As informações a seguir fornecerão uma compreensão abrangente dos diferentes tipos de aço inoxidável, facilitando a escolha do tipo apropriado para suas necessidades.
Atualmente, os aços inoxidáveis mais utilizados são o 304 e o 316.
Em termos de custo, o aço inoxidável 304 é significativamente mais barato que o aço inoxidável 316.
Você pode selecionar o tipo apropriado de aço inoxidável com base em suas necessidades específicas.
Classes de aço inoxidável
A tabela a seguir resume as diferentes séries de aço inoxidável e seus tipos específicos, juntamente com suas principais características e aplicações típicas.
| Series | Tipo de aço inoxidável | Características e aplicações |
|---|---|---|
| 200 | Em geral | Contém cromo, níquel, manganês; aço inoxidável austenítico. |
| 300 | Em geral | Contém cromo, níquel; aço inoxidável austenítico. |
| 301 | Específico | Boa maleabilidade, endurecimento rápido, boa soldabilidade, resistência superior à abrasão e resistência à fadiga até 304. |
| 302 | Específico | Mesma resistência à corrosão do 304, maior resistência devido ao alto teor de carbono. |
| 303 | Específico | Usinagem mais fácil que 304, pequenas quantidades de enxofre e fósforo adicionadas. |
| 304 | Específico | Modelo geral, aço inoxidável 18/8, classe GB 0Cr18Ni9. |
| 309 | Específico | Melhor resistência à temperatura que 304. |
| 316 | Específico | Utilizado na indústria alimentícia e equipamentos cirúrgicos, anticorrosivo, melhor resistência à corrosão anticloreto, “Aço marinho”, utilizado na recuperação de combustível nuclear. |
| 321 | Específico | Risco reduzido de corrosão em juntas soldadas devido ao titânio, semelhante ao 304. |
| 400 | Em geral | Aço inoxidável ferrítico e martensítico. |
| 408 | Específico | Boa resistência ao calor, fraca resistência à corrosão, 11% Cr, 8% Ni. |
| 409 | Específico | Barato, usado como escapamento de carro, ferrítico (aço cromado). |
| 410 | Específico | Martensítico (aço cromo de alta resistência), boa resistência ao desgaste, baixa resistência à corrosão. |
| 416 | Específico | Propriedades de processamento melhoradas devido à adição de enxofre. |
| 420 | Específico | Aço martensítico “classe lâmina”, utilizado em instrumentos cirúrgicos, muito brilhante. |
| 430 | Específico | Ferrítico, uso decorativo, boa propriedade de formação, baixa resistência à temperatura e resistência à corrosão. |
| 440 | Específico | Utilizado para lâminas de barbear, modelos: 440A, 440B, 440C, 440F (facilmente processado). |
| 500 | Em geral | Aço de liga de cromo resistente ao calor. |
| 600 | Em geral | Aço inoxidável com endurecimento por precipitação de martensita. |
| 630 | Específico | Tipo endurecido por precipitação comum, 17-4; 17% Cr, 4% Ni. |
Classificação de aço inoxidável
A principal composição química do aço inoxidável pode ser dividida em várias categorias, incluindo aço inoxidável cromo, aço inoxidável cromo-níquel, aço inoxidável cromo-manganês-nitrogênio, aço inoxidável cromo-níquel-molibdênio, aço inoxidável com ultrabaixo teor de carbono, alto teor de molibdênio aço inoxidável e aço inoxidável de alta pureza.
A classificação baseada nas propriedades e aplicação do aço inclui aço inoxidável com ácido nítrico (grau nítrico), aço inoxidável resistente à corrosão, aço inoxidável sob tensão, aço inoxidável de alta resistência, entre outros.
Em termos de características funcionais, o aço inoxidável pode ser dividido em aço inoxidável de baixa temperatura, aço inoxidável não magnético, aço inoxidável de corte fácil e aço inoxidável ultraplástico.
Também é classificado com base em sua estrutura metalográfica, que inclui aço inoxidável ferrita (F), aço inoxidável martensita (M), aço inoxidável austenítico, aço inoxidável duplex austenítico-ferrítico (AF), aço inoxidável duplex austenita-martensita (AM), e aço inoxidável endurecido por precipitação (PH).
Propriedades Mecânicas do Aço Inoxidável
Comparação das propriedades mecânicas do aço inoxidável
| Classificação | Composição (%) | Temperabilidade | Resistência à corrosão | Maquinabilidade | Soldabilidade | Magnetismo | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Cr | Não | ||||||
| ferrita | <0,35 | 16 | 27 | / | Bom | Bom | Bom | tem |
| martensita | <1,20 | 11 | 15 | Auto-endurecível | tem | tem | ruim | tem |
| austenita | <0,25 | >16 | 7 | / | Bom | Bom | Bom | / |
A classificação acima considera apenas a estrutura matricial.
Além dos três tipos básicos de aço inoxidável, também inclui aço inoxidável composto, como martensita-ferrita e austenita-ferrita, bem como aço inoxidável endurecido por precipitação, como aço inoxidável martensita-carboneto.
Introdução detalhada ao aço inoxidável
A tabela abaixo fornece uma visão geral concisa de cada tipo de aço, destacando suas principais características, exemplos e aplicações típicas.
| Tipo de SS | Caracteristicas principais | Exemplos | Usos |
|---|---|---|---|
| Aço Ferrítico | – Aço inoxidável com baixo teor de carbono e cromo. – Teor de cromo > 14%. – Contém elementos como Mo, Ti, Nb, Si, Al, W, V. – Elementos predominantemente formadores de ferrita. – Resistente à corrosão e resistente à oxidação. – Propriedades mecânicas e processabilidade deficientes. |
Cr17, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 | Estruturas antiácidas, aço antioxidante. |
| Aço Ferrita-Martensítico | – Em fase Y+A ou δ em altas temperaturas. – Transforma-se na fase YM em condições frias. – Consiste em ferrita e martensita. – A quantidade de ferrita varia. – Conteúdo de cromo normalmente entre 12-18%. – Possibilidade de endurecimento parcial. |
0Cr13, 1Cr13, 2Cr13, Cr17Ni2, Cr17W4, Cr11MoV, etc. | Várias aplicações dependem do grau específico. |
| Aço Martensítico | – Na fase Y em temperaturas de têmpera. – Transforma-se em martensita ao esfriar. – Propriedades semelhantes às do aço ferrítico-martensítico, mas com desempenho mecânico superior. – Sem ferrite livre na estrutura. |
2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13, 13Cr14NiWVBA, etc. | Várias aplicações semelhantes ao aço ferrítico-martensítico. |
| Aço Martensita-Carbeto | – Liga Fe-C com alto teor de carbono. – Contém 12% ou mais de cromo. – Aquecido à temperatura normal de têmpera. – Estrutura endurecida de martensita e metal duro. – Resistência à corrosão equivalente a aço inoxidável com 12-14% de cromo. |
4Cr13, 9Cr18, 9Cr18MoV, 9Cr17MoVCo | Ferramentas de corte, rolamentos, molas, instrumentos médicos. |
| Aço Austenítico | – Alta concentração de elementos estabilizadores. – Ampla zona de fase Y em altas temperaturas. – Estrutura austenítica em temperaturas normais. – Pode ser reforçado por deformação a frio. – Suscetível à corrosão intercristalina e sob tensão. |
18-8, 18-12, 25-20, 20-25Mo, Cr18Mn10Ni5, etc. | Várias aplicações industriais, beneficiam do endurecimento por deformação. |
| Aço Austenítico-Ferrítico | – Elementos de austenita estáveis limitados. – Estado da fase austenítica-ferrítica. – A composição e a quantidade de ferrita variam. – Maior limite de escoamento em comparação ao aço austenítico puro. – Menos suscetível à corrosão sob tensão e trincas a quente durante a soldagem. – Baixo desempenho de processamento de pressão e alta suscetibilidade à corrosão por pites. |
Vários aços inoxidáveis cromo-manganês | Indústrias que exigem alta resistência ao escoamento e resistência à corrosão. |
| Aço Austenita-Martensítico | – Ponto Ms inferior à temperatura ambiente. – Forma austenita após tratamento com solução sólida. – Transforma-se em martensita durante processos de resfriamento ou aquecimento. – Alta resistência, mas menor resistência à corrosão do que o aço austenítico padrão. – Desenvolvido na década de 1950, conhecido como aço inoxidável meio austenítico endurecido por precipitação. |
17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo, etc. | Aviação, indústrias de foguetes e mísseis; não é amplamente utilizado na fabricação de máquinas. Aço de ultra-alta resistência. |
1. Aço ferrítico
Aço inoxidável com baixo teor de carbono e cromo com teor de cromo superior a 14%, aço inoxidável com cromo com teor de cromo igual ou superior a 27% e com elementos adicionais como molibdênio, titânio, nióbio, silício, alumínio, tungstênio e vanádio.
Na composição química, os elementos que formam a ferrita ocupam uma posição dominante, e a estrutura da matriz é principalmente à base de ferro.
Este tipo de aço é conhecido como ferrítico, possui forma temperada (solução sólida), e pequenas quantidades de carbonetos e compostos intermetálicos podem ser observadas nas estruturas de recozimento e envelhecimento.
Exemplos de tais aços incluem Cr17, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti e Cr28.
O aço inoxidável ferrítico é relativamente resistente à corrosão e à oxidação devido ao seu alto teor de cromo, mas possui propriedades mecânicas e processabilidade pobres.
É usado principalmente em estruturas antiácidas e como aço antioxidante.
2. Aço ferrite-martensítico
Este tipo de aço está na fase Y+A (ou δ) em altas temperaturas, e se transforma na fase YM quando se aproxima do frio.
Retém ferrita e existe como martensita e ferrita em temperaturas normais.
A quantidade de ferrita na estrutura pode variar de alguns por cento a várias dezenas por cento, dependendo da composição e da temperatura de aquecimento.
Exemplos deste tipo de aço incluem 0Cr13, 1Cr13, 2Cr13 com cromo próximo ao limite superior e carbono próximo ao limite inferior, aço Cr17Ni2, aço Cr17W4, bem como muitos aços modificados de resistência a quente com 12% de cromo com base em 1Cr13 (que também são conhecidos como aços inoxidáveis resistentes ao calor), como Cr11MoV, Cr12WMoV, Cr12W4MoV, 18Cr12WMoVNb, etc.
O aço ferrítico-martensítico pode apresentar endurecimento parcial e obter propriedades mecânicas, mas estas são muito influenciadas pelo teor e distribuição de ferrita.
O teor de cromo neste tipo de aço está normalmente entre 12-14% e 15-18%.
O primeiro tem a capacidade de resistir a meios atmosféricos e corrosivos fracos, e possui bom amortecimento e um pequeno coeficiente de expansão linear.
O último tipo tem resistência à corrosão comparável ao aço com ácido ferrítico com o mesmo teor de cromo, mas ainda mantém algumas das desvantagens do aço ferrítico com alto teor de cromo.
3. Aço martensítico
Sob temperaturas normais de têmpera, o aço martensítico está na fase Y, mas esta fase só permanece estável em altas temperaturas. A fase M é comumente estável em torno de 300°C e se transforma em martensita após resfriamento.
Este tipo de aço inclui 2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13 e alguns aços reforçados a quente com 12% de cromo modificado, como os aços 13Cr14NiWVBA e Cr11Ni2MoWVB.
As propriedades mecânicas, resistência à corrosão, desempenho do processo e propriedades físicas do aço inoxidável martensítico são semelhantes às do aço inoxidável ferrita-martensítico com 2-14% de cromo.
Por não haver ferrita livre na estrutura, seu desempenho mecânico é superior ao do aço citado, mas sua sensibilidade térmica ao tratamento térmico é menor.
4. Aço martensita-carboneto
A liga Fe-C contém 0,83% de carbono.
No aço inoxidável, os pontos S são deslocados para a esquerda devido ao cromo. O aço com 12% de cromo e 0,4% ou mais de carbono, bem como o aço com 18% de cromo e 0,3% ou mais de carbono, pertencem ao aço hipereutetóide.
Este tipo de aço é aquecido à temperatura normal de têmpera, e o carboneto secundário não pode ser completamente dissolvido na austenita, portanto a estrutura endurecida é composta de martensita e carboneto.
Não existem muitos tipos de aço inoxidável que se enquadram nesta categoria, mas alguns aços inoxidáveis com maior teor de carbono, como o aço 4Cr13, 9Cr18, 9Cr18MoV e 9Cr17MoVCo.
Se temperado sob baixa temperatura, o aço 3Cr13 com carbono próximo ao limite superior também pode ter tal estrutura.
Devido ao seu alto teor de carbono, embora os três tipos de aço acima contenham mais cromo, sua resistência à corrosão é apenas equivalente à do aço inoxidável com 12-14% de cromo.
Esse tipo de aço é utilizado principalmente em peças que requerem alta dureza e boa resistência ao desgaste, como ferramentas de corte, rolamentos, molas e instrumentos médicos.
5. Aço austenítico
Este tipo de aço possui alta concentração de elementos estabilizadores e ampla zona de fase Y em altas temperaturas.
Após o resfriamento, o ponto Ms cai abaixo da temperatura ambiente, resultando em uma estrutura austenítica em temperaturas normais.
Esta categoria inclui aço inoxidável cromo-níquel, como 18-8, 18-12, 25-20 e 20-25Mo, bem como aço inoxidável com baixo teor de níquel que usa manganês em vez de algum níquel e nitrogênio, incluindo Cr18Mn10Ni5, Cr13Ni4Mn9, Aço Cr17Ni4Mn9N e Cr14Ni3Mn14Ti.
O aço inoxidável austenítico tem muitos benefícios, incluindo a capacidade de ser reforçado por métodos de deformação a frio através do endurecimento por deformação, apesar das fracas propriedades de tratamento térmico.
No entanto, também é suscetível à corrosão intercristalina e à corrosão sob tensão, que podem ser mitigadas através do uso de aditivos de liga e medidas de processo.
6. Aço austenítico-ferrítico
Devido à quantidade limitada de elementos de austenita estáveis, o aço não possui uma estrutura austenítica pura à temperatura ambiente ou a altas temperaturas, resultando em um estado de fase austenítico-ferrítica. A composição e a quantidade de ferrita podem variar muito dependendo da temperatura de aquecimento.
Muitos tipos de aço inoxidável se enquadram nesta categoria, incluindo aço níquel-cromo 18-8 de baixo carbono, aço níquel-cromo 18-8 com titânio, nióbio e molibdênio, sendo a ferrita particularmente visível na estrutura do aço fundido.
Outros exemplos incluem aço inoxidável cromo-manganês com mais de 14-15% de cromo e menos de 0,2% de carbono (como Cr17Mn11) e a maior parte do aço inoxidável cromo-manganês-nitrogênio que foi estudado e aplicado na indústria.
Comparado ao aço inoxidável austenítico puro, este tipo de aço apresenta diversas vantagens, incluindo maior resistência ao escoamento, maior resistência à corrosão intergranular, sensibilidade reduzida à corrosão sob tensão, menor tendência a trincas a quente durante a soldagem e boa fluidez de fundição.
No entanto, também tem várias desvantagens, como baixo desempenho de processamento de pressão, alta suscetibilidade à corrosão por pite e tendência a exibir fragilidade na fase C e magnetismo fraco sob condições de campo magnético forte.
Estas vantagens e desvantagens estão diretamente relacionadas à presença de ferrita na estrutura.
7. Aço austenita-martensítico
O ponto Ms deste aço é inferior à temperatura ambiente, facilitando a conformação e soldagem da austenita após tratamento com solução sólida.
A transformação martensítica geralmente pode ser alcançada através de dois processos.
- Após o tratamento com solução sólida, o aquecimento a 700-800°C faz com que o corpo austenítico se transforme em um estado metaestável devido à precipitação do cromo carbonizado. O ponto Ms então sobe acima da temperatura ambiente, resultando na transformação da austenita em martensita durante o processo de resfriamento.
- O resfriamento direto entre os pontos Ms e Mf após o tratamento em solução sólida resulta também na transformação da austenita em martensita.
O segundo método proporciona melhor resistência à corrosão, mas o tratamento com solução sólida e o intervalo criogênico não devem ser muito longos, caso contrário, o efeito de fortalecimento a frio será reduzido devido à estabilidade ao envelhecimento da austenita.
Após o tratamento, é realizado um processo de envelhecimento a 400-500 graus para realçar o composto intermetálico.
Exemplos de classes de aço que se enquadram nesta categoria incluem 17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo e 15Cr-8Ni-Mo-A1.
O aço austenita-martensítico, também conhecido como aço inoxidável austenítico-maraging, é um novo tipo de aço inoxidável desenvolvido e aplicado a partir da década de 1950.
É também referido como aço inoxidável meio austenítico endurecido por precipitação devido à presença de ferrita além de austenita e martensita em sua estrutura.
Esses aços são caracterizados por sua alta resistência (C pode atingir 100-150) e bom desempenho de reforço térmico, mas sua resistência à corrosão é inferior à do aço inoxidável austenítico padrão devido ao baixo teor de cromo e à precipitação de carboneto de cromo durante o tratamento térmico.
A alta resistência é obtida sacrificando parte da resistência à corrosão e outras propriedades, como o não magnetismo.
O aço austenita-martensítico é usado principalmente nas indústrias de aviação e mísseis de foguetes, mas não é amplamente utilizado na fabricação de máquinas e às vezes é classificado como um tipo de aço de ultra-alta resistência.
