14/04/2026
Definição de aço inoxidável
Aço inoxidável é um nome geral para aços inoxidáveis e resistentes a ácidos.
Aço inoxidável: Um aço que não sofre corrosão em ambientes levemente corrosivos, como atmosfera e água doce.
Aço resistente a ácidos: Aço que resiste à corrosão em ambientes corrosivos agressivos, como ácidos, álcalis, sais e água do mar.
Classificação de aço inoxidável
As qualidades, composição química e propriedades do aço inoxidável são variadas. Os métodos de classificação mais comuns baseiam-se principalmente na composição química básica, microestrutura do aço e uma combinação de ambos.
1.Classificação por composição química principal
O mais comum é a divisão do aço inoxidável de acordo com os elementos químicos em dois grupos principais: aços inoxidáveis cromo e cromo-níquel.
(1).Cromo
Se o principal elemento de liga em um aço que não seja o ferro for o cromo, o aço inoxidável será chamado de aço inoxidável com cromo.
(2).Cromo-níquel
Se os principais elementos de liga do aço, além do ferro, são o cromo e o níquel, esse aço inoxidável é denominado aço inoxidável cromo-níquel.
2.Classificação de acordo com a microestrutura do aço
A microestrutura do aço refere-se às características da estrutura cristalina e microestrutura do aço. Com base em sua microestrutura, os aços inoxidáveis são divididos principalmente em cinco categorias: aços inoxidáveis ferríticos, austeníticos, martensíticos, duplex (duas fases) e endurecidos por precipitação.
(1).Aço inoxidável ferrítico
O aço inoxidável ferrítico é um aço com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, teor de carbono ≤ 0,20%, teor de cromo na faixa de 10,5% a 32%, mantendo uma estrutura ferrítica em temperaturas altas e ambientes. Este tipo de aço inoxidável não é endurecido por tratamento térmico.
Dependendo do teor de cromo, os aços inoxidáveis ferríticos são divididos em baixo teor de cromo (teor de cromo de 10,5% a 15,0%), cromo médio (teor de cromo de 16% a 22%) e alto teor de cromo (teor de cromo de 23% a 32%). O aço inoxidável ferrítico é uma das três principais classes de aços inoxidáveis, que surgiram quase simultaneamente com os aços martensíticos e austeníticos no início do século XX. Em termos de volume de produção, o aço inoxidável ferrítico perde apenas para os aços austeníticos cromo-níquel: na produção global de aço inoxidável, a participação do aço ferrítico costuma ser de cerca de 30%. O aço inoxidável ferrítico é caracterizado por altos volumes de produção, ampla gama de aplicações e excelentes propriedades gerais em seções finas. Como esses aços não contêm níquel ou apenas alguns tipos contêm uma pequena quantidade dele, seu custo e preço são relativamente baixos, o que os torna a classe mais importante de aços inoxidáveis com liga moderada de níquel.
Até as décadas de 1950 e 1960, os aços inoxidáveis ferríticos tradicionais, fundidos em fornos elétricos a arco sem refino secundário, apresentavam níveis normais de carbono e nitrogênio, cuja redução posterior era extremamente difícil. Desde a década de 1960, os avanços tecnológicos na produção de aço inoxidável e o uso de processos de refino secundário, como AOD e VOD, levaram ao desenvolvimento de aços inoxidáveis ferríticos modernos com baixo e ultrabaixo teor de carbono e nitrogênio, que superaram amplamente e abordaram com sucesso uma série de desvantagens dos aços ferríticos tradicionais. Sua produção aumentou e seu escopo está em constante expansão.
(2).Aço inoxidável austenítico
O aço inoxidável austenítico mantém sua estrutura austenítica em temperaturas altas e ambientes sem sofrer transformações estruturais. Portanto, o aço inoxidável austenítico também se refere a aços que não podem ser reforçados por tratamento térmico. Porém, devido à sua tendência ao endurecimento por deformação (endurecimento), sua resistência pode ser aumentada pela deformação plástica a frio. A baixa resistência desses aços no estado temperado já foi considerada uma das principais desvantagens dos aços inoxidáveis austeníticos.
Para resolver o problema da corrosão intergranular no estado sensibilizado e melhorar a resistência à corrosão, foram desenvolvidos aços inoxidáveis austeníticos de carbono ultrabaixo, normalmente com um teor de carbono ≤ 0,03%. À medida que a resistência à corrosão aumenta, a resistência desse aço diminui ligeiramente. Desde a década de 1970, os aços inoxidáveis austeníticos estão disponíveis com teor de nitrogênio controlado (teor de nitrogênio residual no aço dentro dos limites padrão, por exemplo, [N] ≤ 0,10% ou [N] ≤ 0,12%) ou liga de nitrogênio (quantidade máxima de nitrogênio que pode ser introduzido no aço à pressão atmosférica, por exemplo, ≤ 0,40% ou ≤ 0,40%) 0,50%), o que permite atingir uma resistência suficientemente elevada devido ao reforço da solução sólida com nitrogênio. E os aços inoxidáveis austeníticos com alto teor de nitrogênio produzidos por injeção de nitrogênio de alta pressão (a quantidade de nitrogênio introduzida sob pressão, ou seja, [N]> 0,4% ou ≥ 0,5%) têm resistência extremamente alta e excelente tenacidade à fratura. A combinação de reforço com solução sólida de nitrogênio e endurecimento por deformação permitiu que alguns aços inoxidáveis austeníticos entrassem na categoria de aços inoxidáveis de alta resistência.
O aço inoxidável austenítico cromo-níquel, entre as cinco principais classes de aços inoxidáveis existentes, possui as melhores propriedades complexas, possui o maior número de classes, possui a gama e especificações mais completas, o escopo mais amplo, desenvolve-se no ritmo mais rápido, é produzido nos maiores volumes e cobre a mais ampla esfera de consumo. Globalmente e nos principais países produtores de aço inoxidável, a participação do aço inoxidável austenítico cromo-níquel normalmente representa mais de 50% a 60% da produção total de aço inoxidável.
Dado que o níquel é um elemento escasso e caro, a sua escassez é especialmente aguda em tempos de guerra. Introduzidos na década de 1940, os aços inoxidáveis austeníticos padrão cromo-manganês que substituem o níquel por manganês e nitrogênio (série americana AISI 200), apesar de um longo período de desenvolvimento, têm escopo estreito e baixo volume de produção; nos Estados Unidos, a sua produção anual representa apenas uma pequena percentagem da produção total de aço inoxidável. Nos últimos anos, o surgimento de aços inoxidáveis austeníticos de cromo-manganês com alto teor de nitrogênio, alta resistência e ultra-alta resistência, bem como o progresso na pesquisa de manganês com alto teor de nitrogênio livre.
(3) Aço inoxidável martensítico
O aço inoxidável martensítico é uma classe de aços inoxidáveis cujas propriedades podem ser controladas por tratamento térmico (têmpera, revenido). Com base em sua composição química, eles são divididos em aços inoxidáveis martensíticos de cromo e cromo-níquel martensíticos.
Os aços inoxidáveis martensíticos com cromo são principalmente de três tipos: baixo carbono ([C] ≤ 0,15%), médio carbono ([C] 0,16% –0,40%) e alto carbono ([C] > 0,40%). O carbono é um elemento de liga essencial e importante em aços inoxidáveis martensíticos ao cromo.
Os aços inoxidáveis martensíticos de cromo incluem principalmente aços tradicionais como 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13. O teor de cromo neles é de pelo menos 11,5% e chega a 18%, o que confere a esses aços propriedades inoxidáveis e resistência à corrosão em ambientes fracos. O teor de carbono varia com o teor de cromo, tipicamente entre 0,10% e 1,0%, para fornecer uma estrutura austenítica em alta temperatura e uma estrutura martensítica em temperatura ambiente após têmpera. Devido à formação de martensita lamelar de alto carbono e à precipitação de carbonetos, esses aços adquirem alta resistência e alta dureza. O posterior revenimento após a têmpera alivia as tensões de têmpera e forma uma estrutura homogênea e estável, conferindo ao aço certa ductilidade, tenacidade e boa resistência à corrosão - um conjunto de propriedades. Como os aços inoxidáveis martensíticos ao cromo são inferiores a todas as outras classes de aços inoxidáveis em termos de resistência à corrosão e também apresentam baixa ductilidade e tenacidade, baixa soldabilidade ou não podem ser soldados, seu uso generalizado é limitado.
Os aços inoxidáveis martensíticos de cromo-níquel foram desenvolvidos para superar algumas das desvantagens dos aços martensíticos tradicionais. Numa fase inicial, o famoso aço 1Cr17Ni2 foi criado através da substituição do carbono pelo níquel. Embora sua tenacidade tenha aumentado em comparação aos aços martensíticos ao cromo e sua resistência à corrosão tenha melhorado, ainda não é adequado para soldagem.
Os aços inoxidáveis (super) martensíticos modernos, desenvolvidos desde a década de 1960, substituindo ainda mais o carbono por níquel, alcançando um teor de carbono ultrabaixo e introduzindo 2% a 6% de Ni, retêm uma estrutura austenítica em altas temperaturas e, após têmpera e revenido em temperatura ambiente, adquirem uma estrutura composta que consiste em martensita de ripas de baixo ou ultrabaixo carbono, austenita revertida e uma pequena quantidade de ferrita. A liga adicional com molibdênio, cobre e outros elementos de reforço permite que esses aços retenham a alta resistência dos aços martensíticos ao cromo, mantendo ao mesmo tempo boa tenacidade e soldabilidade. Com o mesmo teor de cromo, a resistência à corrosão dos aços martensíticos modernos excede significativamente a resistência à corrosão dos aços martensíticos ao cromo tradicionais. Porém, devido ao baixo teor de carbono, os aços martensíticos modernos perdem as características de alta dureza, resistência ao desgaste e alta afiação de aresta inerentes aos aços martensíticos ao cromo.
(4).Aço inoxidável de fase dupla
Quase cem anos se passaram desde a descoberta de que a presença de pequenas quantidades de ferrita no aço inoxidável austenítico cromo-níquel melhorou a resistência à corrosão intergranular, o que levou ao surgimento de aços bifásicos cromo-níquel austenítico-ferríticos (α + γ) e, finalmente, à formação de uma classe de aços bifásicos oficialmente reconhecida junto com as três principais classes de aços inoxidáveis mencionadas acima.
Como o teor de níquel dos aços bifásicos α + γ níquel-cromo amplamente utilizados é geralmente de 5% a 7%, o que é apenas cerca de metade do teor de níquel dos aços austeníticos níquel-cromo amplamente utilizados, e os aços econômicos dual-fase recentemente desenvolvidos contêm apenas 1% -4% Ni, os aços bifásicos α + γ também são uma classe importante de aços inoxidáveis com liga com moderação de níquel.
O desenvolvimento de aços inoxidáveis bifásicos α+γ cromo-níquel passou por aproximadamente três etapas importantes. Dependendo dos elementos de liga característicos, do valor de PRE (equivalente à resistência à corrosão por pite), das mudanças na proporção das fases α e γ, do período de aparecimento e das características das propriedades, os aços inoxidáveis bifásicos são geralmente divididos em aços de primeira, segunda e terceira gerações. Com base nos elementos característicos de sua composição, eles podem ser divididos em aços bifásicos de baixa liga, média liga e alta liga.
Devido às dificuldades em controlar a proporção das duas fases, trabalhabilidade a quente limitada, soldabilidade e fatores econômicos, o volume de produção de aços bifásicos de primeira geração foi baixo. No entanto, o advento dos modernos aços inoxidáveis bifásicos superou em grande parte as desvantagens e limitações dos aços de primeira geração, permitindo-lhes expandir a sua gama de aplicações, sendo agora uma classe de aço com enorme potencial de desenvolvimento na área da engenharia.
As classes desenvolvidas antes de 1971 pertencem à primeira geração de aços inoxidáveis bifásicos, incluindo o primeiro aço bifásico 1Cr25Ni5Mo1.5, que apareceu na década de 1930. O teor de nitrogênio nos aços de primeira geração estava no nível usual característico da fundição em fornos elétricos a arco. Embora os aços bifásicos de primeira geração já tivessem demonstrado plenamente suas propriedades características, devido ao valor PRE relativamente baixo e às diferenças significativas na relação de fases no estado temperado entre os diferentes graus, que também eram difíceis de controlar com precisão, as excelentes propriedades dos aços bifásicos na zona da junta soldada foram significativamente deterioradas ou mesmo completamente perdidas, o que dificultou seriamente a aplicação e o desenvolvimento de aços bifásicos em estruturas soldadas.
As classes que surgiram entre 1971 e 1989 pertencem à segunda geração de aços inoxidáveis bifásicos e são caracterizadas por um teor obrigatório de nitrogênio. Como o nitrogênio é um elemento que forma e estabiliza ativamente a austenita, com o aumento de seu teor no aço, por um lado, a proporção da fase austenita no metal base aumenta e a estabilidade da austenita em altas temperaturas aumenta, o que leva a uma diminuição na quantidade de material que se transforma em ferrita na mesma temperatura. Por outro lado, a alta taxa de difusão do nitrogênio durante o resfriamento a altas temperaturas promove a rápida transformação da ferrita em austenita secundária, o que evita a formação de uma estrutura de ferrita monofásica na linha de fusão e na zona afetada pelo calor após a soldagem. A introdução do nitrogênio criou as condições para o surgimento e desenvolvimento de aços bifásicos de segunda geração e subsequentes. Como o nitrogênio no aço inoxidável é dissolvido principalmente na austenita, o efeito benéfico do nitrogênio nos aços inoxidáveis bifásicos é na verdade um reflexo do efeito do nitrogênio na estrutura e nas propriedades da fase austenita nos aços bifásicos.
As classes introduzidas após 1990 pertencem à terceira geração de aços inoxidáveis bifásicos e são caracterizadas por um aumento adicional no teor de molibdênio e nitrogênio, devido ao qual o valor PRE desses aços é ≥ 40% e a resistência à corrosão, especialmente a resistência à corrosão por picadas e frestas, é ainda melhorada. Hoje em dia eles também são chamados de aços inoxidáveis superduplas.
Desde o início dos anos 2000, o desenvolvimento de aços inoxidáveis bifásicos tem ocorrido em duas direções. Por um lado, o teor de elementos de liga continua a aumentar para alcançar resistência ainda maior e excelente resistência à corrosão, como os aços SAF 2707 e SAF 3207 desenvolvidos pela empresa sueca Sandvik, com valor PRE > 45%, chamados de aços inoxidáveis hiperbifásicos. Por outro lado, há uma tendência para o desenvolvimento de aços bifásicos econômicos com baixo teor de níquel e pouco ou nenhum molibdênio, a fim de reduzir o custo e o preço dos aços bifásicos, bem como melhorar significativamente a sua trabalhabilidade a quente e soldabilidade, aumentando assim a sua competitividade em comparação com outros tipos de aços inoxidáveis.
(5).Aço inoxidável com endurecimento por dispersão
O aço inoxidável endurecível por dispersão é uma classe de aços inoxidáveis cuja estrutura matricial à temperatura ambiente pode ser martensítica, austenítica ou ferrítica e que são reforçadas pela precipitação (envelhecimento) de compostos intermetálicos, bem como carbonetos, nitretos e outras fases da matriz como resultado de tratamento térmico adequado.
Atualmente, os aços inoxidáveis endurecidos por precipitação amplamente utilizados são divididos principalmente em três tipos: aços inoxidáveis endurecidos por precipitação martensíticos, aços inoxidáveis endurecidos por precipitação semi-austeníticos e aços inoxidáveis endurecidos por precipitação austeníticos. Além disso, eles geralmente incluem aços inoxidáveis maraging com baixíssimo carbono.
Embora o princípio do endurecimento por precipitação do aço inoxidável fosse conhecido na década de 1930, após a introdução do primeiro grau de aço inoxidável endurecido por precipitação, o Inoxidável W, ele não encontrou aplicação prática até 1946. Posteriormente, devido às necessidades das indústrias de aviação, aeroespacial, nuclear e química para aços que combinam resistência à corrosão com uma alta relação resistência-peso, novos aços inoxidáveis endurecidos por precipitação começaram a surgir. Nos Estados Unidos, esses aços foram classificados como série 600. Os aços inoxidáveis maraging com ultrabaixo carbono surgiram na década de 1960. Eles foram desenvolvidos a partir de aços maraging pela adição de cromo para conferir propriedades inoxidáveis. Normalmente eles também são classificados como aços inoxidáveis martensíticos endurecidos por precipitação.
O aço inoxidável martensítico endurecível por dispersão possui uma estrutura austenítica instável, que, após tratamento em solução sólida, sofre uma transformação martensítica. O envelhecimento subsequente leva à precipitação de uma segunda fase na matriz martensítica, que fortalece o aço.
O aço inoxidável maraging com ultrabaixo carbono possui propriedades inoxidáveis; após o tratamento em solução sólida e o envelhecimento nela, uma segunda fase precipita em uma matriz de martensita com teor ultrabaixo de carbono e alto teor de níquel, que fortalece o aço.
O aço inoxidável semi-austenítico endurecido por precipitação também é um aço com austenita instável, mas sua austenita é mais estável do que a dos aços martensíticos endurecidos por precipitação. No estado endurecido à temperatura ambiente, o aço semi-austenítico para endurecimento por dispersão possui uma estrutura austenítica. Após deformação plástica a frio, tratamento em baixa temperatura ou aquecimento a aproximadamente 750°C para tratamento de ajuste, a austenita pode ser transformada em martensita, após o que, através do envelhecimento subsequente, uma segunda fase é formada na matriz martensítica, fortalecendo o aço.
O aço inoxidável austenítico endurecido por precipitação tem uma estrutura austenítica estável. Após o tratamento em solução sólida e posterior envelhecimento, uma segunda fase é liberada da matriz austenítica, que fortalece o aço.
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