Aspectos Químicos – Aços Inoxidáveis.

Aspectos Químicos – Aços Inoxidáveis.

1. Qual a influência do Enxofre na usinabilidade do Aço Inox?

Do mesmo modo que nos aços para construção mecânica, existem inúmeros métodos para a melhoria da usinabilidade de aços inoxidáveis. O método mais conhecido e utilizado é a adição de enxofre ao aço, que conduz a formação de sulfetos de manganês na matriz. Essas inclusões possuem baixo ponto de fusão e alta deformabilidade, tendo um efeito positivo na usinabilidade. Causam um efeito lubrificante na aresta de corte e facilitam a quebra do cavaco na zona de cisalhamento.
Outros métodos utilizam a adição de elementos como selênio, chumbo, telúrio e bismuto. Entretanto, na maioria das vezes, a melhoria da usinabilidade é acompanhada da queda de outras propriedades. Em particular, as seguintes propriedades podem ser prejudicadas (11):

- Resistência à corrosão.
- Ductilidade e tenacidade na direção transversal.
- Plasticidade a quente e a frio.
- Soldabilidade.

2. A adição de Bismuto no aço inox pode aumentar sua usinabilidade? Se aumenta por quê/como isso ocorre?

A adição de bismuto ( Bi) aumenta significativamente a usinabilidade dos aços inoxidáveis austeníticos. Normalmente os aços inoxidáveis de corte livre contém enxofre (S), como no aço inox tipo 303. Entretanto o enxofre causa uma deterioração da resistência a corrosão, restringindo sua aplicação a meios não agressivos, além de poder alterar o sabor de alimentos e bebidas devido ao enxofre.

Uma alternativa é a utilização de metais pesados de baixo ponto de fusão , como o chumbo (Pb), como aditivo de melhoria de usinabilidade. Entretanto, devido a problemas ambientais e de saúde o uso da adição de chumbo, especialmente em aplicações na indústria de alimentos, deve ser evitada. Considerando que o Bi é um dos elementos pesados mais seguros, como confirmado pelo seu uso em cosméticos e medicina, a sua utilização como adição de usinabilidade foi feita em vários tipos de aços , inclusive no aço inoxidável.

A usinabilidade de um aço tipo 304 contendo Bi é comparável a de um inox tipo 303 , com 0,17% S. As partículas de Bi atuam de modo similar às particulas de chumbo, i.e., lubrificando a interface da ferramenta e o cavaco, reduzindo o atrito. Adicionalmente atuam como fragilizantes e ajudam na quebra do cavaco. Os aços inox com adição de Bi, apresentam usinabilidade equivalente ao aço inox tipo 303, mas com propriedades mecânicas e de corrosão equivalentes ao inox tipo 304. As demais propriedades tecnológicas são mantidas inalteradas, como soldabilidade, trabalhabilidade a frio, etc.

Apenas a trabalhabilidade a quente é reduzida, necessitando cuidados especiais em relação ao 304, como faixa de temperatura recomendável de forjamento entre 1100 e 1200 ºC. Tendo em vista que o Bi é uma adição muito mais cara do que o S, estes aços têm preço mais alto.

Para mais informações sugerimos ler o artigo: "A Usinabilidade dos Aços Inoxidáveis" - Autores: Marcelo B. Tessler e Celso A. Barbosa, publicado na revista Metalurgia e Materiais da ABM, Vol. 49, nº 413, janeiro 1993, pp. 032-041.

3. Quais são as principais características químicas que determinam a capacidade de não magnetização do aço inox?

De maneira geral, o que determina o carácter magnético de um aço inoxidável e o balanceamento de elementos químicos na sua composição, pois através dele poderemos ter uma estrutura austenítica ou ferrítica.

Os aços inoxidáveis ferríticos são magnéticos e os austeníticos não magnéticos.Porém os aços austeníticos quando conformados, podem vir a ter a austenita de sua estrutura transformada em martensita, o que conferirá um carácter magnético ao material.

4. Inibidores de aço inox em corrosão em acido sulfúrico.

Os aços inoxidáveis não são normalmente utilizados em ácido sulfúrico. Em concentrações diluídas (menos de 25%) ou muito concentradas, o 316L é resistente desde que o sistema trabalhe em baixas temperaturas (temperatura ambiente).

O aço inoxidável 904L, resiste em todas as concentrações mas existem limitações com a temperatura.

Não é muito usual recorrer a inibidores para poder utilizar um aço inoxidável em ácido sulfúrico. O sulfato férrico adicionado ao ácido sulfúrico permite que o aço inoxidável se comporte de forma passiva nesse ácido. Mas a proporção de sulfato férrico a ser adicionada depende da concentração do ácido.

Em soluções diluídas de ácido sulfúrico e com baixas temperaturas, o oxigênio ajuda a resistir melhor à corrosão. Neste caso pode ser injetado ar a pressão. Mas estamos falando de casos muitos específicos com ácido sulfúrico de baixa concentração.

5. Pode-se utilizar o aço inox na confecção de equipamentos de processo que trabalhem com ácido clorídrico 20% a temperatura ambiente? E com relação ao ácido acético 15% a uma temperatura de 60ºC ?

a) Nenhum aço inoxidável é recomendado para trabalhos em meios clorídricos. A temperatura ambiente e com concentração 20% (e também com concentrações menores) os aços inoxidáveis não resistem ao ácido clorídrico.

b) Com temperatura de 60 graus Celsius e concentração de 15%, o aço 304L resiste ao ácido acético. Cuidados devem ser tomados para se evitar aumentos de temperatura (a 80 graus Celsius a mesma solução atacaria ao 304L, mas não atacaria ao 316L).

6. Gostaria de saber qual a fórmula usada com ácido nítrico para recompor a camada passiva do aço inox?

Para recompor a camada passiva recomenda-se utilizar uma solução de ácido nítrico (15% ou 20%) que deve atuar sobre o material por 30 minutos, após o que, o mesmo deve ser lavado com água abundante.

7. Qual é o efeito do enxofre na usinabilidade dos aços inoxidáveis?

Do mesmo modo que nos aços para construção mecânica, existem inúmeros métodos para a melhoria da usinabilidade de aços inoxidáveis. O método mais conhecido e utilizado é a adição de enxofre ao aço, que conduz a formação de sulfetos de manganês na matriz. Essas inclusões possuem baixo ponto de fusão e alta deformabilidade, tendo um efeito positivo na usinabilidade. Causam um efeito lubrificante na aresta de corte e facilitam a quebra do cavaco na zona de cisalhamento.

8. Corrosão química em aço inox para produzir placas em baixo e alto relevo.

Normalmente, é feito um recobrimento na parte que não deve ser atacada.

Depois, a peça é colocada em uma solução de cloreto férrico (aproximadamente 10 a 20%) que atacará a parte que nos pretendemos seja atacada.

Soluções de ácido nítrico e ácido fluorídrico também podem ser utilizadas.

Aumentando a temperatura das soluções se consegue aumentar a velocidade do ataque. O tempo necessário deve ser estabelecido por vocês em função da profundidade de ataque desejado.

9. Inibidores da corrosão do aço inox em ácido sulfúrico.

Os aços inoxidáveis não são normalmente utilizados em ácido sulfúrico. Em concentrações diluídas (menos de 25%) ou muito concentradas, o 316L é resistente desde que o sistema trabalhe em baixas temperaturas (temperatura ambiente).

O aço inoxidável 904L, que não é fabricado no Brasil, resiste em todas as concentrações, mas existem limitações com a temperatura.

Não é muito usual recorrer a inibidores para poder utilizar um aço inoxidável em ácido sulfúrico. O sulfato férrico adicionado ao ácido sulfúrico permite que o aço inoxidável se comporte de forma passiva nesse ácido. Mas a proporção de sulfato férrico a ser adicionada depende da concentração do ácido.

Em soluções diluídas de ácido sulfúrico e com baixas temperaturas, o oxigênio ajuda a resistir melhor à corrosão. Neste caso pode ser injetado ar a pressão.Mas estamos falando de casos muitos específicos com ácido sulfúrico de baixa concentração.

10. Que ácidos que corroem o aço inox?

Podemos dizer que os ácidos redutores (como o ácido clorídrico e o fluorídrico) atacam a todos os aços inoxidáveis. Ácidos oxidantes (como o ácido nítrico, não atacam).

O ácido sulfúrico ataca aos aços inoxidáveis em praticamente todas as concentrações e temperaturas. Os aços inox somente resistem a este ácido em soluções muito diluídas ou muito concentradas e em temperaturas ambientes.

Os aços inox resistem bem ao ácido fosfórico em boa faixa de concentrações.

11. Gostaria de saber quais os ensaios eletroquímicos necessários para comparar aços inox, e saber qual resiste mais à corrosão.

Não existe um único teste para comparar a resistência à corrosão de diversos tipos de aço, já que esta é afetada pelo meio de trabalho, temperatura, concentrações dos meios etc.Existem entretanto, estudos que permitem recomendar o tipo de aço mais adequado em termos de resistência à corrosão, em função das condições acima mencionadas.

12. Que ácidos e quais concentrações podemos utilizar para decapar e passivar parafusos em AISI 420 e 410 que foram temperados e revenidos.

Para decapagem e passivação de aços 420 e 410 temperados recomendamos 15% HNO3 0,5% HF a temperaturas entre 50 e 60 graus C.

Apenas para passivação recomendamos 20% HNO3 2% Na2Cr2O7.2H2O (dicromato de sódio) ou opcionalmente 50% HNO3, em ambos os casos também preferencialmente entre 50 e 60 graus C.

O tempo deve ser determinado para cada caso em particular através da avaliação de amostras tratadas a partir de 5 minutos (tempo mínimo). O tempo depende da concentração e temperatura do banho e do resultado que se deseja obter.

13. Qual aço e espessura é recomendado para fabricar um taque de 700x700x1000mm onde usarei ácido moriático e soda caustica em temperatura elevada e esse tanque não deforme e não tenha corrosão?

Os aços inoxidáveis não são materiais recomendados para utilização em presença de ácido clorídrico.

Em qualquer concentração e temperatura o ácido clorídrico ataca a todos os aços inoxidáveis.

14. Qual é a influência do CROMO e do NÍQUEL nos aços inoxidáveis?

Podemos definir como aço inoxidável o grupo de ligas de ferro (Fe) e cromo (Cr) contendo no mínimo 10,5 % de Cr.

CROMO

Outros elementos metálicos também integram estas ligas, mas o Cr é considerado o elemento mais importante porque é o que dá aos aços inoxidáveis uma elevada resistência à corrosão.

Mesmo quando o aço inox sofre algum tipo de dano, sejam arranhões, amassamentos ou cortes, imediatamente o oxigênio do ar combina-se com o cromo, formando novamente o filme protetor, recompondo a resistência à corrosão. Esta qualidade é inerente ao aço inox já que o cromo faz parte de sua composição química.

NÍQUEL, adicionado no aço inoxidável é responsável por:

Aumenta a resistência à corrosão de uma maneira geral.
Melhora a Ductilidade ( Estampagem ).
Aumenta a Resistência mecânica a quente.
Melhora a Soldabilidade.

15. Para fabricação de tanques para armazenamento de água com temperatura média de 60°C, qual a composição química da água que seria permitida para aço inox 304 e 316 para não ocorrer corrosão nestes tanques?

Para o aço inox 304 o teor máximo de íon cloreto (Cl ) na água a temperatura de 60°C, é de 0,015% e para o aço 316 é de 0,08%.

16. Como distinguir o aço inox 304 do 316 por meio químico e onde encontrar o produto para compra?

Para distinguir os aços 304 e 316 é preciso identificar a presença de Molibdênio, presente apenas no tipo 316. Há no mercado um produto denominado DETET 16® , desenvolvido para efetuar a análise qualitativa do aço inoxidável AISI 316, através do molibdênio. Ideal para as indústrias de conexões, caldeirarias, mecânicas e metalúrgicas em geral.

Fonte: http://www.ionix.ind.br/faq/aspectos-tecnicos