Composição |
Aço cromo |
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Data da descoberta | 1872 |
Dureza | 250 ( dureza Brinell ) |
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O aço inoxidável , comumente referido como aço inoxidável ou aço inoxidável é um aço ( liga à base de ferro e carbono , mas tendo neste caso menos de 1,2% de carbono) com mais de 10,5% de cromo , cuja propriedade é que é não é muito sensível à corrosão e não se degrada em ferrugem .
A presença de cromo em solução acima de 10,5% na matriz de um aço provoca a formação de uma camada protetora de óxido de cromo que lhe confere suas propriedades de aço inoxidável. Outros elementos podem ser adicionados, em particular níquel que melhora as propriedades mecânicas em geral e a ductilidade em particular, ou então molibdênio ou titânio que melhora a estabilidade da liga para temperaturas diferentes da ambiente, ou mesmo elementos com um alto ponto de fusão como o vanádio e tungstênio geralmente acompanhado de aumento do teor de cromo, para obter resistência a altas temperaturas em contato com uma chama (aços refratários).
O aço inoxidável tornou-se essencial em muitas áreas: utensílios de cozinha (apesar de sua condutividade térmica dez vezes menor que a do alumínio ), objetos do cotidiano, medicina, cirurgia, construção e obras públicas, naval, automotiva, aeronáutica, ferramentas, indústria mecânica, agroalimentar, produtos químicos, transporte, etc. É totalmente reciclável.
Os fenômenos de corrosão dos metais são de natureza eletroquímica: o metal recupera seu estado termodinamicamente estável, o estado oxidado , na presença de um meio oxidante (água, atmosfera, ambiente natural ou industrial). O metal reage com o meio ambiente, essa reação ocorrendo com trocas de elétrons.
O ferro, o principal constituinte dos aços, oxida facilmente; o produto da corrosão, ferrugem , se esfarela ou se dissolve na água, e as partes saudáveis da peça entram gradualmente em contato com o meio oxidante. Quando quente, a difusão de átomos oxidantes através da espessura do metal pode agravar e acelerar ainda mais o problema.
Uma das formas de evitar a corrosão é colocar uma grande quantidade de cromo (Cr) no aço (mais de 10,5% em massa). O cromo reage com o oxigênio do ar e forma uma camada de óxido de cromo Cr 2 O 3 :
4 Cr + 3 O 2→ 2 Cr 2 O 3Essa camada, compacta, aderente e, portanto, protetora, é chamada de “camada passiva ”: ela forma uma barreira que separa o aço de seu ambiente. Normalmente, é invisível porque é muito fino. Portanto, ao contrário do que diz o nome, o aço não é inoxidável: oxida rapidamente, mas forma um óxido protetor, ao contrário da ferrugem.
Comparado a um eletrodo de hidrogênio de referência, o potencial dos aços inoxidáveis está entre o molibdênio e o mercúrio , não muito longe da prata e da platina .
A adição de vários elementos de liga possibilita a adaptação ao ambiente específico em que o aço deve ser utilizado e a modificação de suas propriedades mecânicas:
Na verdade, existem muitos tipos de aço inoxidável e a escolha às vezes é difícil, porque nem todos se comportam da mesma forma em um determinado ambiente. Eles são frequentemente designados pelas porcentagens de massa de níquel e cromo. Assim, um aço inoxidável 18/10, como os utilizados em cutelaria, cutelaria e cozinha em geral, contém 18% em massa de cromo e 10% em massa de níquel. Esta designação é de facto muito insuficiente porque não prejudica de forma alguma a estrutura metalúrgica.
Os aços inoxidáveis podem corroer se não for utilizado o grau correto para o meio ambiente da peça (composição química do meio ambiente, temperatura), ou se a camada passiva não se formar antes do endurecimento. Em serviço da peça:
Nós podemos dizer que :
As ligas primeiro resistentes à corrosão de ferro e aço foram afundado na antiguidade: a coluna de ferro de Deli , erigido por ordem de Kumaragupta I r a V th século ainda existe hoje em perfeitas condições. No entanto, uma distinção deve ser feita no vocabulário: essas ligas devem sua resistência ao alto teor de fósforo , e não de cromo. Portanto, eles não eram aços inoxidáveis no sentido atual do termo. Nessas ligas e sob condições climáticas favoráveis, forma-se uma camada de passivação de óxido de ferro e fosfatos na superfície que protege o resto do metal muito melhor do que uma camada de ferrugem.
Os primeiros aços resistentes à base de cromo foram desenvolvidos pelo metalúrgico francês Pierre Berthier , que percebeu sua resistência a certos ácidos e imaginou sua aplicação em cutelaria. No entanto, na época, não utilizávamos os níveis de baixo carbono e alto cromo comumente usados nos aços inoxidáveis modernos, e as ligas obtidas então, muito ricas em carbono, eram muito frágeis para ter um interesse real.
Em 1878, os estabelecimentos Jacob Holtzer localizados em Unieux (Loire) iniciaram a produção industrial de aços para cadinhos cromados. Entretanto, apenas melhores características mecânicas são então buscadas, corrosão de pouco interesse para os metalúrgicos . Assim, em 1890, sobre este assunto, Henry Marion Howe se contenta em relatar que "o cromo tem a reputação de acelerar a oxidação do ferro" !
Na década de 1890 , o alemão Hans Goldschmidt desenvolveu e patenteou um processo denominado termite que possibilitava a obtenção de ferro sem carbono. Entre 1904 e 1911 , vários investigadores, nomeadamente o francês Léon Guillet , desenvolveram várias ligas que hoje poderíamos considerar inoxidáveis. Em 1911 , o alemão Philip Monnartz demonstrou a influência do teor de cromo das ligas e sua resistência à corrosão.
Finalmente, em 1913 , o inglês Harry Brearley, dos laboratórios Brown-Firth ( Sheffield , Inglaterra), trabalhando na erosão em armas de fogo, desenvolveu um aço que chamou de rustless ("ferrugem"): percebeu que as amostras polidas para exames laboratoriais não sofriam oxidação. Este aço será então renomeado de inoxidável ("sem manchas" ou "puro"), será oficialmente o primeiro aço a receber o nome de "inoxidável"; Brearley entrou para a história como seu inventor. Era então um aço inoxidável martensítico (0,24% de carbono e 12,8% de cromo). No entanto, outros aços comparáveis foram desenvolvidos na Alemanha por Eduard Maurer (de) e Benno Strauss (de), que estavam desenvolvendo aço inoxidável austenítico (21% cromo e 7% níquel) para a Krupp AG . Nos Estados Unidos, Christian Dantsizen e Frederick Becket já lançaram a fabricação industrial de aços inoxidáveis ferríticos. Em 1908 , a Krupp já havia construído navios com cascos de aço inoxidável de cromo-níquel.
Em 1924 , William Herbert Hatfield (as) , que sucedeu Harry Brearley chefe dos laboratórios Brown-Firth, trabalhou o aço "18/8" (18% em peso de cromo e 8% de níquel), que é provavelmente o representante do ferro mais amplamente utilizado. aços inoxidáveis de níquel-cromo.
Em 1925, o processo Ugine-Perrin foi desenvolvido nas fábricas Savoyard da Company of Electrochemistry, Electrometallurgy and Electric Steelworks de Ugine , futura Ugitech , um método que torna possível obter tanto aço inoxidável puro, confiável e barato, misturando os aços com escórias previamente fundidas, para obter a purificação completa dos aços.
Para ser classificado na categoria de inox, um aço deve conter pelo menos 10,5% de cromo (norma EN 10020).
Principais famílias de aços inoxidáveis:
O mais comum (análises químicas: em% por peso):
A maioria dos aços inoxidáveis usados está de acordo com os padrões:
Em relação à tabela de equivalência abaixo, deve-se notar que o grau americano 316 permite um teor de molibdênio de no máximo 3%, o que pode representar um problema de conformidade quando a especificação recomenda uma norma europeia que limita o teor de molibdênio em 2,5%.
EN 10027 (europeu) |
Afnor NF A 35573 (França) |
AISI (Estados Unidos) |
Composição | ||||||||
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% VS | % Cr | % Ni | % Mo | % Sim | % Mn | % P | % S | Outro | |||
X10CrNi18-08 1.4310 | Z10CN18-09 | 302 | 0,12 | 16 a 18 | 6 a 8 | - | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X8CrNiS18-09 1.4305 | Z10CNF18-09 | 303 | ≤ 0,12 | 17 a 19 | 8 a 10 | 0,6 | 1 | 2 | 0,06 | ≥ 0,15 | - |
X5CrNi18-10 1.4301 | Z7CN18-09 | 304 | 0,05 | 17 a 19 | 8 a 10 | - | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X2CrNi18-09 1.4307 | Z3CN18-10 | 304 L | 0,02 | 17 a 19 | 9 a 11 | - | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X5CrNi19-11 1.4303 | Z8CN18-12 | 305 | 0,05 | 17 a 19 | 11 a 13 | - | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X7CrNi23-14 | Z12CNS25-13 | 309 | 0,07 | 22 a 25 | 11 a 14 | - | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X12CrNiSi25-20 | Z12CNS25-20 | 310 | 0,12 | 23 a 26 | 18 a 21 | - | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X5CrNiMo18-10 1.4401 | Z6CND17-11 | 316 | 0,05 | 16 a 18 | 10 a 12,5 | 2 a 2,5 | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X2CrNiMo17-12-02 1.4404 | Z2CND17-12 | 316 L | 0,02 | 16 a 18 | 10,5 a 13 | 2 a 2,5 | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | - |
X10CrNiMoTi18-10 1.4571 | Z6CNDT17-12 | 316 Ti | 0,1 | 16 a 18 | 10,5 a 13 | 2 a 2,5 | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | Ti. 5 C; Ti. 0,6 |
X10CrNiTi18-09 1.4541 | Z6CNT18-10 | 321 | 0,10 | 17 a 19 | 10 a 12 | - | 1 | 2 | 0,04 | 0,03 | Ti. 5 C; Ti. 0,6 |
X7Cr13 1.4003 | Z6C13 | 403 | 0,07 | 11,5 / 13,5 | - | - | 1 | 1 | 0,04 | 0,03 | - |
X10Cr13 1.4006 | Z12C13 | 410 | 0,08 / 0,15 | 11,5 / 13,5 | - | - | 1 | 1 | 0,04 | 0,03 | - |
X12CrS13 | Z12CF13 | 416 | 0,08 / 0,15 | 12 a 14 | 0,5 | 0,15 / 0,6 | 1 | 1,5 | 0,06 | ≥ 0,15 | - |
X20Cr13 1.4021 | Z20C13 | 420 | 0,16-0,25 | 12 | - | - | ≤ 1 | ≤ 1,5 | ≤ 0,04 | ≤ 0,015 | - |
X30Cr13 1.4028 | Z30C13 | 420 B | 0,3 | 12 a 14 | - | - | 1 | 1 | 0,04 | 0,03 | - |
X6Cr17 1.4016 | Z8C17 | 430 | 0,08 | 16/18 | 0,5 | - | 1 | 1 | 0,04 | 0,03 | - |
X12CrMoS17 | Z10CF17 | 430 F | 0,12 | 16/18 | 0,5 | 0,2 / 0,6 | 1 | 1,5 | 0,06 | ≥ 0,15 | - |
X22CrNi17 1.4057 | Z15CN16-02 | 431 | 0,1 / 0,2 | 15/17 | 1,5 / 3 | - | 1 | 1 | 0,04 | 0,03 | - |
X105CrMo17 1.4125 | Z100CD17 | 440 C | 1 | 17 | - | - | - | 1 | - | - | - |
As principais formas de produtos são:
Como todos os metais, esses aços podem sofrer corrosão química uniforme que ataca as superfícies regularmente; podemos então medir a massa perdida por unidade de área e por unidade de tempo.
Outras formas de corrosão caracterizam os aços inoxidáveis austeníticos e podem ser muito problemáticas no uso:
Os aços inoxidáveis são aços aos quais foi adicionado cromo. De acordo com a norma europeia EN 10088-1, um aço é classificado como aço inoxidável se contiver pelo menos 10,5% em massa de cromo e menos de 1,2% de carbono.
CarbonoO teor de carbono é limitado a um máximo de 1,2% em massa para evitar a formação de carbonetos (em particular carbonetos de cromo, que são compostos químicos muito estáveis) que são prejudiciais para o material. Por exemplo, o carboneto Cr 23 C 6 que pode aparecer na austenita 18-9 tem um efeito negativo na corrosão intergranular (depleção muito significativa do cromo em torno dos carbonetos formados causando a perda do caráter de captura do aço inoxidável).
Outros elementosO ferro puro possui três alótropos em função da temperatura:
O cromo é um elemento denominado alfageno. Favorece fortemente a forma ferrítica. No diagrama de fases Fe-Cr, o domínio austenítico é bastante pequeno e é representado por um domínio limitado denominado loop gama .
Para teores superiores a 11,5% de cromo, a liga permanece ferrítica em toda a faixa de temperatura. Há desaparecimento da transformação alotrópica α-γ. Entre 10,5 e 11,5% de cromo, a liga é ferrita bifásica + austenita em certas faixas de temperatura. Ele sofre uma transformação ferrita / austenita para teores de menos de 10,5%.
Deve-se notar que o cromo em até 8% abaixa a temperatura A3 e se comporta como um elemento gama-magnético. Esse comportamento é revertido para teores superiores a 8%, ponto a partir do qual essa temperatura aumenta.
Para além de 12,7% de crómio, sob arrefecimento lento, pode haver sigma intermetálica (σ) a temperaturas entre a fase de formação de 820 ° C e 475 ° C . Ele precipita no contorno do grão ou na matriz ferrítica causando fragilidade. A hiper-têmpera consiste no resfriamento rápido (têmpera em água) do aço abaixo de 475 ° C para bloquear a formação da fase σ.
O níquel é, ao contrário do cromo, um elemento denominado gammagenic. Ele abre o domínio austenítico.
Concretamente, a adição de níquel aumenta o tamanho do loop gama .
Outros elementos têm um papel alfagênico ou gammagênico. Um papel especial é desempenhado pelo carbono e pelo nitrogênio .
O carbono tem um papel gammagênico e, portanto, “compete” com o cromo. Na verdade, mais do que apenas carbono, é o par carbono-nitrogênio que deve ser levado em consideração. Esses dois elementos sendo elementos de liga de inserção, ao contrário dos outros elementos que são elementos de substituição
Os genes alfa são cromo, molibdênio , silício , titânio , nióbio , vanádio , tungstênio , alumínio e tântalo .
Os elementos gamamagênicos são níquel, carbono, nitrogênio, cobalto e manganês. O manganês pode ter um papel mais complexo.
Vários modelos aproximados foram desenvolvidos para prever o comportamento da liga em função da composição geral da liga. Aos conteúdos são atribuídos coeficientes estabelecidos pela experiência para levar em conta o peso de cada um dos elementos.
Para produtos laminados, existe o modelo de Pryce e Andrew dando as seguintes equações:
Observe o peso significativo do carbono e do nitrogênio.
Há também o modelo Schaeffler e o modelo Delong para aços inoxidáveis no estado soldado:
No modelo de Delong , apenas a fórmula do níquel equivalente difere do modelo de Schaeffler quando o nitrogênio é levado em consideração:
Os aços ao cromo são ferríticos e magnéticos na condição recozida. Alguns se comportam como aços auto-endurecíveis especiais, outros endurecem apenas parcialmente ou não endurecem. Os aços cromo-níquel são geralmente austeníticos, eles são entregues na condição recozida. Após determinadas fases de trabalho, em certos casos após a soldadura, sucede que estes aços voltem a submeter-se a um tratamento de hiperendurecimento (reaquecimento a cerca de 1.100 ° C ), para repor em solução os compostos intermetálicos e / ou químicos que poderiam ter-se formado. A hiper-têmpera é sempre seguida por resfriamento rápido para passar muito rapidamente as zonas de temperatura onde precipitados podem se formar, como carboneto de cromo (Cr 23 C 6 ), ou fases intermetálicas indesejáveis. Este hiperquenching dá ao aço as propriedades que ele tinha durante a sua preparação.
As seguintes quatro famílias de aços inoxidáveis são distinguidas:
Aços martensíticosEles são usados quando as características de resistência mecânica são importantes. O ensaio mais comum é de 13% de cromo com pelo menos 0,08% de carbono. Outros tipos são mais carregados com elementos de adição, possivelmente com uma baixa porcentagem de níquel.
Exemplos: X20Cr13, X46Cr13, X29CrS13, N690Co (X105CrCoMo18-2).
Aços ferríticosEles não agüentam o temperamento. Nesta categoria encontramos aços refratários com alto teor de cromo (até 27%), que são particularmente vantajosos na presença de enxofre. Os aços ferríticos às vezes são usados como barreira de resistência à corrosão (chapas cladeadas, chapas revestidas, protegidas [conhecidas como "cladded", cladding , "cladding", "coating"]) das paredes de equipamentos de pressão de aço usados nas indústrias petroquímica e química. Esses aços são freqüentemente usados em vez dos aços austeníticos para a produção de utensílios de cozinha. Certos aços ferríticos, incorporando titânio em sua composição, desenvolvem resistência à corrosão semelhante aos aços austeníticos.
Exemplos: X6Cr17, X6CrMo17-1, X3CrTi17.
Aços austeníticosSão de longe os mais numerosos devido à sua elevada resistência química e à sua ductilidade comparável à do cobre. O conteúdo dos elementos de adição é de aproximadamente 18% de cromo e 10% de níquel. O teor de carbono é muito baixo e sua estabilidade pode ser melhorada por elementos como titânio ou nióbio . Devido à sua excelente ductilidade, esses aços também apresentam faixa de utilização em baixas temperaturas (até 200 ° C negativos ) e concorrem com ligas leves e aços com 9% de níquel para a produção de equipamentos destinados à criogenia.
Exemplos: X2CrNi18-9, X2CrNiMo17-12-2.
Austeno-ferrítico açosSua solidificação ocorre primeiro em uma estrutura ferrítica (ferrita delta) seguida de uma transformação parcial, em fase sólida, em estrutura austenítica, alguns (especialmente no mundo da soldagem), portanto, preferem o termo ferrito-austenítico. Eles possuem notáveis propriedades de resistência à corrosão intergranular, bem como à corrosão em água do mar e apresentam, durante o ensaio de tração, um mancal elastoplástico. Possuem comportamento mecânico semelhante aos aços estruturais. O simples fato de designar corretamente esses aços permite entender imediatamente que um resfriamento lento do estado líquido, durante a soldagem por exemplo, permitirá que um máximo de fase ferrítica se transforme em fase austenítica e vice-versa, resfriamento rápido. um gel de ferrita que deixa pouca possibilidade de transformação austenítica e, portanto, um aumento da sensibilidade à trinca.
Exemplo: X2CrNiN23-4.
O conhecimento dos tipos de aço é essencial para sistemas constituídos por elementos montados mecanicamente ou por soldagem, a presença de dois aços inoxidáveis muito diferentes em um eletrólito pode de fato causar fenômenos de corrosão eletroquímica muito destrutivos.
Designação | Densidade ( kg / dm 3 ) | Módulo de elasticidade ( GPa ) | Coeficiente médio de expansão (10 −6 K −1 ) | Condutividade térmica ( W / m K ) | Capacidade de calor de massa ( J / kg K ) | Resistividade ( Ω mm 2 / m ) | ||
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EN [ n o ] | AISI / ASTM | a 20 ° C | a 20 ° C | 20–200 ° C | 20–400 ° C | a 20 ° C | a 20 ° C | a 20 ° C |
Aço inoxidável austenítico | ||||||||
1.4301 | 304 | 7,9 | 200 | 16,5 | 17,5 | 15 | 500 | 0,73 |
1.4401 | 316 | 8,0 | 200 | 16,5 | 17,5 | 15 | 500 | 0,75 |
Aço inoxidável austeno-ferrítico (duplex) | ||||||||
1,4462 | 2205 | 7,8 | 200 | 13,5 | 14,0 (g) | 15 | 500 | 0,80 |
1,4362 | 2304 | 7,8 | 200 | 13,5 | 14,0 (n) | 15 | 500 | 0,80 |
1.4501 | 7,8 | 200 | 13,5 | (nr) | 15 | 500 | 0,80 | |
Aço inoxidável ferrítico | ||||||||
1,4512 | 409 | 7,7 | 220 | 11,0 | 12,0 | 25 | 460 | 0,60 |
1,4016 | 430 | 7,7 | 220 | 10,0 | 10,5 | 25 | 460 | 0,60 |
Aço inoxidável martensítico | ||||||||
1,4021 | 420 | 7,7 | 215 | 11,0 | 12,0 | 30 | 460 | 0,60 |
1,4418 | 7,7 | 200 | 10,8 | 11,6 | 15 | 430 | 0,80 | |
Aço inoxidável endurecido por precipitação | ||||||||
1,4542 | 630 | 7,8 | 200 | 10,8 | 11,6 | 16 | 500 | 0,71 |
Os números da produção mundial de aço inoxidável são publicados anualmente pelo ISSF. Eles cobrem todos os produtos planos e longos.
Ano | União Européia |
Américas | China | Ásia exceto China |
Outro | Mundo inteiro |
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2019 | 6805 | 2593 | 29400 | 7894 | 5525 | 52218 |
2018 | 7386 | 2808 | 26706 | 8195 | 5635 | 50729 |
2017 | 7377 | 2754 | 25774 | 8030 | 4146 | 48081 |
2016 | 7280 | 2931 | 24938 | 9956 | 672 | 45778 |
2015 | 7169 | 2747 | 21562 | 9462 | 609 | 41548 |
2014 | 7252 | 2813 | 21692 | 9333 | 595 | 41686 |
2013 | 7147 | 2454 | 18984 | 9276 | 644 |
* Toneladas brutas = toneladas que saem da siderurgia (antes da laminação e do processamento posterior).
A China produziu mais da metade do aço inoxidável do mundo desde 2017.
A distribuição da produção por família é a seguinte (números de 2017):
# os números 300, 200 e 400 são os da numeração ASTM / AISI dos tipos de aço inoxidável.
Essa distribuição muda pouco de um ano para o outro.
Os fatores favoráveis ao combate à corrosão também são aplicáveis aos aços inoxidáveis:
Em comparação com outros materiais metálicos, os aços inoxidáveis têm certas propriedades especiais que devem ser levadas em consideração ao moldar:
As partes em massa deve ser aquecida lentamente até cerca de 800 ° C antes de ser trazido mais rapidamente para a temperatura de trabalho, o qual é de cerca de 1000 ° C . É necessário sobretudo evitar a descarbonetação dos aços martensíticos, a manutenção prolongada a alta temperatura dos aços ferríticos e austeníticos, cujo grão cresce facilmente e se mostra difícil ou mesmo impossível de regenerar. O resfriamento rápido com água após o trabalho é freqüentemente recomendado.
É mais frequentemente na forma de folhas ou tubos que se usam aços inoxidáveis, e neste caso é-se frequentemente obrigado a praticar um recozimento suave após operações como a estampagem , para evitar a manutenção, tensões residuais muito elevadas.
O desengorduramento antes do tratamento deve ser particularmente cuidadoso, as atmosferas oxidantes são as mais adequadas e as atmosferas de combustível devem ser proibidas.
Os aços martensíticos têm seu uso principal na construção mecânica, na forma de peças maciças. Para obter a resistência desejada, costumam ficar encharcados e arrancados . O amolecimento é geralmente necessário após o endurecimento por trabalho resultante do trabalho a frio. Como o revenido reduz a resistência à corrosão , é melhor usar um tipo menos rico em carbono que reduza a intensidade da têmpera e permite evitar o revenido a uma temperatura muito alta.
Os aços ferríticos não endurecem, mas muitas vezes precisam ser recozidos, por exemplo, entre duas passagens de estampagem e, em casos muito específicos e após consulta ao produtor de aço, após a soldagem . Manter muito tempo em alta temperatura cria uma certa fragilidade devido ao engrossamento do grão .
Austeníticos e austeníticos -ferritic aços são suavizadas por tratamento a alta temperatura, a partir de 900 ° C a 1150 ° C , seguido por arrefecimento tão rápido quanto possível. A resistência à corrosão, principalmente à sua forma intergranular, exige a prática de um tratamento de endurecimento, tanto quanto possível.
Relaxamento do esforço interno pode ser feito a uma temperatura relativamente baixa, cerca de 400 ° C ou 450 ° C .
Aços inoxidáveis com endurecimento por envelhecimento requerem tratamentos especiais dependendo do tipo.
Todas as técnicas usuais de trabalho a frio são aplicáveis aos aços inoxidáveis e, portanto, às peças obtidas a partir de chapas ou fios que podem ser encontrados em inúmeros objetos de uso cotidiano.
Os aços inoxidáveis são relativamente duros e essa dureza aumenta com o endurecimento por trabalho à medida que são deformados. Este fenômeno é particularmente marcante para os aços austeníticos. Os aços ferríticos endurecem menos e o alongamento que pode ser imposto sobre eles é menor.
O “retorno elástico” após a conformação é muito maior do que para aços macios “comuns”.
A lubrificação entre as peças e ferramentas atuais de formação é crítica e não apresenta problemas específicos para a maioria das operações. No entanto, para peças de natureza decorativa, deve-se ter o cuidado de formar defeitos superficiais em decorrência de gripagem inadvertida. A utilização de ferramentas em aço temperado, em ferro fundido cinzento com grafite lamelar (tipo GJL "meehanite") ou em cobre-alumínio, bem como a protecção por vernizes destacáveis ou folhas de plástico são frequentemente uma boa solução.
O endurecimento diminui a resistência à corrosão e às vezes cria magnetismo residual como resultado da formação de martensita (conhecida como “martensita endurecedora”) na família dos austeníticos. O recozimento restaura as estruturas.
A prensa ou costura dobrável não apresenta nenhuma dificuldade particular.
A estampagem requer uma máquina duas vezes mais potente do que as usadas para aço carbono. A pressão exercida pelas prensas deve ser suficiente para evitar enrugamento, mas não muito para evitar rasgos. Matrizes e punções feitas de ferro fundido de liga de níquel-cromo fornecem os melhores resultados, folhas finas podem ser transformadas em matrizes de liga de cobre-zinco. Os filetes devem ter um raio nem muito pequeno nem muito grande, para evitar o endurecimento por deformação excessivo e enrugamento, geralmente entre 5 e 10 vezes a espessura dos blanks. A lubrificação é realizada com todos os lubrificantes convencionais, soluções de sabão , óleos solúveis ou insolúveis, com, em casos difíceis, a adição de lubrificantes sólidos ou materiais quimicamente ativos: chumbo , talco , grafite , dissulfeto de molibdênio , óleos sulfurosos ou sulfoclorados, aditivos de fósforo, etc. O recozimento é preferencialmente realizado em uma atmosfera oxidante e tanto quanto possível imediatamente após a estampagem.
A fiação não apresenta nenhum problema particular, as precauções são as mesmas para a estampagem, as melhores ferramentas são o aço temperado .
Os processos de soldagem existentes permanecem geralmente válidos; soldas sólidas, sem porosidades, com boa resistência mecânica, são naturalmente procuradas, mas aqui também devem reter as qualidades de resistência à corrosão que são as dos materiais de base.
Antes de prosseguir com a soldagem de um aço inoxidável, é extremamente importante limpar adequadamente as bordas a serem soldadas incluindo os arredores (em uma área que pode atingir uma temperatura acima de 400 ° C ) de todos os vestígios de graxa, depósitos de carbono (rastreamento a lápis) ou outras impurezas para evitar a formação de carbonetos do tipo Cr 23 C 6 , que provocariam um forte empobrecimento do crómio (da ordem dos 95%) e consequentemente a perda de oxidabilidade destas zonas empobrecidas. Um método de limpeza muito bom é usar um jato de vapor superaquecido. Os mesmos cuidados devem ser tomados durante o corte térmico (plasma, LASER) e tratamentos térmicos.
Em princípio, os aços inoxidáveis são trabalhados nas chamadas oficinas “brancas”, ou seja, com maior limpeza e ausência de material que possa poluir o inox. Nos casos em que a limpeza deve ser aprimorada (aviação, espaço, alimentos, produtos químicos, farmácia, etc.), o acesso à oficina é feito através de uma câmara de descompressão e a atmosfera está sobrepressurizada.
A propriedade da camada de óxido não deve nos fazer esquecer que o cromo é oxidável e, portanto, da necessidade de proteger o banho fundido da ação do oxigênio por uma atmosfera inerte que pode ser, dependendo do caso, do argônio ou do hélio ou do nitrogênio. ou ainda a vácuo, em processos de soldagem sem escória como TIG, MIG, A-TIG, plasma, laser, feixe de elétrons ...
Temos sempre interesse em privilegiar métodos que limitem a fusão do metal no tempo e no volume: a soldadura por resistência (ponto, costura, soldadura instantânea ) dá excelentes resultados e não devemos esquecer a brasagem , que não provoca qualquer fusão do metal básico. A brasagem por difusão a vácuo oferece excelentes resultados para a montagem de peças usinadas relativamente pequenas com perfis complexos (relógios, micromotores, próteses, instrumentação, etc.). As soldas de prata dão juntas muito fortes, mas a soldadura com cobre, estanho e, consequentemente, a soldadura com latão, são estritamente proibidas porque provocam descoesão granular e estragam a montagem.
A melhor forma de soldar aços inoxidáveis, quando possível, é soldando com metal de adição austenítico. Todos os processos tradicionais podem ser usados, exceto a tocha: soldagem a arco com eletrodo revestido, soldagem a arco submerso, processos de atmosfera inerte como TIG e MIG, soldagem de plasma. O fluxo de argônio ou hélio ao redor do arco elétrico evita a oxidação da poça de fusão, bem como durante a transferência do metal de adição. A tocha não deve ser usada porque o carbono da chama penetra no metal fundido e o torna quebradiço. A tocha só pode ser usada para brasagem, portanto, sem derreter aço inoxidável.
Rebitagem e aparafusamentoOs rebites proporcionam juntas estreitas devido ao seu alto coeficiente de expansão. Abaixo de 5 mm , você pode rebitar a frio. A vedação é geralmente mais pobre do que para aços comuns, devido à ausência de ferrugem.
Obviamente, é aconselhável não “casar” os metais de maneira díspar, a fim de evitar a corrosão eletroquímica que isso inevitavelmente causaria. Parafusos e pernos de aço inoxidável são, portanto, naturalmente necessários.
Do ponto de vista da usinagem, os aços inoxidáveis podem ser classificados em duas categorias:
Os ângulos de corte devem ser os maiores possíveis para acentuar a solidez das arestas e facilitar a evacuação do calor. Os ângulos de corte muito positivos evitam o fenômeno de emperramento e aresta postiça.
Os fluidos de corte desempenham um papel particularmente importante no caso de aços austeníticos. É necessária uma lubrificação muito forte (capacidade de um lubrificante de se ligar firmemente às paredes como resultado de vários fenômenos de adsorção ): portanto, usaremos óleos minerais sulfoclorados ou de enxofre possivelmente suplementados com substâncias graxas, como óleo de rícino ou óleo de rícino .cola.
Os aços ferríticos e martensíticos são trabalhados como aços comuns, mas não os austeníticos. Estas têm uma forte tendência a agarrar e é necessário cuidar do bom afastamento lateral das serras e dos punções; a potência das máquinas deve ser significativamente maior. Em todos os casos, deve-se ter o cuidado de eliminar as peças danificadas, principalmente no caso de corte a plasma.
A natureza primária do aço inoxidável do referido aço inoxidável sendo essencialmente devida à proteção oferecida pela camada de óxido de cromo, às vezes é essencial reconstituí-lo por meio de um tratamento de superfície apropriado.
Decapagem e passivaçãoAcima de tudo, é necessário remover todas as incrustações, partículas ferrosas mais ou menos aderentes após passagem pelas ferramentas de fabricação ou escovação com escova de aço, resíduos de ferramentas abrasivas (especialmente se já foram utilizadas para trabalhar aços comuns). A decapagem química e o jato de areia são fortemente recomendados.
Deve-se sempre tomar cuidado para garantir que as peças colocadas em serviço sejam adequadamente passivadas , o que pode ser feito se forem deixadas no ar por tempo suficiente ou se forem quimicamente oxidadas para economizar tempo.
Esmerilhamento e polimentoPara evitar a contaminação das superfícies, ferramentas de lixar e polir devem ser reservadas, tanto quanto possível, para trabalhar com aços inoxidáveis. Os filmes gordurosos que freqüentemente se formam durante essas operações devem ser removidos com cuidado, pois isolam o metal e evitam sua passivação.
O polimento é indicado apenas nos casos em que realmente pode melhorar o acabamento superficial, muitas vezes pode ser feito sem para chapas laminadas a frio.
O acabamento vibratório é um método eficaz e altamente reprodutível para melhorar o acabamento superficial das peças em aço inoxidável. Os equipamentos utilizados são vibradores ou centrífugas satélites ; é então necessário identificar o meio abrasivo adequado à morfologia das peças a serem tratadas.
Tanto quanto possível, deve-se cuidar da qualidade das soldas para que não precisem ser acabadas por retificação, pois esta operação diminui sua resistência.
O polimento eletrolítico geralmente causa menos perda de material do que o polimento mecânico. No entanto, deve ser executado de acordo com regulamentos muito rígidos para dar bons resultados.
EntrevistaEm muitos casos, a limpeza com sabão é suficiente. Existem detergentes adequados, mas em última análise, nada supera o ácido nítrico, que remove os depósitos e deixa uma superfície muito bem passivada.