
| Magnético | Ligeiramente magnético após deformação a frio | |
Propriedades mecânicas
- Resistência à tração (σb) (MPa): ≥520
- Resistência ao escoamento (σ0,2) (MPa): ≥205
- Alongamento (δs) (%): ≥40
- Redução de Área (ψ) (%): ≥50
- Dureza: ≤187HB; ≤90HRB; ≤200HV
4. Aplicações de aço inoxidável 321
A adição de titânio ao aço inoxidável 321 aumenta sua adequação para aplicações em altas temperaturas, tornando-o uma escolha melhor do que o aço inoxidável 304, que pode sofrer reações de sensibilização, e o aço inoxidável 304L, que pode não ter resistência suficiente a altas temperaturas.
Os usos comuns para placas e tubos de aço inoxidável 321 incluem juntas de expansão térmica, tubos corrugados, componentes para sistemas de exaustão de aeronaves, revestimentos para elementos de aquecimento, componentes do corpo do forno e trocadores de calor.
Além disso, pode ser usado em áreas onde é necessária alta resistência à corrosão anti-grãos, como nas indústrias química, de carvão e de petróleo, para máquinas externas expostas aos elementos, materiais de construção resistentes ao calor e peças que são difíceis para tratamento térmico, como:
- Tubulações de combustão de gases residuais de petróleo
- Tubos de escape do motor
- Carcaças de caldeiras, trocadores de calor, componentes de fornos de aquecimento
- Componentes silenciosos para motores diesel
- Vasos de pressão de caldeira
- Veículos de transporte químico
- Juntas de expansão
- Tubos soldados em espiral para tubulações de fornos e secadores
V. 321 Aço Inoxidável Tolerâncias
Dimensões e desvios permitidos de aço inoxidável 321.
| Grau de Desvio | Desvio Permissível do Diâmetro Externo Padronizado |
| D1 | ±1,5%, com mínimo de ±0,75 mm. |
| D2 | ±1,0%, com mínimo de ±0,5 mm. |
| D3 | ±0,75%, com mínimo de ±0,30 mm. |
| D4 | ±0,50%, com mínimo de ±0,10 mm. |
A fórmula de peso para tubos de aço inoxidável: ((Diâmetro Externo – Espessura da Parede) * Espessura da Parede) * 0,02491 = kg/m (peso por metro).
VI. Especificações de Tratamento Térmico e Microestrutura
Especificações de tratamento térmico:
1) Tratamento térmico de solução a 920-1150℃ com resfriamento rápido;
2) O tratamento de estabilização pode ser realizado mediante solicitação a uma temperatura de tratamento térmico de 850-930°C, mas deve ser especificado no contrato.
3) A temperatura da solução não deve exceder 1066°C. Caso isso aconteça, um tratamento de estabilização deve ser realizado para evitar a precipitação de cromo.
Microestrutura:
Caracterizado por uma estrutura austenítica.
Condição de entrega: O produto é geralmente entregue em condições de tratamento térmico. O tipo de tratamento térmico está especificado no contrato. Se não for especificado, o produto é entregue sem tratamento.
VII. Diferenças entre o aço inoxidável 304 e 321
Tanto o 304 quanto o 321 pertencem à série 300 de aço inoxidável e apresentam pouca diferença na resistência à corrosão.
No entanto, sob condições resistentes ao calor de 500-600 graus Celsius, o aço inoxidável 321 é usado principalmente. Um tipo de aço resistente ao calor chamado 321H, com um teor de carbono ligeiramente superior ao 321, semelhante ao 1Cr18Ni9Ti da China, foi especialmente desenvolvido no exterior.
Uma quantidade moderada de Ti é adicionada ao aço inoxidável para aumentar sua resistência à corrosão intergranular.
Isso se deveu à incapacidade de reduzir o teor de carbono do aço no início da produção do aço inoxidável devido à tecnologia de baixa fundição, por isso foi utilizado o método de adição de outros elementos.
Com o avanço tecnológico, agora podem ser produzidas variedades de aço inoxidável de baixo e ultrabaixo carbono, daí o uso generalizado do material 304.
Neste ponto, as características de resistência ao calor de 321, 321H ou 1Cr18Ni9Ti tornam-se aparentes.
304 é 0Cr18Ni9Ti e 321 é 304 com adição de Ti para melhorar as tendências de corrosão intergranular.
O Ti no aço inoxidável 321 atua como elemento estabilizador, mas também é um tipo de aço resistente ao calor, muito melhor em altas temperaturas que o 316L.
O aço inoxidável 321 possui excelente resistência ao desgaste em diferentes concentrações e temperaturas de ácidos orgânicos, especialmente em meios oxidantes, e é usado para fabricar recipientes de ácido resistentes ao desgaste e revestimentos de equipamentos resistentes ao desgaste e tubos de transporte.
O aço inoxidável 321 é um aço inoxidável austenítico Ni-Cr-Mo, seu desempenho é muito semelhante ao 304, mas a adição de metal titânio proporciona melhor resistência à corrosão intergranular e resistência a altas temperaturas.
A adição de titânio metálico controla efetivamente a formação de carboneto de cromo.
O aço inoxidável 321 apresenta propriedades mecânicas superiores de ruptura por tensão em alta temperatura e resistência à fluência em alta temperatura do que o aço inoxidável 304.
Os principais componentes do aço inoxidável 304 e do aço inoxidável 304L contêm 18% de cromo (Cr) e 8% de níquel (Ni); sua principal diferença é que o aço inoxidável 304L é um aço 304 de baixo carbono, em condições normais, a resistência à corrosão do aço inoxidável 304L é semelhante à do aço inoxidável 304, mas após soldagem ou alívio de tensão, o aço inoxidável 304L tem excelente resistência à corrosão intergranular.
Em termos de preço, o aço inoxidável 304L é superior ao aço inoxidável 304. O aço inoxidável 304L é um aço inoxidável de baixo carbono, adequado principalmente para processos de soldagem. Durante a soldagem, o uso de aço inoxidável 304L pode reduzir efetivamente a corrosão da soldagem.
De acordo com os padrões de dureza, o aço inoxidável 304 é superior ao aço inoxidável 304L porque o teor de carbono afeta diretamente a dureza do aço inoxidável. Existe também a série de aço inoxidável 304H, onde H significa alto teor de carbono.
304L é uma variante do aço inoxidável 304 com menor teor de carbono, utilizado para ocasiões de soldagem.
O menor teor de carbono reduz ao mínimo os carbonetos precipitados na zona afetada pelo calor perto da solda, e a precipitação de carbonetos pode causar corrosão intergranular (deterioração da solda) do aço inoxidável em certos ambientes.
Aço inoxidável 304 vs 321
304 e 321 são aços inoxidáveis austeníticos e sua aparência e propriedades físicas são muito semelhantes. A única ligeira diferença reside na sua composição química:
Em primeiro lugar, o aço inoxidável 321 requer vestígios de elemento titânio (Ti) (de acordo com a norma ASTM A182-2008, seu teor de Ti não deve ser inferior a 5 vezes o teor de carbono (C), mas não superior a 0,7%. Observe que ambos 304 e 321 possuem teor de carbono (C) de 0,08%), enquanto 304 não contém titânio (Ti).
Em segundo lugar, os requisitos para o teor de níquel (Ni) são ligeiramente diferentes, com 304 entre 8% e 11% e 321 entre 9% e 12%.
Em terceiro lugar, os requisitos para o teor de crómio (Cr) são ligeiramente diferentes, com 304 entre 18-20% e 321 entre 17-19%.
