I. Que tipo de aço é o aço inoxidável?
Aço inoxidável” é um tipo de aço que contém menos de 2% de carbono e mais de 2% de ferro e é reforçado pela adição de cromo, níquel, manganês, silício, titânio, molibdênio e outros elementos de liga. Isso resulta em um aço com resistência à corrosão, o que significa que não enferruja.
“Aço” e “Ferro” são termos diferentes e suas propriedades e características variam. Os termos “304”, “304L”, “316” e “316L” são diferentes tipos de aço inoxidável, cada um com propriedades e características únicas. É importante compreender essas diferenças para determinar a classe mais adequada para uma aplicação específica.
Aço:
Espécie de material que utiliza o ferro como elemento principal com teor de carbono (menos de 2%) e outros elementos.
–GB/T 13304-91 Classificação do Aço
Ferro:
Um elemento metálico com número atômico 26.
Os materiais de ferro possuem fortes propriedades ferromagnéticas, excelente plasticidade e condutividade térmica.
Aço inoxidável:
Um tipo de aço com resistência ao ar, vapor, água e outros meios fracamente corrosivos ou propriedades do aço inoxidável.
As classes de aço comumente usadas são 304, 304L, 316 e 316L, que são aços de austenita da série 300.
II. Por que o aço inoxidável tem qualidades diferentes?
Na produção do aço inoxidável são adicionadas diferentes ligas, levando a diferenças em suas características. Para diferenciá-los, eles recebem diferentes números de aço. A tabela de elementos de liga a seguir é uma referência comum para diferentes números de aço em aço inoxidável decorativo.
Composição química (fração de massa, %)
Grau de aço | C | Si | Mn | P | S | Cr | Não |
304 | ≤0,08 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,03 | 18-20 | 8-10 |
301 | ≤0,15 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,03 | 16-18 | 6-8 |
202 | ≤0,15 | ≤1,00 | 7,5-10 | ≤0,05 | ≤0,03 | 17-19 | 4-6 |
201 | ≤0,15 | ≤1,00 | 5,5-7,5 | ≤0,05 | ≤0,03 | 16-18 | 3,5-5,5 |
1.304 aço inoxidável
Desempenho introdução
O aço inoxidável 304 é um tipo de aço amplamente utilizado e comum que possui boa resistência à corrosão, calor, resistência a baixas temperaturas e propriedades mecânicas. É ideal para processos de estampagem e dobra, pois não sofre tratamento térmico de endurecimento e permanece não magnético. Pode ser utilizado em temperaturas entre -196°C e 800°C.
Faixa aplicável
O aço inoxidável 304 é comumente usado em utensílios domésticos, como talheres de classe I e II, armários, encanamentos internos, aquecedores de água, caldeiras e banheiras. Também é usado em peças automotivas, como limpadores de pára-brisa e silenciadores, e em dispositivos médicos, materiais de construção, indústria química, indústria alimentícia, agricultura e componentes de navios.
2. Aço inoxidável 304L – (L é de baixo carbono)
Desempenho introdução
Por ser um aço de baixo carbono, o 304L possui resistência à corrosão semelhante ao 304 em seu estado geral. No entanto, após soldagem ou alívio de tensão, apresenta excelente resistência à corrosão nos limites dos grãos. Também pode manter boa resistência à corrosão sem tratamento térmico em uma faixa de temperatura de 196°C a 800°C.
Faixa aplicável
O 304L é comumente usado em equipamentos externos nas indústrias química, de carvão e de petróleo que exigem alta resistência à corrosão dos limites dos grãos, bem como em peças resistentes ao calor de materiais de construção e componentes que são difíceis de tratar termicamente.
3. aço inoxidável 316
Desempenho introdução
Devido à adição de molibdênio, o aço inoxidável 316 possui excelente resistência à corrosão, resistência à corrosão atmosférica e resistência a altas temperaturas, tornando-o adequado para uso em condições adversas. Suas propriedades de endurecimento por trabalho também são excelentes (não magnéticas).
Faixa aplicável
Equipamentos marítimos, produtos químicos, corantes, papel, ácido oxálico, fertilizantes e outros equipamentos de produção; câmera, indústria alimentícia, instalações na área costeira, cordas, hastes de CD, parafusos, porcas.
4. Aço inoxidável 316L – (00Cr17Ni14Mo2)
Desempenho introdução
Por ser uma série de aço inoxidável 316 com baixo teor de carbono, possui as mesmas características do 316, mas possui excelente resistência à corrosão nos limites dos grãos.
Faixa aplicável
Produtos com requisitos especiais de resistência à corrosão nos limites dos grãos.
Enriquecido com Mo (2-3%), apresenta excepcional resistência à corrosão e corrosão e excelente resistência à fluência em altas temperaturas.
Características e aplicações práticas:
Diferença | SUS316(L) |
Características | –Excelente resistência à corrosão cristalina |
Uso | –Tubulação para caldeiras, estruturas marítimas |
Composição Química: (Unidade:% em peso)
Especificação | C | Si | Mn | P | S | Cr | Não | Outro |
SUS316 | ≤0,08 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0~18,0 | 10,0~14,0 | Mo:2~3 |
SUS316L | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0~18,0 | 12,0~15,0 | Mo:2~3 |
Propriedades mecânicas:
Especificação | YS(Mpa) | TS(Mpa) | EL(%) | Hv |
SUS316 | ≥205 | ≥520 | ≥40 | ≤200 |
SUS316L | ≥175 | ≥480 | ≥40 | ≤200 |
III. Comparação de desempenho
1. Ccomposição hemica
Devido à presença de molibdênio, os aços inoxidáveis 316 e 316L apresentam excelente resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas. Com desempenho superior em comparação aos aços inoxidáveis 310 e 304, o aço inoxidável 316 é amplamente utilizado em condições adversas, incluindo altas temperaturas e concentrações de ácido sulfúrico entre 15% e 85%.
Além disso, a sua resistência ao ataque de cloretos torna-o uma escolha popular para ambientes marinhos. Com teor máximo de carbono de 0,03, o aço inoxidável 316L é ideal para aplicações que não requerem recozimento pós-soldagem e máxima resistência à corrosão.
Composição química do aço inoxidável 316L
Grau: 00Cr17Ni14Mo2
Nome do material | Composição Química (Fração de Massa%) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Não | Cr | Mo | |
316L | ≤0,03 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,035 | ≤0,03 | 12,0-15,0 | 16,0-18,0 | 2,0-3,0 |
Composição química do aço inoxidável 304
Grau: 0Cr18Ni9
Nome do material | Composição Química (Fração de Massa%) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Não | Cr | N | |
≤ | ≤ | |||||||
SUS304 | 0,07 | 0,75 | 2h00 | 0,035 | 0,030 | 8,0-11,0 | 18h00-20h00 | 0,10 |
2. Resistência à corrosão
1. Resistência à corrosão de 316L
O aço inoxidável 316L é um tipo que contém molibdênio. Sua resistência à corrosão supera a do aço inoxidável 304, demonstrando resistência robusta durante a produção de celulose e papel. Além disso, o aço inoxidável 316 é resistente a atmosferas marinhas e industriais corrosivas.
Em termos de resistência ao calor, o aço inoxidável 316L apresenta boa resistência à oxidação em uso intermitente abaixo de 1.600 graus e uso contínuo abaixo de 1.700 graus.
Para a faixa de 800-1575 graus, é aconselhável não usar aço inoxidável 316L continuamente; no entanto, este aço apresenta notável resistência ao calor quando operado continuamente fora desta faixa de temperatura.
A resistência do aço inoxidável 316L à precipitação de carboneto é superior à do aço inoxidável 316, adequado para uso na faixa de temperatura mencionada.
Como uma versão de baixo carbono do aço 316, o 316L não apenas mantém as mesmas características do aço 316, mas também oferece maior resistência à corrosão intergranular.
Isso torna o 316L particularmente adequado para aplicações dentro da linha de aço 316 que exigem resistência especial à corrosão intergranular.
2. Resistência à corrosão de 304
O aço inoxidável 304 apresenta excelente resistência à corrosão e boa resistência à corrosão intergranular.
No caso de ácidos oxidantes, experimentos mostraram que o aço inoxidável 304 demonstra forte resistência à corrosão em soluções de ácido nítrico com concentração ≤65% abaixo da temperatura de ebulição.
Também exibe boa resistência à corrosão em soluções alcalinas e na maioria dos ácidos orgânicos e inorgânicos.
Um aço de alta liga capaz de resistir à corrosão no ar ou em meios quimicamente corrosivos, o aço inoxidável possui uma superfície atraente e boa resistência à corrosão.
Sem a necessidade de tratamentos de superfície, como revestimento, ele aproveita as propriedades superficiais inerentes do aço inoxidável. Este tipo versátil de aço, comumente chamado de aço inoxidável, é usado em muitas aplicações.
O mecanismo para prevenção da ferrugem no aço inoxidável é que os elementos da liga formam uma densa película de óxido, isolando o contato com o oxigênio e evitando oxidação adicional. No entanto, o aço inoxidável não é “inoxidável” no sentido absoluto.
A ocorrência de ferrugem no material 304 pode ser devido a vários motivos:
(1) Presença de íons cloreto no meio ambiente.
Os íons cloreto estão amplamente presentes, por exemplo, no sal de cozinha, no suor, na água do mar, na brisa do mar, no solo, etc. O aço inoxidável corrói rapidamente em um ambiente com íons cloreto, às vezes até mais rápido do que o aço comum de baixo carbono.
Portanto, o ambiente em que o aço inoxidável é utilizado precisa ser considerado, sendo necessária uma limpeza regular para remover a poeira e manter a limpeza e a secura.
(2) Falta de tratamento com solução.
Se os elementos de liga não forem dissolvidos na matriz, a estrutura de base terá um baixo teor de liga, resultando em baixa resistência à corrosão.
(3) Este tipo de material, que carece de titânio e nióbio, tem uma tendência inerente à corrosão intergranular.
A adição de titânio e nióbio, juntamente com o tratamento de estabilização, pode reduzir a corrosão intergranular.
Na produção de celulose e papel, o aço inoxidável 316 apresenta melhor resistência à corrosão em comparação ao aço inoxidável 304. Também é resistente a atmosferas marinhas e industriais agressivas.
Geralmente, há pouca diferença em termos de resistência química entre o aço inoxidável 304 e 316, embora existam diferenças em certos meios específicos.
O aço inoxidável 304, sendo o primeiro aço inoxidável desenvolvido, é mais suscetível à corrosão por pite (PC) em certas condições.
A adição de 2-3% de molibdênio reduz esta sensibilidade, levando à criação de 316. Além disso, o molibdênio extra também diminui a corrosão de ácidos orgânicos quentes específicos.
O aço inoxidável 316 tornou-se o material padrão da indústria para as indústrias de alimentos e bebidas; no entanto, devido à escassez mundial de molibdênio e ao maior teor de níquel no 316, é mais caro que o aço inoxidável 304.
A corrosão por pites ocorre principalmente devido à deposição de corrosão na superfície do aço inoxidável, resultante da incapacidade de formar uma camada protetora de óxido de cromo devido à falta de oxigênio.
Na maioria dos tipos de meios aquosos (água destilada, água potável, água de rio, água de caldeira, água do mar, etc.), a resistência à corrosão do aço inoxidável 304 e 316 é quase a mesma, a menos que o teor de íons cloreto no meio seja muito alto , caso em que o aço inoxidável 316 é mais adequado.
Na maioria dos casos, o desempenho de resistência à corrosão dos aços inoxidáveis 304 e 316 não é significativamente diferente, mas em alguns casos pode haver uma grande diferença, o que requer uma análise específica de cada caso.
Os usuários de válvulas devem ter uma compreensão clara de seus requisitos, pois escolherão o material para seu vaso e tubo com base no meio. Recomendar materiais aos usuários não é recomendado.
Veja também:
- Aço inoxidável 304 vs 316: qual a diferença?
3. Hcomer resistência
O aço inoxidável 316 tem boa resistência à oxidação quando usado intermitentemente abaixo de 1600°C e continuamente abaixo de 1700°C.
É melhor não usar aço inoxidável 316 continuamente dentro da faixa de temperatura de 800-1575°C, mas ele tem boa resistência ao calor quando usado continuamente fora dessa faixa.
O aço inoxidável 316L tem melhor resistência à precipitação de carboneto do que o aço inoxidável 316 e pode ser usado em faixas de temperatura mais altas.
4. Hcomer tratamento
O aço inoxidável 316 precisa ser recozido na faixa de temperatura de 1850-2050óC, então recoze e esfria rapidamente porque não pode ser endurecido por superaquecimento.
5. Soldabilidade
O aço inoxidável 316 tem boas propriedades de soldagem e pode ser soldado usando todos os métodos de soldagem padrão. Dependendo da aplicação, uma haste de enchimento ou eletrodo de aço inoxidável 316Cb, 316L ou 309Cb pode ser usado para soldagem.
Para uma resistência ideal à corrosão, o recozimento pós-soldagem é necessário para a seção transversal soldada do aço inoxidável 316. No entanto, o recozimento pós-soldagem não é necessário se for utilizado aço inoxidável 316L.
1. Soldabilidade de 316L
O aço inoxidável 316L é um aço inoxidável austenítico puro com ultrabaixo carbono, com boa soldabilidade e resistência à corrosão intergranular.
No entanto, devido à baixa condutividade térmica e ao alto coeficiente de expansão linear do aço inoxidável, tensões de tração significativas podem se formar na junta soldada durante o resfriamento.
Isso, combinado com alta entrada de calor e velocidades de resfriamento lentas, pode levar a trincas por calor, trincas por corrosão e deformação.
O aço inoxidável 316L pode ser soldado usando todos os métodos padrão. Dependendo da aplicação, hastes ou eletrodos de enchimento de aço inoxidável 316Cb, 316L ou 309Cb podem ser usados para soldagem.
Entre os métodos de soldagem comumente utilizados, a soldagem MIG e TIG apresentam menores aportes de calor.
O fluxo de gás argônio não apenas protege o metal de alta temperatura, mas também tem um efeito de resfriamento, aumentando a resistência à trinca da solda e reduzindo a deformação da soldagem.
Para o aço inoxidável 316L, o tratamento de recozimento pós-soldagem não é necessário (o aço inoxidável austenítico geralmente não sofre recozimento para alívio de tensão após a soldagem). Os principais motivos são:
1) O aço inoxidável austenítico possui excelente plasticidade e tenacidade, portanto não há necessidade de restaurar suas propriedades por meio do recozimento de alívio de tensão pós-soldagem.
2) A faixa de temperatura de 450 ~ 850 ° C é a temperatura de sensibilização para o aço inoxidável austenítico.
O aquecimento prolongado nesta faixa pode degradar sua resistência à corrosão. Se a solda contiver ferrita, isso também poderá levar à fragilidade de 475°C e à fragilidade da fase sigma.
O tratamento de recozimento para alívio de tensões após a soldagem está dentro desta faixa de temperatura (exceto para solução sólida e tratamentos de estabilização).
Em casos especiais, é necessário tratamento de recozimento para alívio de tensões pós-soldagem:
1) Para estabilizar a geometria das peças do equipamento, é necessário eliminar as tensões residuais de soldagem.
2) Se o equipamento operar em um ambiente propenso à corrosão sob tensão, é necessário eliminar a tensão residual de tração.
2. Soldabilidade do aço inoxidável 304
O aço inoxidável austenítico, representado por aço 18%Cr-8%Ni ou aço inoxidável 304, geralmente não requer pré-aquecimento ou tratamento térmico pós-soldagem. Apresenta bom desempenho de soldagem.
No entanto, o aço inoxidável de alta liga com alto teor de níquel e molibdênio tende a rachar durante a soldagem.
Outros problemas incluem fragilização da fase σ (composto intermetálico Fe-Cr), fragilidade em baixa temperatura induzida por ferrita, redução da resistência à corrosão e fissuração por corrosão sob tensão.
Após a soldagem, a junta normalmente demonstra boas propriedades mecânicas, mas carbonetos de cromo nos limites dos grãos na zona afetada pelo calor podem levar a uma camada pobre em cromo, que é propensa à corrosão intergranular.
Para evitar esses problemas, use classes com baixo teor de carbono (C≤0,03%) ou classes com adição de titânio ou nióbio.
Para evitar trincas em alta temperatura do metal soldado, é comumente considerado eficaz controlar a ferrita δ na austenita, com uma recomendação geral de manter pelo menos 5% de ferrita δ à temperatura ambiente.
Para aço usado principalmente para resistência à corrosão, opte por classes estabilizadas e de baixo carbono, e aplique tratamento térmico pós-soldagem apropriado.
Para aço usado principalmente para resistência estrutural, o tratamento térmico pós-soldagem deve ser evitado para evitar deformação e fragilização causada por carbonetos precipitados e a ocorrência da fase δ.
6. Propriedades mecânicas
Tipo | UTS N/mm |
Colheita N/mm |
Elogação % |
Dureza HRB |
Número DIN comparável | |
---|---|---|---|---|---|---|
forjado | elenco | |||||
304 | 600 | 210 | 60 | 80 | 1.4301 | 1.4308 |
304L | 530 | 200 | 50 | 70 | 1.4306 | 1.4552 |
316 | 560 | 210 | 60 | 78 | 1.4401 | 1.4408 |
316L | 530 | 200 | 50 | 75 | 1.4406 | 1.4581 |
Em todos os tipos de aços, a austenita apresenta o menor limite de escoamento. Portanto, em termos de propriedades mecânicas, a austenita não é o material mais adequado para uso em hastes de válvulas.
Isto porque, para garantir uma resistência específica, o diâmetro da haste deve ser aumentado. A resistência ao escoamento não pode ser aumentada através do tratamento térmico, mas pode ser aumentada através da conformação a frio.
Comparação de propriedades mecânicas entre aços inoxidáveis 316L e 304
Nota | Resistência à tracção (Mpa) |
Força de rendimento (Mpa) |
Taxa de alongamento (%) |
≥ | |||
0Cr18Ni9(304) | 520 | 205 | 35 |
00Cr17Ni14Mo2(316L) | 480 | 175 | 35 |
1. A principal diferença química entre 316L e 304 é que 316L contém molibdênio (Mo).
A adição de molibdênio ao aço inoxidável austenítico aumenta sua resistência ao calor e à fluência, melhorando sua resistência à corrosão por pite e intergranular.
O molibdênio pode passivar a superfície do aço em soluções salinas redutoras e altamente oxidativas, aumentando a resistência à corrosão do aço e evitando corrosão em soluções de cloreto.
A inclusão de molibdênio melhora a resistência a ácidos redutores e corrosão, enquanto a redução do teor de carbono aumenta a resistência à corrosão intergranular e melhora a soldabilidade. A adição de molibdênio evita melhor a corrosão.
304 é classificado como aço inoxidável de baixo carbono, enquanto 316L é aço inoxidável de ultra baixo carbono.
O menor teor de carbono pode reduzir a ocorrência de corrosão intergranular. No entanto, tanto o 304 quanto o 316L são sensíveis aos íons cloreto.
A resistência do 304 aos íons cloreto é significativamente mais fraca do que a do 316L, portanto o 316L é geralmente escolhido para ambientes com alto teor de cloreto.
2. A diferença entre 316L e 304 é substancial, principalmente no que diz respeito à corrosão intergranular.
304 é classificado como aço inoxidável de baixo carbono, enquanto 316L é aço inoxidável de ultra baixo carbono. Quanto maior o teor de carbono, menor será a resistência do aço à corrosão intergranular. Portanto, o 316L supera o 304 na resistência à corrosão intergranular.
3. O aço inoxidável 316L tem um teor máximo de carbono de 0,03, tornando-o adequado para aplicações que requerem recozimento pós-soldagem e máxima resistência à corrosão.
Em termos gerais, o 316L tem melhor resistência à corrosão e resistência à corrosão intergranular do que o 304. Em termos de soldabilidade, devido ao seu baixo teor de carbono e outros fatores combinados, o 316L supera o 304.
Em relação às propriedades mecânicas, a resistência do 304 é superior à do 316L. Na capacidade de usinagem, o 316L apresenta capacidade de corte superior.
7. Propriedades magneticas
Devido ao uso generalizado de austenita, foi criada uma falsa percepção de que todos os aços inoxidáveis são não magnéticos.
É geralmente entendido que a austenita é não magnética e os aços forjados endurecidos são de fato assim.
No entanto, o 304 que passou por conformação a frio pode ser um tanto magnético. Por outro lado, o aço fundido 100% austenita não é magnético.
4. Aço inoxidável de baixo carbono
A resistência à corrosão da austenita vem da camada protetora de óxido de cromo que se forma na superfície do metal.
Se o material for aquecido a altas temperaturas de 450°C a 900°C, a estrutura do material muda e o carboneto de cromo é formado ao longo da borda do cristal, evitando a formação de uma camada protetora de óxido de cromo na borda do cristal. e resultando em uma redução na resistência à corrosão.
Essa corrosão é chamada de 'corrosão intergranular'.
Para combater essa corrosão, foram desenvolvidos aços inoxidáveis 304L e 316L com menor teor de carbono, o que significa que não há carboneto de cromo nem corrosão intergranular.
Deve-se notar que uma maior sensibilidade à corrosão intergranular não significa que materiais sem baixo teor de carbono sejam mais suscetíveis à corrosão, e esta sensibilidade também é maior em ambientes com alto teor de cloro.
Observe que este fenômeno é devido às altas temperaturas (450°C – 900°C), muitas vezes causadas pela soldagem.
Para uma válvula borboleta convencional com sede macia, não há necessidade de usar aço inoxidável de baixo carbono, pois não soldamos a placa da válvula, embora a maioria das especificações exija aço inoxidável 304L ou 316L.
V. Por que ferrugem do aço inoxidável?
Por que o aço inoxidável ainda enferruja?
Quando manchas marrons de ferrugem aparecem na superfície de um tubo de aço inoxidável, pode ser surpreendente, pois muitas pessoas têm a ideia errada de que o aço inoxidável não enferruja.
No entanto, o aço inoxidável pode corroer sob certas condições, pois tem a capacidade de resistir à oxidação atmosférica, mas também tem a capacidade de corroer em meios que contenham ácidos, álcalis e sal.
A resistência à corrosão do aço inoxidável varia em função da sua composição química, do estado de proteção, das condições de uso e do tipo de meio ambiental.
Por exemplo, tubos de aço 304 têm excelente resistência à corrosão em uma atmosfera seca e limpa, mas podem enferrujar rapidamente em áreas costeiras com maresia contendo grandes quantidades de sal.
Por outro lado, os tubos de aço 316 apresentam um bom desempenho nestas condições. É importante ressaltar que nem todo aço inoxidável é resistente à corrosão e à ferrugem em todos os ambientes.