Comparação de aço inoxidável austenítico versus martensítico

Quando o aço é mencionado, não é o caso de todo o aço é feito o mesmo Duas categorias extremamente empregadas oferecem um espectro completo de aplicações: aços inoxidáveis austeníticos e martensíticos, cada um dos quais com propriedades bem definidas Para a indústria de construção e fabricação, para aqueles dispositivos médicos e engenharia aeroespacial, é primordial reconhecer as dissimilaridades nestes aços inoxidáveis Este artigo irá aprofundar as características necessárias dos aços inoxidáveis austeníticos e martensíticos, mostrando suas composições, propriedades mecânicas e os melhores casos de uso correspondentes Este guia conseguiu fornecer clareza para ajudá-lo a fazer a escolha certa para o seu próximo projeto, ou se você está apenas curioso sobre as ligas.

Compreendendo o aço inoxidável

O que é aço inoxidável?

O aço inoxidável é uma liga de aço impermeável à corrosão e à ferrugem, propriedades estabelecidas com a adição de cromo Pelo guarda-chuva SS, o cromo contém aproximadamente 10,51TP3 T ou mais quando é totalmente oxidado com o ar para formar uma camada de óxido em sua superfície, muito fina e resiliente Esta camada de óxido, além de tornar a superfície inoxidável, melhora a durabilidade, bem como dá uma qualidade de brilho única ao aço inoxidável.

Outros elementos, como níquel, molibdênio e nitrogênio, por exemplo, são impurezas intersticiais adicionadas para propriedades específicas necessárias, como tenacidade, resistência ou resistência à corrosão e atuam para potencializar os atributos do cromo com a composição do aço inoxidável. Diferentes misturas desses elementos criarão tipos de aço inoxidável que são introduzidos no comércio de construção, dispositivos médicos e departamentos de geração de alimentos para permitir-lhes realizar trabalhos de vida variados em termos de durabilidade, ao contrário do aço não ligado.

O aço inoxidável é um material variado e amplamente utilizado Uma das razões pelas quais ganhou fama é a durabilidade que sustenta por muitos anos e se sai muito melhor do que muitos materiais, juntamente com apelo estético, baixa manutenção e longa vida útil O aço inoxidável agora encontra aplicações que vão desde a produção de utensílios de cozinha até máquinas industriais em todo o mundo - um fato que estabelece seu papel como o produto verde mais durável projetado para aplicações verdes.

Tipos de Aço Inoxidável

Em virtude de suas propriedades composicionais e de desempenho, o aço inoxidável é dividido em quatro categorias principais: austenítico, ferrítico, martensítico e inoxidável de grau duplex; cada um desses quatro oferece suas propriedades agregadas para utilização específica em vários setores.

Graus de aço inoxidável comuns

Aço Inoxidável Austenítico

Composição Química

O aço inoxidável austenítico é, em geral, composto basicamente de ferro, Cr e níquel. Este tipo de aço geralmente contém cerca de 16-26% de cromo e 6-22% de níquel. Níveis muito elevados de cromo e níquel são adicionados a esse aço para torná-lo resistente à corrosão, o que também melhora suas propriedades mecânicas. Outros elementos possíveis podem ser adicionados ao aço inoxidável austenítico, como manganês, nitrogênio ou molibdênio para melhorar algumas outras de suas propriedades, como molibdênio, que adicionaria resistência ao desgaste, e diferentes tipos de grau resistente à corrosão para resistir a corrosão por corrosão ou fissuras.

A ruína do cromo prevê a obstrução de formas de proteção na superfície do aço que sua própria camada de óxido é eficaz contra as condições ambientais, devido a que este último é altamente resistente à ferrugem e corrosão - mesmo nas condições mais adversas Para aumentar seu valor de impacto e ductilidade, o níquel é adicionado ao material e, assim, evitar a mudança nas propriedades em uma faixa de temperatura mais ampla Às vezes, o nitrogênio é adicionado para aumentar ainda mais as forças A escolha ornamentada Às vezes, o molibdênio é adicionado para melhorar a resistência contra a corrosão induzida por cloreto.

Por sua fantástica flexibilidade e grande desempenho, o aço inoxidável austenítico é amplamente utilizado em indústrias como processamento de alimentos, construção, saúde, processamento químico, etc. Essas características levam à longa vida útil do aço, seja estrutural ou estética, servindo a funcionalidade em ambientes operacionais agressivos.

Microestrutura e Propriedades

Este aço inoxidável austenítico tem uma microestrutura característica que consiste predominantemente de sua rede cristalina cúbica de face centrada (FCC) Isso é conseguido por uma combinação de elementos como níquel e nitrogênio Que estabilizam a fase austenítica, mesmo à temperatura ambiente A estrutura FCC confere uma alta tenacidade e ductilidade distintivas à liga, e o material pode sustentar extensas deformações sem falhas.

Uma das propriedades mais importantes em relação ao aço inoxidável austenítico diz respeito à excepcional resistência à corrosão A presença de cromo com formação de camada passiva de óxido é responsável pela proteção superficial contra oxidação e degradação Além disso, ambientes específicos contendo cloretos ou substâncias ácidas são ainda potencializados pela presença de molibdênio na liga, atraindo determinados ambientes agressivos, como ambientes marinhos ou industriais.

Por outro lado, são não magnéticos o que os distingue de outros tipos de aço inoxidável e, portanto, os torna adequados para certas aplicações elétricas ou eletrônicas Eles exibem um alto grau de conformabilidade e soldabilidade, tornando estes fáceis de usar em atividades complexas de fabricação Essa unificação de requisitos torna os aços inoxidáveis austeníticos praticamente onipotentes quando precisam de desempenho, trabalhabilidade e segurança.

Resistência à corrosão e aplicações

O termo dado a este tipo de aço inoxidável, sua excelente resistência à corrosão é sem dúvida uma de suas melhores características, que vem principalmente de sua combinação de alto teor de níquel e cromo Estes dois elementos criam uma camada de óxido na superfície, resistindo assim à ação de agentes oxidantes no meio ambiente - a presença de tais agentes em cloretos como água do mar, plantas industriais e indústria de processamento de alimentos fornece proteção adicional contra a corrosão Explorar este tipo de resistência inata diminui muito a própria probabilidade de ferrugem e manchamento, mesmo quando presente em circunstâncias rígidas.

As aplicações do aço inoxidável austenítico são inúmeras nas indústrias devido à sua durabilidade e resistência à corrosão, são utilizadas em plantas de processamento de alimentos para preparar equipamentos higienizados e utensílios de boa qualidade que asseguram uma higiene ótima e impedem a propagação de bactérias, na indústria médica, o mesmo poderia ser utilizado para ferramentas cirúrgicas e implantes, devido ao fato de que eles permanecem biocompatíveis e se saem bem sob assalto a fluidos corporais, Sua importância na construção e arquitetura permanece, particularmente em um cenário onde o intemperismo é necessário para sempre e os materiais estão expostos a condições climáticas extremamente mutáveis, respectivamente.

O aço inoxidável austenítico é amplamente empregado nas indústrias química e energética Este é um material que demonstrou seu valor pela exposição sustentada a produtos químicos corrosivos e altas temperaturas; assim, é vital para a fabricação de equipamentos, tubulações ou materiais trocadores de calor Essa adaptabilidade, juntamente com resistência, conformabilidade, mancha e corrosão, torna o aço inoxidável austenítico uma escolha altamente confiável para ambientes intensos.

Aço Inoxidável Martensítico

Composição Química

O aço inoxidável martensítico comercial é composto principalmente de ferro, cromo e carbono A liga normalmente tem cerca de 11,51TP3 T a 181TP3 T de teor de cromo, o que aumenta a resistência à corrosão do material O teor de carbono é bastante alto em relação aos outros aços inoxidáveis, geralmente variando de 0,11TP3 T a 1,21TP3 T, permitindo que o tratamento térmico atinja alta dureza Além disso, quantidades menores de outros elementos de liga, como molibdênio, níquel ou vanádio, foram mencionadas para melhorar propriedades específicas.

O aço inoxidável martensítico com alto teor de carbono apresenta excepcional resistência /dureza /resistência ao desgaste. Assim, é menos resistente à corrosão do que outros aços inoxidáveis, tornando-se um material preferível onde são necessárias altas propriedades mecânicas em relação à atmosfera que é o mais corrosiva possível. Os procedimentos corretos de tratamento térmico, como têmpera, são vitais no processo de obtenção dessas propriedades desejadas.

Uma boa composição química do aço inoxidável martensítico o torna o material mais utilizado para aplicações de “tughness,” “strength,” e “limited corrosão resistance”. É utilizado consideravelmente em diversas aplicações como ferramentas, instrumentos cirúrgicos, pás de turbinas, e outros componentes de alto estresse O conhecimento sobre seus elementos químicos ajuda a utilizá-lo de forma eficaz em diversas indústrias.

Microestrutura e Propriedades

O aço inoxidável martensítico é dominado pela microestrutura de martensita, que é formada durante o tratamento térmico, bem como é uma fase dura e quebradiça que se forma devido ao resfriamento rápido Esta microestrutura é responsável por sua resistência e tenacidade superiores A estrutura de martensita pode ser temperada para aumentar ainda mais a ductilidade e diminuir a fragilidade As proporções dos elementos de liga de carbono e cromo podem ser controladas para conferir as propriedades desejadas O carbono contribui diretamente para o endurecimento, enquanto o cromo fornece resistência à corrosão.

O aço inoxidável martensítico é altamente versátil porque vem com uma mistura adequada de resistência mecânica e resistência à corrosão razoável, que é adequada para cargas pesadas A tenacidade permite que este material resista a grandes cargas, e a capacidade deste material de tolerar condições químicas adversas também aumenta sua tenacidade. Ainda assim, a dureza e a tenacidade poderiam ser ajustadas elaboradamente, com base na escolha de processos de têmpera, para diversas formas de aço, aumentando assim sua versatilidade na aplicação em todas as indústrias.

São essas qualidades especiais que tornam o aço inoxidável martensítico útil em muitas aplicações exigentes O aço inoxidável martensítico é usado na fabricação de ferramentas de corte, instrumentos cirúrgicos e peças de turbinas, onde a resistência e a confiabilidade são essenciais E a capacidade desse material de ser tratado pelo calor tornou o estabelecimento do controle de qualidade uma grande chamada Este material é amplamente utilizado na indústria para fins de engenharia.

Resistência à corrosão e aplicações

O aço inoxidável martensítico tem um nível relativamente moderado de resistência contra a corrosão devido ao seu menor teor de cromo em comparação com outros graus de aço inoxidável No entanto, sob circunstâncias adequadas, onde o tratamento de superfície é feito e as condições ambientais são mantidas, a resistência à corrosão pode ser significativamente aumentada Embora possa não ser tão resistente à corrosão quanto o aço inoxidável austenítico sob um ataque altamente corrosivo do meio ambiente, o aço martensítico pode ser usado em aplicações que executam a linha entre resistência e alguma espessura de resistência à corrosão.

Normalmente, esses aços são usados onde às vezes existem umidade e corrosivos suaves, mas onde a resistência à fadiga é de primordial importância É de longe uma das seleções de aço perfeitas para cirurgias, pois usa pouco e, portanto, é muito robusta - mesmo quando passa por processos de esterilização Além disso, é altamente recomendado hoje em dia por indústrias que os utilizam em aplicações como pás de turbinas e peças mecânicas que suportarão tensões tão altas sem deixar de se comportar da maneira necessária.

Sua composição química fornece resistência para se adequar a quase toda corrosão leve; no entanto, uma escolha cuidadosa de material, tratamento de superfície ou envelhecimento poderia ampliar sua utilidade ainda mais em ambientes ligeiramente abruptos Aspectos de manutenção, como limpeza periódica em vez de exposição prolongada a produtos químicos agressivos, fazem com que os materiais durem A resistência e a resistência à corrosão são duas características muito atraentes que o aço de alto carbono oferece profundamente, tornando o aço inoxidável martensítico apropriado para usos amplos e aplicações com um alto elemento de especialização.

Vantagens e Limitações

Vantagens do aço inoxidável austenítico

Uma das principais vantagens do aço inoxidável austenítico é sua resistência excepcional comprovada à corrosão devido às altas quantidades de cromo e níquel contidas nele Este tipo de material se destaca quando confrontado com exposição à umidade, derramamentos químicos ou alta umidade. Assim, é frequentemente utilizado em indústrias como alimentos e bebidas, produtos farmacêuticos e aplicações marítimas, onde o ambiente operacional pode ser bastante corrosivo.

Outra vantagem a ser destacada é a sua formabilidade impecável e soldabilidade A modelagem simples, dobra, e soldagem pode tornar o aço inoxidável austenítico um material realmente adequado para o projeto complicado e fabricação Seu estado não magnético e excelente acabamento superficial são os outros contribuintes para a sua popularidade em aplicações decorativas e funcionais.

O aço inoxidável austenítico austenítico cromo-manganês possui propriedades mecânicas anômalas, manifestadas em alta tenacidade e resistência até temperaturas extremamente altas Isso o torna adequado para ambientes adversos, incluindo configurações criogênicas e de alta temperatura Sua combinação de resistência e flexibilidade garante a demanda contínua por seus serviços em vários campos.

Vantagens Martensitic Aço Inoxidável

O aço inoxidável martensítico é valorizado por sua excepcional dureza e resistência, o que é atribuído à sua microestrutura peculiar desenvolvida após o tratamento térmico, Portanto, é bom para usos onde a resistência mecânica e dureza são necessárias, tais como; ferramentas de corte, facas e outros componentes mecânicos É o endurecimento mecânico que garante o desempenho adequado, mesmo quando usado em condições de tensão exigentes.

Outra boa característica do aço inoxidável martensítico é a resistência média à corrosão - perdendo apenas para os graus austeníticos, geralmente tem um bom desempenho quando usado em locais onde o alto contato com a umidade ou alguns produtos químicos pode ser esperado, Uma vez que pode resistir à abrasão, é melhor usado em situações que exigem uma integridade da superfície, independentemente das condições ou circunstâncias.

Enquanto no canto oposto, apesar da falta de resistência à corrosão da maneira de 300 graus da série, a série 400 oferece realmente uma boa usinabilidade e conformabilidade Essa facilidade de fabricação aumenta a versatilidade do aço inoxidável martensítico para exploração adicional em várias indústrias, que são como médica, automotiva e aeroespacial, para citar apenas algumas. Melhorias de propriedade através de tratamentos térmicos tornam o material mais específico para aplicação; ele pode ser submetido a uma ampla gama de tratamentos térmicos para obter propriedades ideais em termos de resistência, tenacidade e resistência à corrosão para atender a um equilíbrio específico.

Limitações de cada tipo

Embora seja verdade que o aço inoxidável tem um número incontável de vantagens, cada tipo estabelece certas limitações que podem tornar uma aplicação particular inadequada A principal desvantagem do aço inoxidável martensítico tem sido a baixa resistência à corrosão em comparação com os aços inoxidáveis austeníticos ou ferríticos A razão por trás dessa limitação é que a presença de um maior teor de carbono nele aumenta a dureza do aço à custa das propriedades preventivas de corrosão de seu cromo, Portanto, o aço inoxidável martensítico não deve ser usado em ambientes com alta umidade e exposição química.

O aço inoxidável ferrítico é, por outro lado, menos resistente e não robusto, especialmente em temperaturas muito baixas, onde pode até se tornar quebradiço Sua soldabilidade e conformabilidade são mais restritas, portanto prejudicadas para aplicação em estruturas complexas; então o aço ferrítico fica mais suscetível ao crescimento de grãos durante o tratamento térmico, o que pode resultar na deterioração das propriedades mecânicas.

O aço inoxidável austenítico é como o aço inoxidável martensítico no que diz respeito à boa resistência à corrosão, e o que os torna ainda mais caros, é o seu alto teor de níquel Em ambientes relativamente corrosivos contendo cloretos, o material pode posteriormente ser suscetível à fissuração por corrosão sob tensão. Além disso, a menor dureza das formas austeníticas em comparação com as formas martensíticas pode ser um problema em aplicações onde a resistência ao desgaste é importante. Superar tais limitações é geralmente difícil e implica uma seleção cuidadosa do material e, às vezes, a aplicação de coberturas protetoras ou tratamentos para melhorar o desempenho.

Escolhendo o aço inoxidável certo

Fatores a Considerar

Quando você faz a escolha do aço inoxidável você deve considerar o tipo de aplicação e a maneira que este material se comporta sob suas circunstâncias específicas As considerações preliminares são a proteção contra corrosão, as propriedades mecânicas, e o preço Você pode assumir que a resistência de corrosão será a prioridade a mais alta quando o aço inoxidável é usado em todo o ambiente com exposição à umidade, produtos químicos, ou extremos na temperatura A resistência à corrosão variará entre vários graus do aço inoxidávelaustenitic é o mais resistente à corrosão.

As propriedades mecânicas que também devem ser consideradas incluem resistência, dureza e ductilidade. Cargas elevadas ou desgaste ou impacto pesado precisam de um aço inoxidável de alta resistência ou de um tratamento térmico específico. Por outro lado, em aplicações que requerem dobrabilidade ou conformação, um grau de ductilidade maior pode ser preferido. Equilibrar esses fatores levará a um desempenho adequado sem falha prematura.

Além disso, ainda, a despesa é um grande ponto de discórdia Na verdade, embora um excelente aumento na resistência e uso é o efeito de uma categoria de alta qualidade de aço inoxidável, o custo de comprá-lo é tipicamente muito maior, atingindo um equilíbrio entre o custo de aquisição inicial e serviço de longo prazo seria realmente garantir que se obtém a máxima utilidade dos materiais fornecidos aqui Esta mesma decisão seria formada pela percepção do ambiente de trabalho, necessidades de manutenção, ea expectativa de vida material.

Casos de Uso Comum para Aço Austenítico e Martensítico

O aço inoxidável austenítico encontra seu uso em aplicações que exigem resistência à corrosão e durabilidade Em palavras simples, sua primeira resistência fomentada à oxidação e aos ácidos o torna ideal para uso em equipamentos de processamento de alimentos, indústrias químicas e instrumentos médicos Além disso, sua natureza não magnética e alta conformabilidade o tornam muito útil em sistemas industriais de cozinha, arquitetura e exaustão automotiva.

O aço inoxidável martensítico, em sua faceta, distingue-se pela sua tenacidade e resistência, é comumente utilizado em aplicações onde a resistência ao desgaste e tenacidade são necessárias, como para facas, operações com instrumentos cirúrgicos, e uma matriz de diferentes ferramentas de corte Ainda mais, onde a sua capacidade de suportar prova ser benéfico, o aço martensítico torna-se preferível para ainda outros componentes de engenharia, como eixos, válvulas e rolamentos A diferença significativa que ocorre quando estes dois tipos de aço inoxidável são comparados é representada pelas propriedades magnéticas ou falta dele, a este respeito, o aço martensítico seria de fato magnético e poderia, portanto, ser eficientemente utilizado em uma aplicação técnica particular.

Qualquer um de um, eles têm propriedades particulares adequadas para requisitos industriais e comerciais específicos O aço austenítico é feito para ambientes onde a corrosão em altas temperaturas pode ocorrer, o aço martensítico, por exemplo, se destaca em aplicações que exigem resistência e estruturas do tipo engenharia A escolha certa do tipo de aço dependerá das condições operacionais, funcionalidades desejadas e vida útil pretendida do material.

Dicas Práticas para Engenheiros e Designers

Através da consideração do acima exposto, engenheiros e projetistas estarão mais bem equipados para tomar decisões informadas sobre qual aço selecionar para suas aplicações. Essa racionalização relativa à escolha de materiais num projeto de construção terá benefícios em funcionalidade e segurança, mas também contribuirá para a relação custo-eficácia.

Perguntas frequentes (FAQ)

Referências