Elementos de liga em aços inoxidáveis
Os primeiros aços inoxidáveis produzidos no mundo foram
desenvolvidos por H. Brearly. Brearly buscava um novo material para
produção de canos de armas pesadas que fossem mais resistentes
ao ambiente. Suas pesquisas com cromo lhe rendeu a primeira
patente de aços inoxidáveis que até aquele momento possuíam
entre 9% - 15% de Cromo com menos de 0,7% Carbono.
Diferentemente da primeira patente de Brearly, hoje os aços
inoxidáveis podem possuir também outros elementos de liga com
concentrações variáveis como Níquel, Molibdênio, Cobre, Enxofre,
Nióbio, Titânio, etc.
Os elementos de liga possuem características específicas e efeitos
diferentes nas propriedades do aço
•Cromo (Cr): Estabilizador de ferrita. Tem como principal
característica a formação de uma camada de óxido de cromo que é
responsável pela resistência à corrosão nos aços inoxidáveis. Com o
aumento de cromo cresce a resistência a corrosão, bem como sua
resistência a altas temperaturas.
•Níquel (Ni): Estabilização da austenita na estrutura. Além de
estabilizar a austenita o níquel geralmente aumenta a ductilidade e a
tenacidade.
•Molibdênio (Mo): Favorece a formação de ferrita e aumenta a
resistência mecânica. O molibdênio aumenta substancialmente a
resistência a corrosão tanto localizada quanto geral.
•Cobre (Cu): O cobre aumenta a estabilidade da fase austenita. Além
de aumentar a resistência a corrosão em certos tipos de aços. Em
aços inoxidáveis austeníticos o cobre pode ser utilizado como
estabilizador de austenita, porém a utilização deste elemento causa
fragilização tornando inviável sua utilização para substituir o Níquel.
•Manganês (Mn): Promotor de austenita. Quando adicionado ao aço
possui elevada capacidade de endurecimento assim como o níquel.
Podemos também citar sua capacidade de melhorar a ductilidade a
quente além de aumentar a solubilidade do nitrogênio no aço, por
esse motivo é utilizado para obter altos teores de nitrogênio em
aços inoxidáveis austeníticos.
•Silício (Si): Elemento que promove a estrutura ferrítica. A adição
deste elemento pode causar um aumento da resistência a oxidação
dos aços inoxidáveis quando na presença do manganês, o que
contribui para o desenvolvimento de uma película rica em cromo.
•Carbono (C): Estabilizador de austenita. Nos aços inoxidáveis a
presença deste elemento pode causar uma diminuição da
resistência a corrosão devido a formação de carbonetos. Nos aços
martensíticos o carbono causa um aumento da dureza e da
resistência mecânica, o que neste caso está ligado a uma diminuição
de tenacidade
•Nitrogênio (Ni): Fortemente austenitizante. Aumenta a resistência a
corrosão localizada especialmente quando combinado com
molibdênio. Porém sua presença no aço pode causar uma
fragilização no material reduzindo a tenacidade. Em aços inoxidáveis
ferríticos pode causar uma diminuição da resistência a corrosão, isso
devido a formação de nitretos de cromo (Cr2N). Nos aços
martensíticos, aumenta a resistência mecânica e a dureza, mas
causa queda na tenacidade.
•Enxofre (S): Geralmente é um elemento considerado
contaminante. Na maioria dos processos siderúrgicos existe uma
busca na diminuição da concentração deste elemento no aço líquido.
É utilizado quando se deseja aumentar a usinabilidade do material.
Contudo sua adição deve ser limitada devido ao efeito negativo na
resistência a corrosão, ductilidade, soldabilidade e plasticidade do
material
•Titânio (Ti): Titânio é altamente formador de carbonetos, o que
reduz o teor de carbono efetivo, promovendo assim a estrutura
ferrítica. Em aços inoxidáveis ferríticos melhora a resistência a
corrosão intergranular, assim como aumenta a tenacidade
•Nióbio (Nb): O nióbio é estabilizador de ferrita. Também é um forte
formador de carbonetos. Em aços inoxidáveis ferríticos o nióbio
aumenta a resistência mecânica em altas temperaturas na fase inicial,
depois de um certo tempo essa resistência diminui devido a
formação de Fe3Nb3C
Resumo: Os elementos de liga podem ser divididos em dois grupos:
elementos que ajudam ferrita e elementos que ajudam austenita.
Amantes da ferrita – Cromo, molibdênio, silício, titânio, nióbio. Para
gravar os elementos utilize a frase Como macarrão sem tempero
nenhum.
Amantes da austenita. – Níquel, cobre, manganês, carbono,
nitrogênio. Para gravar os elementos utilize a frase. Não cubro meu
carro novo.