Aço inoxidável austenítico, ferrítico e martensítico

Austeníticos, ferríticos e martensíticos são três famílias metalúrgicas importantes de aço inoxidável. Suas microestruturas características, composição e resposta ao tratamento térmico ajudam a explicar magnetismo, endurecimento, conformabilidade e tenacidade. A resistência à corrosão e as propriedades especificadas dependem do grau e da condição do produto.

Comparação rápida

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A microestrutura define a resposta da família

Aços austeníticos mantêm estrutura cúbica de face centrada (FCC). Níquel, manganês e nitrogênio podem estabilizar a austenita; 304 e 316 são exemplos amplamente usados.

Ferríticos têm estrutura cúbica de corpo centrado (BCC), com cromo como principal elemento de liga. Muitos graus usam pouco ou nenhum níquel. O 430 é um exemplo conhecido.

Martensíticos são formulados para responder ao tratamento térmico. O carbono participa diretamente da capacidade de endurecimento, e a estrutura endurecida é predominantemente martensítica BCT.

Graus martensíticos podem ser fornecidos recozidos para facilitar usinagem ou conformação. A família também descreve a resposta metalúrgica; a condição efetiva de fornecimento precisa ser verificada.

FCC, BCC e BCT são descrições simplificadas de redes características; as fases presentes e a distorção da rede dependem da composição e do processamento.

Tratamento térmico

Austeníticos não são endurecidos em toda a seção pelo ciclo convencional de têmpera e revenimento. Trabalho a frio pode elevar muito a resistência. O recozimento de solução pode restaurar uma condição austenítica mais macia quando aplicável.

Ferríticos também não usam têmpera e revenimento para obter endurecimento. O recozimento controla ou recupera a condição após operações adequadas ao produto.

Nos martensíticos, o ciclo térmico é parte essencial da especificação. A têmpera aumenta dureza e resistência, enquanto o revenimento ajusta tenacidade e ductilidade.

Magnetismo

Ferríticos e martensíticos são ferromagnéticos. Austeníticos totalmente recozidos geralmente apresentam baixa permeabilidade. Deformação a frio pode formar martensita induzida por deformação, e soldas podem conter ferrita local.

Um ímã é útil como triagem quando as famílias candidatas já são conhecidas. A identificação do grau exige rastreabilidade ou método de ensaio apropriado. Veja magnetismo do aço inoxidável .

Corrosão varia dentro de cada família

Todas as famílias dependem do cromo para formar a película passiva, porém a resistência à corrosão cobre faixas amplas.

Austeníticos incluem 304, 316 e ligas muito mais ricas. Ferríticos estabilizados podem atingir desempenho próximo ao de austeníticos comuns em certos ambientes. Martensíticos frequentemente priorizam dureza e resistência, com comportamento de corrosão sensível a composição, tratamento térmico, superfície e exposição.

Cloretos, temperatura, frestas, depósitos, produtos de limpeza e acabamento precisam ser avaliados com dados do grau escolhido.

Em condições comparáveis, o molibdênio melhora a resistência do 316 à corrosão por pites em cloretos em relação ao 304; veja 304 versus 316 .

Conformação e soldagem

Austeníticos combinam alta ductilidade com ampla capacidade de conformação e soldagem. O encruamento pode exigir ajuste de ferramental e sequência em operações severas. A soldabilidade favorável pressupõe metal de adição, aporte térmico, projeto da junta e tratamento superficial após a fabricação adequados ao grau e ao serviço.

Ferríticos funcionam bem em várias operações de chapa, inclusive estampagem profunda, enquanto alguns graus têm menor capacidade de estiramento. Soldas em seções mais espessas podem exigir atenção à tenacidade e ao crescimento de grão.

Martensíticos são frequentemente usinados ou conformados em condição mais macia antes do endurecimento final. Soldagem deve considerar carbono, temperabilidade, espessura e tratamento térmico. Esses fatores afetam o risco de trincas e as propriedades finais. Conforme o grau e a aplicação, um procedimento qualificado pode exigir preaquecimento, aporte térmico controlado ou tratamento térmico após a soldagem.

Tenacidade e temperatura

Austeníticos preservam boa tenacidade em temperaturas muito baixas e podem atender serviço criogênico quando o grau e o código aplicável permitem. Ferríticos e martensíticos podem apresentar transição dúctil-frágil; uso em baixa temperatura requer dados específicos.

Em alta temperatura, resistência à oxidação, fluência, expansão térmica e retenção de resistência precisam ser verificados separadamente.

Ferríticos geralmente apresentam menor expansão térmica que austeníticos comuns. Isso pode importar em ciclos térmicos; o coeficiente e a temperatura admissível devem ser verificados para o grau.

Da família para a especificação

Exemplos incluem austeníticos em equipamentos alimentícios e tanques, ferríticos em eletrodomésticos e escapamentos automotivos, e martensíticos em lâminas, eixos e determinados componentes de turbinas. Cada uso exige verificar grau, condição e projeto.

Aplicações de chapa com forte demanda de conformação e soldagem costumam começar pelos austeníticos. Necessidade de magnetismo e menor dependência de níquel pode favorecer ferríticos. Dureza, desgaste e resistência tratável termicamente direcionam para martensíticos.

A especificação final deve incluir norma e edição, grau exato, forma do produto, dimensões, condição de fornecimento ou tratamento térmico, acabamento e requisitos críticos de fabricação ou ensaio. ASTM A240/A240M-26 é uma especificação atual para placa, chapa e tira inoxidáveis dentro de seu escopo.

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Fontes técnicas