O que exatamente é aço inoxidável ‘PH’?”
Excelente pergunta.
Em comparação com os tipos martensíticos tradicionais, os tipos PH oferecem vantagens como alta resistência, excelente resistência à corrosão e processos simplificados de tratamento térmico.
PH significa “endurecimento por precipitação”, um tipo de tratamento térmico que difere ligeiramente do tratamento térmico tradicional dos tipos martensíticos.
Um “tratamento em solução” inicial é conduzido em altas temperaturas, normalmente a 1.900 graus Fahrenheit, para garantir que todos os elementos de liga necessários para a reação de endurecimento sejam distribuídos uniformemente na estrutura metálica.
Nessas temperaturas, a estrutura é austenítica. A partir desta temperatura, a liga esfria a uma taxa que mantém a distribuição dos elementos endurecedores na solução.
Com base na composição química de ligas específicas, as estruturas produzidas após o “tratamento por solução” são martensita, semiaustenita ou austenita.
Estas estruturas contêm mais elementos de endurecimento do que aquelas totalmente estáveis, pelo que estão apenas à espera de tratamento térmico adicional para induzir alterações no seu interior.
No entanto, eles são estáveis o suficiente para que possamos optar por fabricar componentes antes do tratamento térmico de endurecimento final.
Este tratamento térmico adicional, a temperatura relativamente baixa, é referido como “envelhecimento”. O aumento da temperatura e do tempo permite que a mobilidade dos elementos se combine e forme “precipitados” (pense em partículas), que subsequentemente fortalecem a estrutura.
Tipo de liga de PH
Vamos categorizar os tipos de ligas de PH com base na estrutura obtida através do tratamento em solução…
1. Tipo Martensítico
Eles formam martensita com baixo teor de carbono, que é relativamente mais macia, mas também quebradiça, durante o tratamento em solução. A liga não deve ser usada sob condições de tratamento em solução.
Quando reaquecidas à temperatura de envelhecimento, as partículas formadas fortalecem ainda mais a estrutura e melhoram a resistência e o desempenho contra a corrosão.
A condição de tratamento térmico resultante é representada pela letra H seguida pela temperatura de envelhecimento.
Por exemplo: H900 indica que foi submetido a tratamento com solução, seguido de envelhecimento a 900 graus Fahrenheit. Através de um segundo tratamento térmico simples, a dureza aumenta e a resistência mínima ao escoamento atinge 170.000 psi.
A condição varia de H900 a H1150, ou mesmo o dobro de H1150 (envelhecido duas vezes a 1150 graus Fahrenheit). Quanto maior a temperatura de envelhecimento, menor a resistência, mas a tenacidade aumenta.
H1150M é a condição de envelhecimento que produz a menor dureza.
Solução tratada, solução recozida, recozida e Cond A são sinônimos ao descrever condições.
Normalmente, esses tipos passam por tratamento de solução na siderúrgica, seguido de tratamento de envelhecimento após a fabricação de peças adicionais.
Se já estiver no estado de envelhecimento desejado, não será necessário nenhum tratamento térmico adicional. Isto depende inteiramente do conteúdo do plano de produção ideal fornecido.
Os aços inoxidáveis comuns neste grupo incluem 17-4 (também conhecido como 630), 15-5, 13-8, 450 e 455.
2. Tipo semi-austenítico
A composição química destas ligas resulta numa gama de estruturas distintas durante as etapas de tratamento térmico.
Como todos os aços inoxidáveis PH, o primeiro passo é o “tratamento em solução”. Isto consegue uma distribuição uniforme dos elementos envolvidos na reação de endurecimento dentro da estrutura austenítica.
Após o resfriamento da temperatura da solução, a estrutura dessas ligas permanece no estado austenítico à temperatura ambiente… mas apenas temporariamente.
Esta estrutura austenítica relativamente macia e dúctil nos dá a oportunidade de realizar uma gama mais ampla de fabricação do que os tipos martensíticos permitem antes do endurecimento.
Bem… parece que encontramos uma maneira de pegar nosso bolo e comê-lo também. Podemos obter um metal mais macio e moldável nesta fase, e então podemos endurecê-lo até a alta resistência do aço inoxidável PH totalmente martensítico.
Para alcançar o endurecimento final do material, primeiro precisamos permitir que a estrutura austenítica se transforme na estrutura martensítica. Existem três métodos para formar a estrutura martensítica.
Qualquer um dos seguintes:
Resfriando a cerca de -100 graus Fahrenheit e mantendo por até 8 horas.
Ou
Aquecer a cerca de 1.400 graus Fahrenheit e manter por até 3 horas.
Ou
Trabalho a frio (como placa de laminação a frio)
Agora que temos a estrutura martensítica, o familiar tratamento de envelhecimento pode realizar o endurecimento final nestes tipos.
O processo de endurecimento em duas etapas para essas classes é indicado por um prefixo seguido por H e a temperatura de envelhecimento. O prefixo indica o método de formação da martensita.
Por exemplo:
- R H950 denota tratamento criogênico (portanto, R), seguido de envelhecimento a 950 graus Fahrenheit.
- T H1050 significa um processo térmico e depois envelhece a 1050 graus Fahrenheit.
- C H900 representa trabalho a frio, posteriormente envelhecido a 900 graus Fahrenheit.
Exemplos comuns de classes de aço semiaustenítico incluem 17-7 (AISI 631), 15-7 (632), AM-350 (633) e AM-355 (634).
As aplicações normalmente exigem limpeza superior do aço refundido, com os detalhes precisos do tratamento térmico necessário variando de acordo com o tipo e especificação do aço.
3. Tipo Austenítico
A última categoria de aços inoxidáveis PH são aqueles que retêm uma estrutura austenítica desde o tratamento em solução até o processo de envelhecimento.
Embora sua resistência seja muito inferior à dos outros dois tipos de PH, eles não são magnéticos e possuem resistência superior aos aços inoxidáveis da série 300.
O tratamento em solução normalmente ocorre em temperaturas mais altas em comparação com outros tipos. O envelhecimento também ocorre em temperaturas mais elevadas, geralmente acima de 1300.
Na maioria dos casos, apenas um tratamento de envelhecimento é aplicável à liga. Como as temperaturas de envelhecimento são mais elevadas, estas ligas podem ser utilizadas em temperaturas onde outros tipos de PH perderiam resistência.
Um exemplo desse tipo é o aço inoxidável A286, que possui uma limpeza superior de refusão a vácuo, ideal para aplicações em motores aeroespaciais ou turbinas.
