Aços & Ligas | Aços e Ferros Fundidos | Aços Resistentes à Corrosão

O desenvolvimento dos aços inoxidáveis denominados “dúplex” vem resultando, nos últimos anos, na sua crescente utilização, principalmente em aplicações industriais que exigem maior resistência à corrosão, maior resistência à oxidação e tenacidade adequada, do que as apresentadas pelos aços inoxidáveis austeníticos. São superiores também porque apresentam melhor resistência à corrosão localizada e melhor resistência ao trincamento por corrosão sob tensão.

Esses aços se caracterizam por ter uma estrutura bifásica ferrítico-austenítica, determinada sobretudo pelos teores de ferro, cromo e níquel.

O diagrama de equilíbrio Fe-Cr-Ni para um teor de ferro de 70% é representado na figura 175 e revela que para obter a estrutura bifásica ferrítica-austenítica, o teor de cromo deve variar entre 22 e 28% e o níquel entre 2 e 8%.

Fig. 175 – Corte do diagrama Fe-Cr-Ni para 70% de ferro.

A composição típica de alguns aços inoxidáveis dúplex está indicada na Tabela 124. Nesses aços, os elementos de liga atuam da seguinte maneira:

- o cromo e o níquel são os elementos fundamentais no sentido de conferir a resistência à corrosão

- o molibdênio, entre 0,2 e 5,0% melhora a resistência à corrosão localizada (por pites), a corrosão generalizada e a corrosão em frestas;

- o nitrogênio, entre 0,1 e 0,35%, melhora a resistência à corrosão localizada, além de aumentar a resistência mecânica;

-  cobre até 4,0% melhora a resistência à corrosão e favorece o endurecimento por precipitação;

- o tungstênio até 1,2% melhora a resistência à corrosão;

- o manganês entre 0,5 e 5,0% aumenta a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste abrasivo;

- o silício entre 0,5 e 5,0% aumenta a resistência à corrosão, ao calor e ao desgaste;

- o carbono entre 0,01 e 0,5% aumenta a resistência mecânica e ao desgaste.

Tabela 124 – Alguns tipos de aços inoxidáveis dúplex

Outros elementos, como o cobalto, o nióbio, o titânio e o alumínio podem ser adicionados: o cobalto com o objetivo de melhorar a soldabilidade e a resistência ao desgaste; o nióbio para melhorar a resistência à corrosão e ao desgaste; o titânio e o alumínio para favorecer o endurecimento por precipitação.

As propriedades como a resistência mecânica desses aços são, portanto, de um modo geral, superiores às dos aços inoxidáveis com apenas estrutura austênica. Isso se deve ao fato das estruturas dúplex apresentarem grãos mais finos que os aços inoxidáveis de uma única fase. A formação da estrutura granular mais fina deve-se à formação das estruturas dúplex no estado sólido e às suas características de encruamento e recristalização, assim como às limitações de crescimento de grão.

A tenacidade dos aços inoxidáveis dúplex, após solubilização e resfriamento muito rápido, varia de boa a muito boa.

Contudo, é importante analisar como a presença de elementos de liga podem afetar essa característica. É sabido que a presença de muitos elementos de liga simultaneamente provoca precipitação de numerosas fases nesses aços, às vezes em grande quantidade.

A ação desses elementos de liga e das fases resultantes sobre a dureza é positiva, pois ela é melhorada; entretanto, a tenacidade é diminuída, o que deve ser levado em conta nas aplicações em quem essa característica é importante.

Essa ação dos elementos de liga leva à conclusão que o tratamento térmico dos aços inoxidáveis dúplex exige cuidados especiais e é fundamental o conhecimento dos processos de precipitação que podem ocorrer em ampla faixa de temperaturas (1350 a 350°C).

A figura 176 compara a resistência ao impacto (tenacidade) em função da temperatura de um aço dúplex com a de um aço inoxidável austenítico. Verifica-se que a energia absorvida pelo aço dúplex cai de valores altos para valores baixos por volta de -50°C, fato esse que é devido à transição fratura dúctil a frágil da ferrita.

Fig. 176 – Comparação entre a resistência ao impacto dos aços inoxidáveis dúplex e dos aços inoxidáveis austeníticos.

 As propriedades superiores dos aços inoxidáveis dúplex em relação aos outros tipos de aços inoxidáveis são a principal causa da utilização crescente desses materiais em aplicações de grande responsabilidade, tais como:

- indústria de processamento químico, em tubulações, bombas, tanques de produtos químicos, extratores de uréia, agotadores e trocadores de calor, evaporação salina, sistemas de refrigeração de água do mar;

- indústria de polpa e papel, em digestores, pré-aquecedores, evaporadores, equipamento de branqueamento, etc.

- indústria de geração de energia (fóssil e nuclear), em reaquecedores, tubos de injeção de alta velocidade em poços geotérmicos, trocadores de calor,etc.

- indústria de extração de petróleo e gás (in e off-shore), em resfriadores, tubulações e linhas de distensão, estruturas e revestimentos, transporte de gás sulfuroso, bombas de injeção de água salgada, sistemas de refrigeração, bombas, separadores, vasos de pressão etc.

A escolha do tipo adequado do aço dúplex, baseado principalmente no teor de cromo, varia de acordo com o campo de aplicação, em função sobretudo da maior ou menor resistência à corrosão, resistência à oxidação e tenacidade desejadas.