Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 1. Aços inoxidáveis

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1 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 1 Aços inoxidáveis Os aços inoxidáveis são aços de baixo teor de carbono, ligados principalmente ao: Cromo Níquel Molibdênio

2 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 2 Os aços inoxidáveis tem como principal característica, a resistência à corrosão, mesmo em ambientes de alta temperatura ou temperaturas criogênicas. Se deve principalmente pela presença de cromo (a partir de 11%). O cromo, em contato com o oxigênio permite a formação de uma película finíssima de óxido de cromo sobre a superfície do aço, que é impermeável e insolúvel em meios corrosivos usuais.

3 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 3 AÇOS INOXIDÁVEIS QUANTO AO TIPO São classificados segundo a microestrtura Martensíticos Ferríticos Austeníticos ticos (Fe, Cr) ticos (Fe, Cr) ticos (Fe, Cr, Ni) endurecidos por TT não endurecíveis por TT não endurecíveis por TT Cromo: tende a estabilizar a ferrita Níquel: tende a estabilizar a austenita

4 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 4 TIPOS BÁSICOS DE AÇOS INOX FERRÍTICOS AUSTENÍTICOS MARTENSÍTICOS 11 %Cr 20, %C 0,3 Não podem ser tratados termicamente 17 %Cr 25 ; 6 %Ni 20 Estrutura austenítica à temp. ambiente Não podem ser tratados termicamente Mais resistente corrosão 12 %Cr 18;0,1 %C 1,2 Quando temperados atingem elevados níveis de dureza e resistência 0,2%C 1,0%C

5 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 5 Aço Inoxidável Ferrítico São essencialmente ligas binárias ferro-cromo Sua estrutura mantém-se essencialmente ferrítica (CCC, do tipo ferro α) após os tratamentos térmicos normais São relativamente baratos, porque não contêm níquel. Boa resistênciaaocalore àcorrosão. São ferromagnéticos Podem possuir boas ductilidade e conformabilidade mas suas características de resistência em altas temperaturas são ruins se comparadas à dos austeníticos. Sua tenacidade também pode ser limitada a baixas temperaturas e em seções pesadas. Não são endurecíveis por tratamento térmico e dificilmente por trabalho a frio.

6 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 6 Aço Inoxidável Austenítico São essencialmente ligas ternárias ferro-cromo-níquel Sua estrutura permanece austenítica (CFC, tipo ferro γ) às temperaturas normais dos tratamentos térmicos. Tem elevada capacidade de deformação devido à sua estrutura CFC Melhor resistência a corrosão do que os aços ferríticos e martensíticos O encruamento aumenta bastante a resistência Normalmente, possuem excelentes propriedades criogênicas e excelentes resistências mecânica e à corrosão em altas temperaturas. Constituem a maior família de aços inoxidáveis, tanto em número de diferentes tipos quanto em utilização

7 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 7 Aço Inoxidável Martensítico Essencialmente ligas binárias ferro-cromo Possuem uma estrutura cristalina martensítica na condição endurecida Resistentes à corrosão somente em meios de média agressividade Magnéticos e endurecíveis por têmpera Maior resistência mecânica e dureza Baixa resistência a corrosão comparando com os ferríticos e austenítico Apresentam-se em três tipos: Baixo Carbono (tipo turbina) 0,15% C; 12% Cr Médio Carbono (tipo cutelaria) 0,70% C; 17% Cr Alto Carbono (resistente ao desgaste) 1,10% C; 17% Cr

8 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 8 Aplicações típicas» Aço inoxidável Martensítico - Uso geral para Tratamento térmico; órgãos de máquinas, veios de bombas, válvulas. -Cutelaria, rolamentos, intrumentos cirúrgicos. -Esferas, rolamentos, pistas, componentes de válvulas» Aço inoxidável Ferrítico -Uso geral, em que não se requer endurecimento, capotas de automóveis, equipamentos para restaurantes. -Aplicações a alta temperatura, aquecedores, câmaras de combustão

9 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 9» Aço Inoxidável Austenítico -Liga de elevada taxa de encruamento -Equipamentos de processamento químico e de alimentos -Baixo carbono para soldadura; reservatórios químicos -Estabilizador para soldadura; reservatórios de transporte de produtos químicos.

10 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 10 CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO AISI SÉRIE LIGA ESTRUTURA 200 Cr, Ni, Mn ou Ni Austenítico 300 Cr, Ni Austenítico 400 Somente Cr Ferrítico ou martensítico 500 Baixo Cr (<12%) Martensítico

11 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 11 Exemplos %C= 0,08-0,12% e %Cr+ 11,5-27% 430 0,12 % C Ind. Química, equipamentos 14-18% Cr de restaurantes e cozinhas, peças de fornos 446 0,35 % C Apresenta maior resist % Cr à corrosão

12 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 12 OUTROS TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS (DUPLEX) São ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni. Estes aços possuem, aproximadamente, a mesma proporção das fases ferrita e austenita e são caracterizados pelo seu baixo teor de carbono (<0,03%) e por adições de molibdênio,nitrogênio, tungstênio e cobre. Os teores típicos de cromo e níquel variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente. A vantagem dos aços duplex sobre os austeníticos da série 300 e sobre os ferríticos, são a resistência mecânica (aproximadamente o dobro), maiores tenacidade e ductilidade (em relação aos ferríticos) e uma maior resistência a corrosão por cloretos.

13 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 13 OUTROS TIPOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS (ENDURECÍVEIS POR PRECIPITAÇÃO- HP) São ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por tratamento de envelhecimento. Podem ser austeníticos, semi-austeníticos ou martensíticos, sendo que a classificação é feita de acordo com a sua microestrutura na condição recozida. Para viabiliazar a reação de envelhecimento, muitas vezes se utiliza o trabalho a frio, e a adição de elementos de liga como alumínio, titânio, nióbio e cobre.

14 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 14 APLICAÇÕES FERRÍTICOS MARTENSÍTICOS AUSTENÍTICOS ENDUR. PPT APLICAÇÕES Corrosão atmosférica Temperatura elevada Decoração Componentes estruturais Instrumentos de corte Ferramentas Resistência química Tanques Componentes estruturais Molas TIPOS F A 440B 440C L 316L Mo

15 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 15 Ferros Fundidos São as ligas ferro-carbono com mais de 2% de carbono. Sua composição química tem a presença obrigatória do elemento silício. Também é constituído de manganês, fósforo e enxofre. O teor de silício e a velocidade de resfriamento são importantes quanto sua estrutura atômica.

16 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 16 DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO 0,3 0,6 1,4

17 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 17 Ferros Fundidos São considerados os seguintes tipos de ferro fundido: Ferro fundido branco Ferro fundido cinzento Ferro maleável Ferro nodular

18 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 18 Ferro Fundido Branco perlita (α+cementita) Cementita Suas propriedades básicas são: elevadas dureza e resistência ao desgaste, difícil usinabilidade. Suas aplicações: revestimento de moinhos, bolas para moinhos de bola, cilindros de laminação para borracha, vidro, plásticos e metais, rodas de vagões, peças empregadas em equipamento para britamento de minérios, moagem de cimento etc.

19 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 19 Ferro Fundido Cinzento Matriz de ferrita (α) Grafita Pela pela sua fácil fusão e moldagem, excelente usinabilidade, resistência mecânica satisfatória, boa resistência ao desgaste e boa capacidade de amortecimento, é dentre os ferros fundidos, a mais usada.

20 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 20 Ferro Fundido Cinzento A norma alemã DIN representa em setes classes: GG-10, GG-15, GG-20, GG-25, GG-30, GG-35, GG-40. Pela ABNT, agrupa pelos limites mínimos de resistência a tração (kgf/mm²), FC10, FC15, FC20, FC25, FC30, FC35, FC40 Na industria automobilística, a SAE agrupou esse material em cinco classes: G-1800, G-2500, G-3000, G-3500, G-4000.

21 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 21 Aplicações Industriais bases de maquinas, carcaças metálicas, barramentos, cabeçotes, mesas de maquinas operatrizese, engrenagens, bases pesadas e colunas de maquinas, buchas grandes, blocos de motor, anéis de pistão, produtos sanitários, tampas de poços de inspeção, tubos, conexões, carcaças de compressores, rotores, pistões hidráulicos, engrenagens, eixos de comando de válvulas

22 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 22 Aplicações Automobilísticas cabeçotes do cilindro, cilindros resfriados a ar, pistões, discos de embreagem, carcaças de bombas de óleo, caixa de transmissão, caixas de engrenagem, tambores de freio, discos de embreagem, blocos de cilindro de automóveis e motores Diesel, volantes, blocos de motores, camisas de cilindro, comando de válvulas etc.

23 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 23 Ferro Maleável Grafita Matriz de ferrita (α) Resulta de um ferro fundido branco, o qual é sujeito a um tratamento térmico especial de longa duração chamado maleabilização Propriedades: ductilidade e tenacidade, resistência a tração, resistência a fadiga, resistência ao desgaste e usinabilidade. É considerado um material intermediário entre o aço e o ferro fundido cinzento

24 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 24 Ferro Maleável A ABNT, pela sua especificação PEB-128 classifica os maleáveis em 14 tipos (entre maleáveis brancos e pretos), FMBF-3204, 3504, 4006,4507,3812, FMBP-5505, 6503, FMPF-3006, 3512, 4507, 5005, 5504, 6503, FMPP Aplicações: conexões para tubulações hidráulicas, conexões em linhas de transmissão elétrica, correntes, suportes de molas, caixas de direção e de diferencial, cubos de rodas, sapatas de freios, pedais de freio e de embreagem, colares de tratores, caixas de engrenagens etc.

25 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 25 Ferro Nodular Grafita Matriz de ferrita (α) Também chamado de ferro fundido dúctil e caracteriza-se por excelente resistência mecânica, tenacidade e ductilidade Os processos de nodulização desses materias consiste na adição, no metal fundido, de determinadas ligas contendo magnésio, cério, cálcio, lítio, sódio ou bário.

26 Curso de MIQ - Profa. Simone P. Taguchi Borges DEMAR/EEL/USP Aços e Ferro fundido 26 Ferro Nodular A ABNT pela especificação PEB-585, agrupou o ferro dúctil em sete classes: FE3817, FE4212, FE5007, FE6002, FE7002, FE3817 O tipo mais utilizado em construção mecânica é o ferro FE-5007 Aplicações: peças sujeitas a pressão, como compressores, lingueteiras e bielas e outros tipos de peças que exijam maior resistência ao choque, como virabrequins, matrizes, mancais, polias, rodas dentadas, engates, sapatas, tambores de freio etc

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