Aços Inoxidáveis Duplex Visão geral: da história à metalurgia física

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1 Aços Inoxidáveis Duplex Visão geral: da história à metalurgia física Daniel João Generoso 1 Keli Vanessa Salvador Damin 2,3 1 Instituto Federal de Santa Catarina 2 Programa de Pós graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina 3 Metalúrgca Spillere Ltda RESUMO Uma das principais buscas no setor metalúrgico é o controle da corrosão. O desenvolvimento dos aços inoxidáveis significou um grande avanço na fabricação de materiais resistentes à corrosão. Dentre os aços inoxidáveis desenvolvidos, estão os aços inoxidáveis duplex (AID). O AIDs são aços de baixo teor de carbono, ligados principalmente ao cromo, níquel e molibdênio, que possuem composição balanceada de modo a se obter uma microestrutura mista com frações volumétricas aproximadamente iguais de ferrita e austenita. Esta microestrutura faz com que este aço apresente uma combinação favorável das propriedades dos aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos, conferindo-lhes uma elevada resistência à corrosão sob tensão se comparados com os aços inoxidáveis austeníticos e uma maior ductilidade do que os aços inoxidáveis ferríticos. O presente trabalho apresenta uma visão geral sobre os aços inoxidáveis duplex, desde o contexto histórico, processos de fabricação, classificação, passando pelas características físicas, mecânicas e metalúrgicas e finalizando com as aplicações no qual este material é submetido. Palavras-chaves: aços inoxidáveis duplex, metalurgia, resistência à corrosão, contexto histórico. 1 INTRODUÇÃO A constante necessidade do ser humano de buscar soluções aos mais diversos inconvenientes gerados na aplicação dos materiais o fez evoluir. O reflexo desta evolução é facilmente identificado nos materiais e tecnologias que nos cercam. Dentro do setor metalúrgico, uma das principais buscas é o controle da corrosão. A aplicação de revestimentos protetores, como tintas e revestimentos metálicos, é uma alternativa bastante difundida, entretanto, para algumas situações, a aplicação de desses revestimentos não é economicamente viável e, além disso, não oferecem a proteção suficiente. O desenvolvimento dos aços inoxidáveis significou um grande avanço na fabricação de materiais resistentes à corrosão. Os aços inoxidáveis são aços de alta liga, cujas bases são os sistemas Fe-Cr, Fe-Cr-C e Fe-Cr-Ni, contendo no mínimo 10,5% de cromo em solução sólida de modo que quando expostos a atmosfera contendo oxigênio formam uma camada passiva de óxidos que impede o contato do metal base com a atmosfera agressiva [1,2]. Figura 1: Representação de camada passivada

2 2 Fonte: [21] Há uma ampla variedade de aços inoxidáveis com níveis progressivos de resistência à corrosão, resistência ao calor e resistência mecânica. Estas propriedades são resultado da adição controlada de elementos de liga, que originam atributos específicos com relação à resistência mecânica e a possibilidade de resistir a diferentes ambientes [1]. Diferentemente de outros materiais, cuja classificação é feita com base na composição química, nos aços inoxidáveis a classificação é feita de acordo com a microestrutura presente [3]. Desta forma os aços inoxidáveis podem ser classificados em cinco famílias: ferríticos, martensíticos, austeníticos, endurecíveis por precipitação e duplex. Nos aços inoxidáveis ferríticos o principal elemento de liga é o cromo, com teores típicos entre 12 e 17%, teor de carbono baixo e estrutura cristalina cúbica de corpo centrado. Os aços inoxidáveis austeníticos são os maiores, em termos de número de ligas e de utilização [1]. São ligas não-magnéticas de ferro-cromo-níquel, com baixo teor de carbono. Os martensíticos são ligas de ferro-cromo, contendo de 12 a 14% de cromo, e com uma concentração de carbono que permite a transformação de ferrita em austenita e da austenita em martensita durante o tratamento térmico de têmpera. Estes aços são resistentes à corrosão somente na condição de temperados [2]. Os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação são ligas de ferro, cromo (12 a 17%), níquel (4 a 8%) e molibdênio (0 a 2%) contendo adições de Al, Cu, Ti e /ou Nb. Estas ligas primeiramente são solubilizadas e depois sofrem o tratamento de envelhecimento que permite a precipitação de compostos intermetálicos que endurecem o material [4]. Os aços inoxidáveis duplex (AID) são aços de baixo teor de carbono, ligados principalmente ao cromo (18 a 27%), níquel (4 a 7%) e molibdênio (0 a 4%), que possuem composição balanceada de modo a se obter uma microestrutura mista com frações volumétricas aproximadamente iguais de ferrita e austenita [4, 5, 6,7]. Esta microestrutura mista faz com que este aço apresente uma combinação favorável das propriedades dos aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos, conferindo-lhes uma elevada resistência à corrosão sob tensão se comparados com os aços inoxidáveis austeníticos e uma maior ductilidade do que os aços inoxidáveis ferríticos. A sua tenacidade situa-se entre a dos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos, além de apresentarem uma elevada tensão de escoamento que permite a fabricação de componentes de paredes finas com alta resistência mecânica, possibilitando uma redução da quantidade de material e de tempos de soldagem [4, 8, 9]. Neste trabalho, serão abordadas as características, aplicações e processamento dos aços inoxidáveis duplex. 2 HISTÓRIA A primeira referência sobre aço inoxidável duplex surgiu em 1927 quando Bain e Griffith relataram seus resultados em um sistema Fe-Cr-Ni e mencionaram a existência de um campo compreendendo duas fases: austenita e ferrita [20]. Na década de 30, na companhia

3 3 francesa Jacob Holtzer, um erro na adição de materiais de liga no processo de fabricação de aço inox do tipo 18% Cr 9% Ni 2,5% Mo resultou numa composição química contendo 20% Cr 8% Ni 2,5% Mo, que promoveu uma alta fração volumétrica de ferrita numa matriz austenítica [20]. O material foi patenteado em A Suécia realizava pesquisas e produções industriais de aços duplex paralelamente (período entre ). Registros datando esta mesma época foram encontrados nos Estados Unidos descrevendo aços inoxidáveis austeníticos contendo grandes frações volumétricas de ferrita. Isto indica que essa nova família de aços inoxidáveis foi estudada, patenteada e comercializada simultaneamente na França, Suécia e Estados Unidos [17]. Em 1937, na França, foram patenteados os aços inoxidáveis duplex, sob a denominação de "Novas Ligas Inoxidáveis" contendo cobre como elemento de liga. A adição de cobre melhoraria a resistência à corrosão em muitos meios agressivos [17]. Já em 1940, os aços inoxidáveis duplex contendo cobre como elemento de liga receberam também molibdênio a sua composição, descrevendo um novo processo que envolvia tratamento térmico na faixa de 400 a 500 o C e possibilitava o endurecimento do material sem afetar sua resistência à corrosão ou causar fragilidade [17]. A Compagnie des Ateliers et Forges de La Loire desenvolveu o aço denominado UR50 com uma estrutura bifásica, em que o alto valor para o limite de escoamento (maior que 400MPa) e excelente resistência à corrosão fez dele o principal candidato para aplicações em campos tais como produção de sal, refinamento de petróleo, indústrias alimentícia, indústrias de papel e celulose, indústrias farmacêuticas, entre outras [17]. Em 1947 a marinha francesa adotou como padrão para fabricação de seus navios uma liga de inox duplex denominada de UR50 que trazia na composição 21% de Cr, 7% de Ni, 2,5% de Mo, 1,5% de Cu e 0,07% de N [17, 20]. Nessa mesma época, foi desenvolvido também um aço inoxidável duplex, de nome comercial URANUS CH, com um teor de nitrogênio em torno de 0,2% em peso e com um limite de escoamento da ordem de 530MPa na condição solubilizada, devido ao efeito de endurecimento causado pelo nitrogênio e carbono. Como não era possível manter controle preciso sobre teores de oxigênio, enxofre e carbono, o produto final, principalmente produtos planos apresentavam quantidades elevadas de trincas [17, 20]. De 1950 a 1970, foram realizados extensivos estudos sobre trabalhabilidade a quente, soldabilidade e resistência à corrosão dos aços inoxidáveis duplex, e sobre a resposta estrutural à tratamentos térmicos e termomecânicos [17]. A introdução dos processos de refinamento VOD (Vacuum Oxygen Decarburisation) e AOD (Argon Oxygen Decarburisation) nos anos 70 possibilitou o controle dos níveis de elementos residuais tais como oxigênio, enxofre, carbono e outros e com isso permitiu assegurar faixas composicionais estreitas e dessa forma ter controle sobre as frações de ferrita e austenita [17, 20]. Desde então e até década de 80, o desenvolvimento dos duplex deu-se muito rapidamente. Os melhoramentos aplicados aos duplex devem-se, essencialmente, à necessidade de melhorar a sua resistência à corrosão, a sua vazabilidade e mesmo a sua soldabilidade. 3 ASPECTOS GERAIS 3.1 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO O aço inoxidável duplex é basicamente produzido pela fusão da matéria-prima em forno elétrico a arco (FEA). Devido ao fato do FEA ser inapropriado para diminuir o teor de carbono do banho até o nível exigido pelo aço inoxidável, após a fusão o aço líquido é vazado

4 4 para uma cuba de refino. Este refino pode ser obtido por meio dos processos AOD e VOD. Ambos os processos tem como objetivo promover a oxidação seletiva do carbono através de uma injeção de uma mistura dos gases argônio e oxigênio (processo AOD), ou somente de oxigênio (processo VOD) [11, 12]. Esta é a etapa mais crítica no processo de fabricação, isto porque a descarburação ocorre por meio da injeção de oxigênio no banho metálico que reage com o carbono formando CO (C + O = CO) e sai do líquido reduzindo o teor de carbono do banho, porém o oxigênio também pode reagir com o Cr para formar um óxido estável através da reação 2Cr + 3O = Cr 2 O 3, provocando a perda de cromo para a escória [12]. 3.2 CLASSIFICAÇÃO A classificação dos aços inoxidáveis duplex (AID) pode ser feita de acordo com a sua composição química: Nome comum 1) Aços inoxidáveis dúplex de baixa liga: é a classe mais econômica dos duplex por não possuir molibdênio e menores teores de liga. Exemplo: SAF 2304 [10]. 2) Aços inoxidáveis dúplex de média liga: apresentam resistência à corrosão superior aos aços inoxidáveis austeníticos comuns. É a classe mais utilizada dentre os duplex estando entre eles o SAF 2205 [10]. 3) Aços inoxidáveis dúplex de alta liga: também são conhecidos como aços inoxidáveis superduplex, dentre eles o mais comum é o SAF Apresentam resistência à corrosão similar aos superausteníticos que possuem entre 5 e 6% de molibdênio [10]. A Tabela 1 apresenta a composição química dos AID mais comuns. Tabela 1 - Composições típicas (%) dos aços inoxidáveis duplex mais comuns W. Nr. UNS C máx. Cr Ni Mo N Outros (EM) Não AISI329 S , ,5-5,0 1-2 esp. - 3RE60 S , ,3-5,2 2,5-3 0,05-0,1-21, S ,03 24,5 3-5,5 0,05-0,6 0,05-0, S , ,5-6,5 2,5-3,5 0,1-0,22 - F55 S , ,2-0,3 Cu=0,7 W=0, S , ,2-0,3 Cu=0,5 Fonte: [4]. 4 METALURGIA DOS AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX Os aços inoxidáveis duplex são baseados no sistema Fe-Ni-Cr. As composições químicas destes aços são ajustadas de tal modo que a microestrutura final do metal consiste em frações volumétricas praticamente iguais de ferrita e austenita [11]. A microestrutura duplex pode ser obtida através do balanceamento dos elementos de liga e de tratamento térmico ou termomecânico. O balanceamento dos elementos de liga, nos aços inoxidáveis

5 5 dúplex tem, por objetivo, controlar os teores de elementos estabilizadores de austenita (gamagênicos), tais como níquel, carbono, nitrogênio e de elementos estabilizadores da ferrita (alfagênicos), cromo, molibdênio e silício. Esses elementos constituem a composição química dos duplex. A figura 2 apresenta uma secção isotérmica (650ºC) do diagrama ternário que poderá revelar as fases presentes neste sistema quando considerados apenas os três elementos puros Fe-Cr-Ni [9]. Basicamente, são encontradas quatro fases no sistema; austenita (γ) com estrutura CFC, ferrita α e α` (ricas em Cr) ambas com estrutura CCC e fase sigma (σ), fase intermetálica não magnética com estrutura tetragonal [9]. Figura 2: Isoterma do diagrama Fe-Cr-Ni à 650 o C Fonte: [13] O ajuste da composição química para obter uma microestrutura bifásica pode ser feita a partir dos conceitos de cromo e níquel equivalentes, inicialmente propostos por Schaeffler e aprimorados por De Long [6]. Na década de 50, Schaeffler desenvolveu um diagrama, figura 3, que relaciona a composição química do aço inoxidável com a microestrutura obtida. Desta forma, aplicando os critérios de cromo e níquel equivalente obtém-se as estruturas presentes nos aços à temperatura ambiente [6]. Define-se cromo equivalente como o conjunto de elementos que estabilizam a fase ferrita e, de forma análoga, o níquel equivalente como o conjunto de elementos que estabilizam a fase austenítica [6, 9]. Cr eq = %Cr + %Mo + 1,5 x %Si + 0,5 x Nb Ni eq = %Ni + 30 x (%C + %N) + 0,5 x Mn Figura 3: Diagrama de Schaeffler

6 6 Fonte: [11] 4.1 EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA A seguir serão descritas as principais funções dos elementos presentes num aço inoxidável duplex: Cromo: é o principal elemento responsável pela a resistência à oxidação devido à formação de um filme passivante quando em contato com a atmosfera. A velocidade no qual é formado o filme depende do teor em cromo [9]. Para se formar um filme passivante estável o cromo deve estar presente em um percentual mínimo de 10,5% [6]. A figura 4 ilustra a influência do cromo na resistência a corrosão. Figura 4: Efeito do teor crescente de Cr na resistência à corrosão atmosférica de ligas Fe-Cr Fonte: [6]. O cromo aumenta ainda a resistência mecânica e à fluência. No entanto, é um forte promotor da fase sigma (σ) [9], um composto de estrutura tetragonal, duro e frágil. A fase sigma forma-se no contorno de grão, removendo cromo dessa região, diminuindo resistência à corrosão intergranular. A sua transformação, no equilíbrio, ocorre na faixa de temperatura entre 820 e 475 o C, figura 5. Uma das formas de evitar a formação da fase sigma seria o resfriamento rápido pela faixa de temperatura de transformação [3]. Figura 5: Diagrama de equilíbrio Fe-Cr

7 7 Fonte: [11]. Níquel: favorece a formação da austenita. Em associação ao cromo melhora a resistência à corrosão do aço inoxidável. Além disso, o níquel exerce uma importante ação nas ligas com elevados teores de cromo, sobre a zona de estabilidade da fase sigma, provocando seu deslocamento até regiões com menores quantidades de cromo [6]. Molibdênio: age como estabilizador da ferrita aumenta a passividade e a resistência química dos aços inoxidáveis, sobretudo na presença de cloretos, à qual a passividade do cromo é pouco estável [6]. Similar ao cromo, também é um forte formador da fase sigma [9]. Melhora a resistência à corrosão por pites [11]. Nitrogênio: geralmente adicionado como um elemento de liga a fim de acelerar a formação da austenita e estabilizá-la a altas temperaturas, aumenta a resistência à corrosão por pites, a resistência mecânica, a tenacidade e retarda a cinética de precipitação da fase sigma [6, 11]. Contudo deve-se tomar cuidado para não ultrapassar a solubilidade do nitrogênio em ligas Fe-Cr-Ni (Figura 6), pois pode causar porosidades no material. Figura 6: Solubilidade do N em ligas Fe-Cr-Ni no estado líquido a 1600 C Fonte: [14].

8 8 Carbono: é um elemento estabilizador da fase austenita da mesma forma que o nitrogênio. A figura 7 mostra o efeito austenitizante de ambos os elementos num diagrama Fe- Cr-Ni. Figura 7: O efeito austenitizante do N e do C através dos diagramas isotérmicos a 1200 o C Fonte: [14]. 4.2 MICROESTRUTURA Como já dito anteriormente, os AID apresentam uma microestrutura bifásica, composta de ferrita e austenita, mas para os AID, obtidos pelo processo de fundição em moldes de areia, torna-se praticamente impossível evitar a precipitação da fase sigma durante a solidificação, devido à baixa velocidade de resfriamento. Contudo é possível minimizar a sua fração volumétrica na microestrutura através de conceitos metalúrgicos e do conhecimento sobre os efeitos de cada elemento químico na cinética de precipitação desses intermetálicos [17]. A figura 8 mostra a uma estrutura típica dos aços inoxidáveis duplex. Figura 8: Microestrutura típica de um aço inoxidável duplex SAF2205, aumento de 400X Fonte: [10]. O tratamento térmico de solubilização, seguido por resfriamento em água, promove a dissolução da fase sigma e de outros intermetálicos desde que seja executado adequadamente,

9 9 pois se trata de difusão atômica, sendo em função de duas variáveis: tempo e temperatura [17]. A temperatura de solubilização para a maior parte dos AID está dentro da faixa de 1000 a 1150ºC [15]. A maioria dos AID solidifica na forma ferrítica e dependem da transformação de estado sólido para se transformarem parcialmente em austenita. Esta transformação está intimamente ligada à composição química e ao tempo e temperatura de difusão [9,18]. A figura 9 evidencia isto num diagrama psedo-binário para uma liga Fe-Cr-Ni, com teores fixos de Fe, onde observa-se que o primeiro sólido formado é a ferrita delta. [11]. Figura 9: Secção psedo-binária do diagrama ternário Fe-Cr-Ni, com (a) 70% de Fe e (b) 60% de Fe Fonte: [11]. Em temperaturas abaixo de 1000ºC os aços inoxidáveis duplex não são estáveis e vários compostos podem se formar [15]. Como pode-se observar na figura 10, as regiões de precipitação estão claramente relacionadas às adições de molibdênio, cromo e tungstênio. Estes elementos tornam os aços mais propensos a transformar a ferrita em fases intermetálicas (sigma-σ e chi-χ), nitretos, carbonetos e entre outros [18].

10 10 Figura 10: Precipitações de fases típicas que podem ocorrer em aços duplex Fonte: [18] Uma das transformações mais populares é a decomposição espinoidal da ferrita em α. Esta decomposição consiste na separação da ferrita em teores baixo e alto de cromo em uma escala muito pequena. Esta transformação acontece principalmente entre 475 e 280 C. Observa-se também um endurecimento subsequente e a fragilização da ferrita [18]. A fase sigma apresenta elevada dureza (chegando a 940HV ou 68HRC) e se forma principalmente devido a exposições em temperaturas de 700ºC a 900ºC [16]. A fase sigma precipita nas interfaces ferrita/austenita e cresce em direção à ferrita, que fornece elementos de liga (cromo e molibdênio) para sua formação. A presença dessa fase deteriora a tenacidade ao impacto e por ser rica em cromo (30% em peso) e molibdênio (8% em peso) diminui a resistência à corrosão nas adjacências desde precipitado [17]. A figura 11 mostra um AID com tratamento térmico de precipitação de fase σ a 700ºC durante aproximadamente 4 horas [9]. Figura 11: AID com precipitação de fase sigma na interface austenita-ferrita Fonte: [9]. Outra fase intermetálica é a Chi. Ela é rica em cromo e molibdênio, sendo uma fase indesejável por ser frágil e apresentar efeitos nocivos sobre as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão [19]. 4.3 PROPRIEDADES MECÂNICAS

11 11 Os AIDs apresentam comportamento superplástico, indicado pelas grandes e uniformes deformações às quais podem ser sujeitos sem a formação de estricção em temperaturas próximas à metade da temperatura de fusão dos mesmos. A superplasticidade estrutural é causada pela presença de uma estrutura muito refinada, obtida durante a transformação de parte da fase ferrítica para a combinação de estrutura austenítica/ferrítica [23]. A microestrutura de um aço inoxidável duplex está representada na figura 8. A combinação entre os elevados valores de alongamento da austenita com o elevado limite de escoamento da ferrita nos AIDs forma um conjunto de notáveis propriedades mecânicas. Os aços inoxidáveis duplex apresentam elevado limite de escoamento, na ordem de duas vezes o valor dos aços austeníticos. Além disso, apresenta um alongamento mínimo em torno de 25%. O comportamento mecânico dos aços inoxidáveis duplex está intimamente relacionado com a característica de cada fase, por isso o balanceamento entre as frações volumétricas de austenita e ferrita deve estar próximo de 50% para cada uma das fases, a fim de se maximizar as propriedades mecânicas [10]. A Tabela 2 compara as propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis de microestrutura duplex com os aços inoxidáveis austeníticos [10]. Tabela 2: Comparação entre as propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis de microestrutura duplex com as ligas austeníticas Fonte: [10] 4.4 PROPRIEDADES FÍSICAS Os AID apresentam menores coeficientes de expansão térmica, similares ao dos aços inoxidáveis ferríticos, o que os tornam aconselháveis para uso em condições de ciclos térmicos, em temperaturas de aplicação menores do que 300. A condutividade térmica é maior do que nos aços inoxidáveis austeníticos, a qual, em conjunto com a baixa expansão térmica, os torna bons candidatos à utilização em trocadores de calor. São fortemente magnéticos devido à presença de ferrita [21]. 4.5 SOLDABILIDADE Nos aços inoxidáveis duplex a presença de duas fases pode dificultar que estas fases sejam mantidas pelo efeito dos ciclos térmicos de soldagem. Nos ciclos térmicos, a temperatura varia desde a zona de fusão onde ocorrem fenômenos durante a solidificação até o metal adjacente à solda na zona afetada pelo calor onde ocorrem transformações no estado sólido. As propriedades da solda dependem da composição química, do procedimento e processo de soldagem e do balanço entre a austenita e a ferrita na microestrutura. Este balanço pode ser ajustado pela alteração da composição química do metal de adição e pelo controle da temperatura durante a soldagem. O principal objetivo quando aços inoxidáveis são unidos por

12 12 soldagem é manter sua resistência à corrosão na zona fundida (ZF) e na zona termicamente afetada [22]. Os AIDs apresentam boa soldabilidade, desde que parâmetros de soldagem e especificação de materiais de adição sejam obedecidos. Em particular, um resfriamento muito rápido potencializa um teor muito elevado de ferrita e a precipitação de nitretos de cromo na ZTA e ZF, o que prejudica a tenacidade e a resistência a corrosão da solda. Por outro lado, um resfriamento muito lento e a manutenção por tempos longos a temperaturas entre cerca de 1000 e 600 C pode levar a precipitação de compostos intermetálicos que também prejudicam as propriedades mecânicas e químicas da região soldada [22]. 4.6 RESISTÊNCIA À CORROSÃO A resistência à corrosão dos AIDs é promovida pela existência de uma película passivante muito aderente que protege a superfície do aço no ambiente a que estiver exposto [9,10]. Essa propriedade está relacionada, principalmente, aos elementos de liga, embora fatores como tamanho de grão, distribuição e morfologia de inclusões, precipitação de fases e qualidade da superfície também exerçam influência [10]. Dentre os mecanismos de corrosão mais comuns está a corrosão por pites. Nos aços inoxidáveis a susceptibilidade à corrosão por pites pode ser relacionada com o índice PRE (pitting resistance equivalent) baseando-se unicamente na composição química do material de acordo com a equação [9,10]: PRE = %Cr x (%Mo) + 16 x (%N) Outros autores ainda propõem mudanças no cálculo do índice PRE, levando em consideração o efeito de outros elementos sobre a resistência à corrosão. A figura 12 compara os valores típicos de PRE dos AID e dos demais aços inoxidáveis. Figura 12: Valores de PRE para diversos aços inoxidáveis Fonte: [18]. Devido ao fato dos AID serem formados por duas fases com composições diferentes, o PRE global destes aços não tem grande significado, devendo-se então procurar o PRE de cada fase. A fase que apresentar o menor PRE será a que determinará o comportamento do material [9,10].

13 13 A corrosão intergranular também pode ocorrer num AID devido a precipitação da fase sigma que, por ser rica em cromo, empobrece de cromo a região onde o precipitado se formou (contorno de grão). 5 APLICAÇÕES Os aços inoxidáveis duplex foram desenvolvidos para atender às necessidades da indústria química e petroquímica, que necessitam de materiais mais resistentes que os aços inoxidáveis comuns, tanto aos meios corrosivos, quanto às altas temperaturas e pressões [21]. Os aços inoxidáveis duplex surgiram da necessidade de uso em situações onde exige-se, além de resistência à corrosão, uma boa resistência mecânica, alta tenacidade e ductilidade, combinando assim as qualidades dos aços ferríticos e austeníticos. Tem aplicação na indústria: Química: vasos de pressão, trocadores de calor, reatores, bombas, tanques de produtos químicos. De óleo e gás: resfriadores, blocos de pressão, bloco de válvulas. Petroquímica: reatores tubulares com revestimento de aço carbono, unidades de dessanilização e destilação, carcaças de bombas de dessulfuração, tubulação para meios contendo Cl e Hcl. Papel e celulose: Digestores, pré-aquecedores, evaporadores, equipamentos de branqueamento contendo cloretos. Nuclear: Sistemas de recirculação e refrigeração. Outra importante área de aplicação dos duplex é a da indústria naval, em que uma Figura 13: Encaixe de tubulações usados na indústria offshore e tubulações Fonte: [20] grande parte dos navios cisterna é construída para o transporte de produtos químicos variados. Estes produtos são frequentemente corrosivos o que exige uma enorme preocupação na escolha do material de construção a ser empregado [9]. 6 CONCLUSÃO Os AIDs são basicamente produzidos pela fusão da matéria- prima em forno elétrico a arco (FEA). Devido ao fato do FEA ser inapropriado para diminuir o teor de carbono do banho até o nível exigido pelo aço inoxidável, após a fusão o aço líquido é vazado para uma cuba de refino. Este refino pode ser obtido por meio dos processos AOD e VOD. Os aços inoxidáveis duplex combinam elevada resistência mecânica e resistência à corrosão. Esta característica é obtida em uma microestrutura bifásica, composta de ferrita e austenita e combina as melhores propriedades de ambas as fases como imunidade à corrosão sob tensão e boa soldabilidade.

14 14 Foram desenvolvidos como alternativa aos aços inoxidáveis austeníticos para aplicações onde estes não obtêm desempenhos satisfatórios como, por exemplo, em meios contendo cloretos ou em situações que se requerem elevadas propriedades de resistência mecânica e de resistência à corrosão por pites, como na indústria petroquímica. REFERÊNCIAS [1] INOX, Núcleo. Coletânea de informações técnicas: aço inoxidável. 4 p. [2] CARBÓ, H. M. Aços inoxidáveis: aplicações e especificações. ArcelorMittal Inox Brasil p. [3] NINÕ, C. E. Uso dos diagramas de fases para a compreensão da metalurgia da soldagem dos aços inoxidáveis. Florianópolis, Digitalizado [Notas de sala de aula da disciplina de Soldagem de Aços Inoxidáveis e Metais Especiais]. [4] SILVA, A. L.V. da C.; MEI, P. R. Aços e ligas especiais. 2ª ed. São Paulo: Edgard Blücher, p. [5] DAVIS, J.R. Metals Handbook. ASM International. 10ª ed. EUA, v p. [6] OIYE, L. E. Microdureza de fase sigma em aço inoxidável dúplex SAF São Bernardo do Campo. São Bernardo do Campo p. Projeto de iniciação científica, Departamento de Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia Industrial. [7] ZHONG, H.; Chen, X.; Zhai Q. et al. Effect of cooling rate on solidification structure and linear contraction of a duplex stainless steel. Research & Development: v.9, n p [8] PINEDO, C. E., Tschiptschin, A. P. Low temperature plasma carburizing of AISI 316L austenitic stainless steel and AISI F51 duplex stainless steel. Escola Minas: v. 2, n p [9] SILVA, J. S. C. L. Influência da precipitação de fase σ na resistência à corrosão e nas propriedades mecânicas de um aço vazado inoxidável duplex GX2CrNiMoCuN Miemm Monografia - Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. [10] SENATORE, M., Finzetto, L., Perea, E. Estudo comparativo entre os aços inoxidáveis dúplex e os inoxidáveis AISI 304L/316L. Escola Minas: v. 1, n p [11] LIPPOLD, J.C.; Kotecki, D.J. Welding Metallurgy and Weldability of Stainless Steels. USA: Wiley Intersciece p. [12] OLIVEIRA, R. G. Produção e reciclagem de aços inoxidáveis. Rio de Janeiro Monografia - Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Universidade Federal do Rio de Janeiro. [13] RAYNOR, G.V.; RIVLIN, V.G. Phase Equilibria in Iron Ternary Alloys. Londres: The

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