Principais elementos de liga. Cr Ni V Mo W Co B Cu Mn, Si, P e S (residuais)

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1 Aços Ligas

2 Aços ligas A introdução de outros elementos de liga nos aços-carbono é feita quando se deseja um ou diversos dos seguintes efeitos: Aumentar a resistência mecânica e dureza. Conferir resistência uniforme através de toda a secção de peças com grandes dimensões. Diminuir o peso (consequência do aumento de resistência). Conferir resistência a corrosão Aumentar a resistência ao desgaste Aumentar a capacidade de corte Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas Melhorar a resistência a fadiga Melhorar propriedades mecânicas em baixa e/ou alta temperat.

3 Aços ligas Geralmente esse aumento de resistência é conseguido pela adição de um ou vários elementos de liga (EL) em teores relativamente baixos, não ultrapassando sua soma o valor de 5%. Ainda que com a adição dos EL obriga um ajuste nas temperaturas dos TT, as transformações da austenita e as estruturas resultantes são as mesmas que ocorrem nos aços carbonos.

4 Principais elementos de liga Cr Ni V Mo W Co B Cu Mn, Si, P e S (residuais)

5 Distribuição dos elementos de liga Nos aços recozidos, dois tipos de microconstituintes essenciais são: Ferrita: ferro alfa contendo elementos dissolvidos; Carboneto: essencialmente a cementita ou carboneto de ferro contendo elementos dissolvidos ou carbonetos especiais contendo ferro e elemento de liga.

6 Efeitos dos EL sobre a ferrita Ação de alguns EL que se dissolveram na ferrita, no sentido de aumentar a sua dureza. Figura 112 p.189

7 Efeitos dos EL sobre a ferrita Esse aumentos de dureza não é acompanhado por sensível decréscimo de ductilidade, como acontece quando se verifica o aumento da dureza ou resistência devido a modificações estruturais.

8 Efeitos dos EL sobre a ferrita

9 Efeitos dos EL nos carbonetos Dos elementos de liga considerados definitivamente como formadores de carbonetos, o manganês é talvez, o mais fraco. A tendência geral nesse sentido se manifesta mais ou menos na seguinte ordem de intensidade crescente: Mn, Cr, Mo, W, Ta, V, Nb e Ti.

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12 Entre 11-14% Mn alcança-se alta dureza, alta ductilidade e excelente resistência ao desgaste (aplicações em ferramentas resistentes ao desgaste).

13 Se combinado com o Mn, forma MnS que pode ser benéfico (melhora a usinabilidade)

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16 Aumenta a resistência ao impacto (2-5%Ni) Aumenta consideravelmente a resistência à corrosão em aços baixo carbono (12-20%Ni) Com 36% de Ni tem-se coeficiente de expansão térmico próximo de zero (usado como sendores em aparelhos de precisão).

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18 Em teores <0,3% aumentam a dureza e a resistência, especialmente sob condições dinâmicas e a altas temperaturas. Atua como refinador de grão

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21 Boro È um agente endurecedor poderoso (0,001-0,003%). Facilita a conformação a frio Tem efeito vezes o efeito do Ni 100 x o do Cr x a do Mo Aços microligados

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25 Aços Inoxidáveis

26 Aço Inox

27 Proteção contra corrosão

28 Proteção contra corrosão Meio corrosivo M + H 2 O O 2 O 2 O 2 M + O 2 MO 2 Cr 2 O 3 Metal (FeCr)

29 Proteção contra corrosão

30 Aços Inoxidáveis - Classificação Aços Alto carbono Inox %p Cr 11,0 Aço inoxidável ferrítico São essencialmente ligas binárias ferro cromo, com a manutenção da estrutura CCC. São baratos porque não possuem níquel em sua composição. São ligas ferro-cromo contendo de 12 a 17% de cromo com baixo teor de carbono. Não são endurecíveis por tratamento térmico. São magnéticos e apresentam boa resistência à corrosão em meios menos agressivos, boa dutilidade, razoável soldabilidade. O trabalho a frio os endurece moderamente. Série 400 da AISI. Mais típicos são 409 e

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32 Aço inoxidável austenítico Ligas ternárias Fe-Cr-Ni (8% tipicamente) e baixo teor de C. A manutenção da estrutura austenítica é proporcionado pela adição de níquel (CFC), aumentando a resistência à corrosão. Apresentam boas propriedades mecânicas, boa soldabilidade, trabalhabilidade a frio e resistência à corrosão. Podem ser endurecidos por deformação e, neste estado, são ligeiramente magnéticos. A adição de elementos de liga como o molibdênio e a redução do teor de carbono melhoram sua resistência à corrosão. Série 200 e 300 da AISI Mais típicos são 304 e 316.

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34 Aços Inoxidáveis - Classificação Aço inoxidável martensítico Ligas Fe-Cr com carbono suficiente para a formação de estrutura martensítica (0,15 a 1,0% de C) através de têmpera da fase austenítica. S São ligas de ferro-cromo contendo de 12 a 14% de cromo e com alto teor de carbono. São endurecíveis por tratamento térmico e magnéticos. Quando temperados são muito duros e pouco dúteis, e é nesta condição que são resistentes à corrosão. Quando recozidos não apresentam bom comportamento frente à corrosão atmosférica. Série 400 da AISI (TT). Aço típico é o 420.

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36 Aço inoxidável duplex Estrutura ferrítica-austenítica, proporcionando uma resistência mecânica superior com elevada resistência à corrosão.

37 TIPOS DE METAIS Aços Inoxidáveis Microestrutura do Aço Inox Ferrítico Microestrutura do Aço Inox Martensítico Ferrita Austenita Microestrutura do Aço Inox Austenítico 37 Microestrutura do Aço Inox Duplex

38 TIPOS DE METAIS Aços Inoxidáveis Ferrita Austenita Fase σ Estrutura dendrítica 38

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46 TIPOS DE METAIS Aços Inoxidáveis 46

47 Diagrama de Schaeffler

48 Diagrama Modificado de Schaeffler

49 Diagrama Modificado de Schaeffler

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51 Aço Inoxidável 316L (ISO ASTM F138) 316 L 0,03%p C Densidade 8,0 g/cm 3 C Mn Si Cr Ni P S Mo Cu N %p 0,03 2,00 0,75 17,0 19,0 13,0 15,0 0,025 0,01 2,25 3,0 0,50 0,10 Barras e arames 1,60 a 6,35 (espessura ou diâmetro) Arames finos - 1,60 mm Redução da %p C para melhorar a resistência a corrosão Redução de Cr 23 C 6 no contorno de grão corrosão intergranular Adição de Cr Aumento da resistência a corrosão Adição de Ni Estabiliza a fase austenítica (CFC) Nitrogênio aumenta a resistência a corrosão por pites e a corrosão da fase austenítica Adição de Mo Formação de filme de proteção em meios ácidos e salinos. 51

52 Aço Inoxidável 316L (ISO ASTM F138) Plates para determinação do tamanho de grão austenítico em aço inox e inclusões Tamanho de grão 4 a 8 Tamanho de grão 4 e 5 52

53 Corrosão intergranular

54 Corrosão intergranular

55 Corrosão intergranular C Cr 23 C 6 Cr Cr Cr C C 55

56 Corrosão intergranular

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61 Corrosão Sob Tensão (CST) Presença de íon Cl e temperaturas acima de aproximadamente 60 C Trincas transgranulares e extensamente ramificadas 61

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64 Aplicações

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