COMPARAÇÃO DA CORROSÃO POR PITES EM AÇOS INOXIDÁVEIS AISI 430 COM ACABAMENTO SUPERFICIAL BRILHANTE E ROLLED ON

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1 COMPARAÇÃO DA CORROSÃO POR PITES EM AÇOS INOXIDÁVEIS AISI 430 COM ACABAMENTO SUPERFICIAL BRILHANTE E ROLLED ON Péricles Bosquetti 1, Alexandre Guizelini da Silva 2, Laura Alves Coelho 3, Maurício Angeloni 4, José Roberto Garbin 5, Omar Maluf 6, Mara Regina Mellini Jabur 7 1 Sertãozinho - SP, (16) (pericles.bosquetti@fatec.sp.gov.br) 2 Tecnólogo em Mecânica: Processos de soldagem FATEC-Sertãozinho (Alexandre_138@hotmail.com) 3 Professora Auxiliar Docente da Faculdade de Tecnologia de Sertãozinho, curso de Tecnologia em Mecânica: processos de soldagem. Rua Jordão Borghetti, Jardim Recreio, Sertãozinho - SP, (16) (laurinha.coelho_stz@yahoo.com.br) 4 Sertãozinho - SP, (16) (mauricio.angeloni@fatec.sp.gov.br) 5 Sertãozinho - SP, (16) (jose.garbin@fatec.sp.gov.br) 6 Sertãozinho - SP, (16) (omarzabra@gmail.com) 7 Professora Mestre da Faculdade de Tecnologia de Sertãozinho. Rua Jordão Borghetti, Jardim Recreio, Sertãozinho - SP, (16) (maramellini@yahoo.com.br) Resumo - A aplicação dos aços inoxidáveis na indústria, de modo geral, é cada vez maior, principalmente por causa de suas elevadas resistências à corrosão devido à presença de elementos de liga como o cromo e níquel e também pela possibilidade de aplicação de acabamentos superficiais com diferentes níveis de rugosidade, proporcionando diferentes aspectos superficiais nas peças assim produzidas (COLPAERT, 2008; NÚCLEO INOX, 2012). Por outro lado, os acabamentos superficiais com alta rugosidade dificultam a limpeza, pois propiciam a deposição e aderência de impurezas ou de produtos corrosivos (ARCELLOR MITTAL, 2012). Com o aumento da demanda destes materiais, torna-se necessário o estudo do comportamento quanto à corrosão, bem como as alterações do aspecto e das propriedades destes materiais em meios corrosivos a estes materiais. Neste estudo, foram realizadas análises comparativas de um aço inoxidável ferrítico, o AISI 430, variando os acabamentos superficiais aplicados a estas chapas, identificadas como: brilhante e rolled on. Para obtenção dos resultados, as amostras foram imersas em uma solução de 10% de cloreto férrico hexa-hidratado (FeCl 3.6H 2O) em água destilada, mantendo-se diferentes amostras durante 6, 10 e 14 dias, avaliando-se a perda de massa, o aspecto visual, a quantidade dos pites de corrosão em relação à área e realizadas as medidas das dimensões médias dos mesmos. Concluiu-se que os aços inox 430 rolled on apresentaram pites de corrosão ao longo da superfície da chapa, em regiões anódicas devido à formação de áreas não uniformes, ao longo do tempo de exposição em solução de cloreto férrico, ao passo que para esse mesmo material, com acabamento superficial do tipo brilhante, a presença de pites na superfície foi menor, porém havendo a corrosão a partir das bordas que, neste caso, devido ao corte, passaram a ser as regiões anódicas nestas amostras. Palavras-chave: Corrosão em pites. Aços Inox AISI 43. Acabamentos superficial. Corrosão por Cloreto Férrico. Introdução Os aços inoxidáveis são ligas de ferro (Fe) e cromo (Cr) com um mínimo de 11,50% de Cr. Adições de cromo aumentam a resistência à oxidação e à corrosão do aço. Outros elementos metálicos também integram estas ligas, mas o Cr é considerado o elemento mais importante porque é o que dá aos aços inoxidáveis uma elevada resistência à corrosão (COLPAERT, 2008). Os aços inoxidáveis são normalmente agrupados em cinco categorias: martensíticos, ferríticos, austeníticos, ferritico-auteníticos (dúplex) e endurecidos por precipitação (NÚCLEO INOX, 2012). O mais popular dos aços ferríticos é o AISI 430. Com cromo superior a 16%, é um material com ótima resistência à corrosão. Sua capacidade de estampagem também é boa, mas estampagens muito profundas não podem ser conseguidas com este tipo de aço (ARCELLOR MITTAL, 2012). Os principais pontos de utilização do aço AISI 430 são: adornos de automóveis, calhas, máquinas de lavar roupa, fogões, geladeiras, revestimento da câmara de combustão para motores diesel, equipamentos para fabricação de

2 ácidos, além de portas para cofres, moedas, pias e cubas, utensílios domésticos, revestimentos de elevadores, etc. (GUY, 1980). Quando se especifica um aço inoxidável, o acabamento é um dos aspectos relevantes que devem ser considerados, uma vez que possui uma importante influência em algumas características do material como, por exemplo, na facilidade da limpeza e na resistência à corrosão. Em determinadas aplicações, uma superfície polida transmitirá a ideia de que os aços inoxidáveis são materiais "limpos" e de que são limpos com facilidade. Em outras, um acabamento com maior rugosidade poderá ter um impacto estético que favorecerá as vendas de um determinado produto. Superfícies com baixa rugosidade terão, na maioria dos casos, um efeito favorável na resistência à corrosão, por minimizar acúmulos de substâncias que podem ser corrosivas e por minimizar os efeitos de formação de pilhas locais, devido à maior homogeneidade superficial. Há uma grande variedade de acabamentos. A definição dada a cada um deles enfrenta certas dificuldades pelo fato de que, com o mesmo nome, dependendo dos fabricantes, podem-se ter coisas diferentes: a composição química do banho de decapagem, a rugosidade dos cilindros de laminação, a grana e o estado das lixas utilizadas, faz com que o aspecto superficial do material não seja o mesmo entre os diferentes fabricantes e inclusive em um mesmo fabricante. O mesmo acabamento tem um aspecto diferente para cada tipo de aço (o aspecto superficial de um 430 e de um 304 é diferente, mesmo tendo o mesmo acabamento). E mesmo sendo o mesmo tipo de aço, o acabamento pode ser diferente, dependendo da espessura (materiais mais finos são sempre mais brilhantes). A superfície do material interfere diretamente na resistência à corrosão do mesmo, pois quando polida, a superfície terá menor possibilidade de acúmulos de impurezas ou de resíduos corrosivos. O objetivo deste trabalho foi analisar a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis AISI 430 em solução de cloreto férrico, em diferentes condições de acabamentos superficiais, a fim de se avaliar comparativamente o efeito das superfícies do tipo brilhante, com baixíssima rugosidade comparando-se a superfície do tipo rolled-on, em que a chapa é laminada de forma a ocasionar uma leve deformação superficial, assemelhando-se em aparência à superfície escovada, mas sem utilização do processo de escovamento superficial(aperam, 2013). Parte Experimental Os ensaios de corrosão foram efetuados imergindo-se as amostras totalmente em uma solução (m/v) de 10% de cloreto férrico hexa-hidratado (FeCl 3.6H 2O) em água destilada, e mantendo-se em imersão por diferentes períodos de tempo, conforme norma ASTM G48 (prática A). Como amostras, utilizou-se o aço inoxidável ferrítico AISI 430, em diferentes acabamentos superficiais: o brilhante e o rolled-on. Os métodos utilizados para a avaliação das chapas foram: avaliação da perda de massa; inspeção visual; avaliação quantitativa dos pontos de corrosão por pites em relação à área da peça; avaliação e medição do tamanho dos pontos de corrosão por pites. As amostras foram obtidas cortando-se as chapas em tamanhos de aproximadamente 5cm x 5cm e, posteriormente, foram limpas com toluol P.A. e álcool etílico P.A., sendo identificadas conforme exemplo: 430B.1, onde: 430 = Descrição do tipo do material da amostra conforme norma AISI; B = Primeira letra do tipo de acabamento superficial aplicado na amostra, neste caso Brilhante - os acabamentos superficiais utilizados foram: Rolled-on (R) e Brilhante (B); 1 = Etapa em que a amostra foi retirada da solução. No total, foram preparadas 6 amostras, sendo uma de cada tipo utilizada para cada etapa do ensaio, conforme descrito na Tabela 1. Tabela 1 Identificação das amostras. 430 Brilhante Amostra 430B.1 Amostra 430B.2 Amostra 430B Rolled-on Amostra 430R.1 Amostra 430R.2 Amostra 430R.3 Após o corte e a identificação das amostras, utilizou-se uma de cada tipo para ser imersa em béqueres contendo a solução de cloreto férrico, sendo mantidas separadas, a fim de evitar a corrosão pelo processo de pilha, ficando uma amostra de cada tipo no mesmo recipiente, conforme cada tempo de ensaio a ser realizado. Cada período de permanência descrito foi considerado uma etapa. O ensaio foi dividido em três etapas com diferentes tempos de imersão, com o intuito de comparar a perda de massa do mesmo material com o tempo de ensaio. Na Tabela 2, estão descritos os tempos de imersão em cada etapa. Tabela 2 Tempo de permanência para cada etapa em ensaio. ETAPA TEMPO DE PERMANÊNCIA (dias)

3 Após finalização do período de tempo em que cada amostra foi submetida, todas as amostras foram retiradas da solução, sendo em seguida lavadas, secas e repesadas em uma balança de precisão para avaliação de sua perda de massa em relação à massa inicial. Em seguida, foram feitas marcações em forma de quadrado com dimensões de 2 cm x 2 cm a partir do centro de cada amostra, com a finalidade de analisar a quantidade de pontos de corrosão por pite em relação à área superficial de 4 cm 2. Para as amostras que apresentaram poucos pites de corrosão, utilizou-se toda área da amostra de aproximadamente 25 cm 2 para a contagem dos pites. Por fim, os pontos de corrosão por pite foram observados ao microscópio ótico para avaliação de seu tamanho médio, por meio da medida de um pite típico que representa a amostra, e as imagens e medidas foram obtidas por software específico que comanda o capturador de imagens acoplado ao microscópio ótico. Resultados e Discussão As perdas de massa apresentadas nos ensaios de imersão em cada etapa estão apresentadas na Tabela 3 e graficamente na Figura 1. Tabela 3 Variações da massa das amostras após o ensaio de corrosão. ETAPA 1 6 DIAS ETAPA 2 10 DIAS ETAPA 3 14 DIAS Amostra MI(g) MF(g) MI(g) MF(g) MI(g) MF(g) 430 Brilhante 11, ,5033 6, , ,1425 4, , ,8786 5, Rolled-on 11, ,5089 2, , ,9838 5, , ,3332 4,0088 Figura 1 Perda de massa das amostras AISI 430 Brilhante (esquerda) e Rolled-on (direita) em cada etapa. Além da análise da perda de massa das amostras após os ensaios, também foram avaliados o tamanho e a quantidade de pontos de corrosão por pites em todas as amostras. O número de pites e o tamanho médio de cada amostra após cada etapa de ensaios estão descritas na Tabela 4. Tabela 4 Variações do nº pites das amostras após ensaio de corrosão. Material Etapa Área Avaliada Tamanho médio ( m) AISI 430 Rolled on Nº Pites 1 25 cm cm cm cm

4 AISI 430 Brilhante 2 25 cm cm Na sequência, nas Figuras 2 e 3, estão apresentados os corpos de prova após cada etapa nos respectivos períodos de permanência nos ensaios de imersão em solução de Cloreto Férrico (FeCl 3.6H 2O), conforme descrito. Estão apresentadas imagens do aspecto das amostras após ensaios de imersão, apresentando os pites médios típicos, cujas dimensões foram medidas por meio de sistema computacional para medidas atrelado ao sistema capturador de imagens. Figura 2 Aspecto das amostras 430R.1, R.2 e R.3 após ensaios de imersão em FeCl 3 em 6, 10 e 14 dias. Figura 3 Aspecto das amostras 430B.1, B.2 e B.3 após ensaios de imersão em FeCl 3 em 6, 10 e 14 dias. Nos aços AISI 430, observou-se quantidade de pites reduzida, principalmente nas amostras com acabamento brilhante, com baixíssima rugosidade superficial, indicando este como o principal fator para a ocorrência da corrosão por pites nestes aços. Estes resultados foram confirmados nos ensaios de tração realizados, uma vez que se observou maior perda nas propriedades mecânicas dos materiais que apresentaram maior ocorrência de pites de corrosão. Na obtenção da superfície do tipo rolled on, o processo ocorre por meio de uma leve deformação superficial causada nas últimas etapas pelos rolos de laminação a frio com relevo adequado, tornando a superfície com um efeito que se assemelha a uma superfície escovada. Somado a isso, esse efeito minimiza a remoção não uniforme das camadas protetivas de apassivação ocasionadas pelo escovamento, o que pode ocasionar várias regiões catódicas e anódicas próximas, favorecendo a formação de muitos pites (RAMANATHAN, 2013), o que não foi observado neste caso, por outro lado, apresentaram pontos de grande profundidade, chegando a furar a amostra, mostrando a maior susceptibilidade dessas regiões à corrosão. As medidas da perda de massa apresentaram resultados oscilantes para algumas amostras no caso dos aços AISI 430, não sendo diretamente proporcionais ao tempo de exposição em alguns os casos. Isso ocorreu em casos em que houve intensificação no processo de corrosão por área onde a amostra apresentou intenso processo de corrosão a partir de suas bordas. O corte pode ter causado além de uma deformação localizada, a exposição dessa região de corte que não apresentou a camada apassivada adequada e que assim se tornaram as regiões anódicas (RAMANATHAN, 2013), fazendo com que o processo nessas regiões fosse intenso. Esse mecanismo foi o preferencial para os aços inox 430 com acabamento brilhante, dada a uniformidade desses acabamentos superficiais que minimizam não só heterogeneidades, como ainda áreas distintas anódicas e catódicas.

5 Conclusão Os resultados mostraram que o acabamento superficial tem influência decisiva no favorecimento de ocorrência de corrosão por pites e mesmo dos mecanismos de corrosão favoráveis conforme as características do acabamento superficial. A composição química também teve um importante papel no mecanismo de corrosão predominante, visto o desenvolvimento de diferentes mecanismos de corrosão nos aços inox AISI 430, onde predominou a corrosão por pites nos dois tipos de acabamentos, com o predomínio de corrosão a partir das bordas. O estudo dos mecanismos de corrosão deverá ser realizado protegendo-se as bordas das amostras, para observação se essa tendência de baixa ocorrência de formação de pites predomina. De forma geral, os resultados de perda de massa foram coerentes, mostrando que houve perda de massa similar para os aços inox 430; no entanto, houve maior perda de massa no inox 430 brilhante a partir das bordas, se comparado ao inox 430 rolled on, e que não apresenta uma condição controlada, fazendo com que a intensidade possa ser variada, conforme as características anódicas causadas pelo corte da amostra, visto que estes materiais não possuem na composição elementos estabilizantes como o nióbio ou titânio (PIPESYSTEM, 2013). Referências APERAM. Disponível em:< Acessado em 20 de fev. de ARCELLORMITTAL DO BRASIL. Disponível em: < Acesso em: 20 mai COLPAERT, H.. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 3. ed. São Paulo: Blücher, GUY, A. G.. Ciência dos materiais. Trad. José Roberto G. da Silva. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, NÚCLEO DE ESTUDO EM AÇOS INOX. Disponível em: Especifica.pdf. Acessado em 31 de mar. de PIPESYSTEM. Disponível em: < Tecnicos/Aco Inox/body aco inox.html>. Acessado em 02 de mai. de RAMANATHAN, L. V.. Corrosão e seu Controle. 3. ed. São Paulo: Hemus, 2013.