Aços-inoxidáveis
Os aços-inoxidáveis são aqueles que contém um mínimo de 10,5% de Cromo como principal elemento de liga. São aços onde não ocorre oxidação em ambientes normais. Alguns aços inoxidáveis possuem mais de 30% de Cromo ou menos de 50% de Ferro. Suas características de resistência são obtidas graças à formação de um óxido protetor que impede o contato do metal base com a atmosfera agressiva. Alguns outros elementos como níquel, molibdênio, cobre, titânio, alumínio, silício, nióbio, nitrogênio e selênio podem ser adicionados para a obtenção de características mecânicas particulares.
Os aços inoxidáveis são divididos em cinco famílias, de acordo com a microestrutura, estrutura cristalina das fases presentes ou tratamento térmico utilizado. As cinco famílias são: martensíticos, ferríticos, austeníticos, duplex (austenítico e ferrítico) e endurecíveis por precipitação.
Martensíticos: os aços inoxidáveis martensíticos são ligas Fe-Cr-C que possuem uma estrutura cristalina martensítica na condição endurecida. São ferromagnéticos, endurecíveis por tratamento térmico e resistentes à corrosão, somente em meios de média agressividade. O conteúdo de cromo é, geralmente, situado entre 10,5 e 18% e o conteúdo de carbono não pode ser superior a 1,2%. Os conteúdos de carbono e cromo são balanceados para garantir uma estrutura martensítica. Alguns elementos como nióbio, silício, tungstênio e vanádio são, às vezes, adicionados para modificar o comportamento do aço durante o revenimento. Pequenas quantidades de níquel podem ser adicionadas para melhorar a resistência à corrosão. Da mesma maneira, enxofre e selênio podem ser adicionados para melhorar usinabilidade.
Ferrítico: são ligas de Fe-Cr, de estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC). Seu conteúdo de cromo se situa na faixa de 11 a 30%. Alguns graus podem conter molibdênio, silício, alumínio, titânio e nióbio para a obtenção de certas características. Também podem ser adicionados enxofre e selênio para melhoria da usinabilidade. São ferromagnéticos, podem possuir boas ductilidade e conformabilidade mas suas características de resistência em altas temperaturas são ruins se comparadas à dos austeníticos. Sua tenacidade também pode ser limitada a baixas temperaturas e em seções pesadas. Não são endurecíveis por tratamento térmico e dificilmente por trabalho a frio.
Austeníticos: : constituem a maior família de aços inoxidáveis, tanto em número de diferentes tipos quanto em utilização. A exemplo dos ferríticos, não são endurecíveis por tratamento térmico. São não-magnéticos na condição recozida e são endurecíveis apenas por trabalho a frio. Normalmente, possuem excelentes propriedades criogênicas e excelentes resistências mecânica e à corrosão em altas temperaturas. O conteúdo de cromo varia entre 16 e 26%, o de níquel é menor ou igual a 35% e o de manganês é menor ou igual a 15%. Podem ser adicionados, também, molibdênio, cobre, silício, alumínio, titânio e nióbio, para a obtenção de melhores características de resistência à oxidação .
Duplex: são ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni. Estes aços possuem, aproximadamente, a mesma proporção das fases ferrita e austenita e são caracterizados pelo seu baixo teor de carbono (<0,03%) e por adições de molibdênio, nitrogênio, tungstênio e cobre. Os teores típicos de cromo e níquel variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente. A vantagem dos aços duplex sobre os austeníticos da série 300 e sobre os ferríticos, são a resistência mecânica (aproximadamente o dobro), maiores tenacidade e ductilidade (em relação aos ferríticos) e uma maior resistência a corrosão por cloretos.
Endurecíveis por precipitação: são ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por tratamento de envelhecimento. Podem ser austeníticos, semi-austeníticos ou martensíticos, sendo que a classificação é feita de acordo com a sua microestrutura na condição recozida. Para viabiliazr a reação de envelhecimento, muitas vezes se utiliza o trabalho a frio, e a adição de elementos de liga como alumínio, titânio, nióbio e cobre.
Os aços inoxidáveis são normalmente designados pelos sistemas de numeração da AISI (American Iron and Steel Institute), UNS (Unified Numbering System) ou por designação própria do proprietário da liga. Entre estes, o sistema da AISI é o mais utilizado. Nele, a maioria dos graus de aços inoxidáveis possui uma classificação com três dígitos. Os aços austeníticos fazem parte das séries 200 e 300, enquanto que a série 400 designa tanto aços ferríticos quanto martensíticos.
A série UNS, por sua vez, possui um maior número de ligas que a AISI, pois incorpora todos os aços inoxidáveis de desenvolvimento mais recente. Nesta série, os aços inoxidáveis são representados pela letra S, seguida de cinco números. Os três primeiros representando a numeração AISI (se tiverem). Os dois últimos algarismos serão 00 se o aço for um aço comum da designação AISI. Se forem diferentes, significa que o aço tem alguma característica especial reconhecida pela UNS.
Martensíticos: estes aços são especificados quando a aplicação requer elevadas resistência à tração, à fluência e à fadiga, combinadas com requisitos moderados de resistência à corrosão e utilizações em até 650 °C. Entre as suas aplicações estão turbinas a vapor, motores a jato e turbinas a gás. Alguns destes aços encontram aplicações, também, como tubulações de vapor, reaquecedores de geradores a vapor e tubulações superaquecidas utilizadas em refinarias de combustíveis fósseis, cutelaria, peças de válvulas, engrenagens, eixos, cilindros laminadores, instrumentos cirúrgicos e odontológicos, molas, cames e esferas de rolamentos.
Aço inoxidável usado em esferas de rolamentos
Ferríticos: suas várias classes encontram aplicações em sistemas de exaustão de automóveis, como recipientes de alimentos, em trocadores de calor e em tubulações contendo soluções com cloretos e água do mar.
Austeníticos: podem, em função dos elementos de liga presentes na sua composição, resistir a corrosão atmosférica, em várias soluções aquosas, na presença de alimentos, em ácidos oxidantes (como o nítrico), fosfóricos e acéticos, em soluções diluídas contendo cloretos e em ácidos sulfurosos
Duplex: graças a sua elevada resistência mecânica, os aços inox duplex podem ser utilizados em menores espessuras. Sua desvantagem é que não pode ser utilizado em temperaturas acima de 300 °C, sob pena de perder algumas de suas características mecânicas, sobretudo a tenacidade. É bastante utilizado nas indústrias de gás, petróleo, petroquímica, polpa e papel, principalmente na presença de meios contendo aquosos contendo cloretos.
Endurecíveis por precipitação: possuem boas resistência mecânica, tenacidade e ductilidade. Sua resistência à corrosão é de moderada a boa. Suas características lhe garantem aplicação nas indústrias aeroespacial e de alta-tecnologia.