O aço inoxidável é um tipo de aço que contém cromo, o que lhe confere forte resistência à ferrugem. Com base na sua estrutura, o aço inoxidável é classificado em quatro tipos principais: austenítico, ferrítico, martensítico eduplex em aço inoxidável. Cada tipo possui características únicas e requisitos específicos de soldagem.
O aço inoxidável é produzido pela adição de cromo ao aço, criando um estado passivado que torna o material resistente à ferrugem. Para que esta propriedade seja eficaz, o teor de cromo deve ser de pelo menos 12%. Para aumentar ainda mais a resistência à corrosão, elementos como níquel e molibdênio são frequentemente adicionados para fortalecer a camada de passivação.
Em geral, “aço inoxidável” inclui amplamente aço inoxidável e aço resistente a ácidos. Embora o aço inoxidável nem sempre seja resistente a ácidos, o aço resistente a ácidos normalmente oferece resistência superior à ferrugem devido à sua composição química aprimorada.
Aço Inoxidável Austenítico e Suas Características de Soldagem
O aço inoxidável austenítico contém uma alta proporção de cromo e níquel, formando normalmente uma estrutura totalmente austenítica à temperatura ambiente. Este aço oferece excelente plasticidade, tenacidade e resistência à corrosão. Durante a soldagem, no entanto, apresenta vários desafios:
Corrosão Intergranular:
Quando o aço inoxidável austenítico permanece dentro da faixa de temperatura de 450 graus a 850 graus por um período prolongado, os carbonetos Cr23C6 podem precipitar nos limites dos grãos, criando zonas esgotadas de cromo e causando corrosão intergranular. As medidas preventivas incluem o uso de materiais de soldagem estabilizados ou de carbono ultrabaixo com elementos como titânio ou nióbio, a aplicação de técnicas de soldagem com baixa entrada de calor e a realização de tratamento de solução pós-soldagem.
Rachaduras Quentes:
Devido ao seu alto coeficiente de expansão térmica, o aço inoxidável austenítico sofre tensões de contração significativas durante o resfriamento, tornando-o propenso a trincas a quente. Para evitar isso, a composição do metal de solda pode ser ajustada para formar uma estrutura duplex, com teor de ferrita controlado entre 3% e 5%. Além disso, a seleção do revestimento de eletrodo apropriado pode reduzir os riscos de trincas.
Fissuração por corrosão sob tensão:
Juntas soldadas em aço inoxidável austenítico podem sofrer fissuras retardadas sob tensão de tração em ambientes corrosivos específicos. As estratégias preventivas incluem a seleção de materiais de soldagem compatíveis, garantindo a correspondência adequada entre a solda e o metal base, utilizando processos de soldagem adequados e aplicando tratamento de alívio de tensão pós-soldagem.
Má formação de solda:
Devido ao seu alto teor de liga e à baixa fluidez da poça de fusão, o aço inoxidável austenítico pode resultar em baixa qualidade da superfície da solda. Para melhorar a formação da solda, podem ser utilizadas técnicas como soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG) para passes de raiz, controle da faixa de temperatura de sensibilização da zona afetada pelo calor e aplicação de tecnologia de cordão de solda estreito.
Aço inoxidável ferrítico e suas características de soldagem
O aço inoxidável ferrítico contém 10,5% a 30% de cromo e possui uma estrutura reticulada cúbica de corpo centrado. Normalmente não contém níquel, mas pode incluir pequenas quantidades de molibdênio, titânio ou nióbio para propriedades aprimoradas. Este aço possui alta condutividade térmica, baixa expansão térmica e excelente resistência à oxidação e corrosão sob tensão. Suas características de soldagem incluem:
Soldabilidade:
Devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica, o aço inoxidável ferrítico tende a desenvolver tensões de soldagem, que podem causar trincas. O pré-aquecimento antes da soldagem e o resfriamento lento depois são essenciais para minimizar o estresse e evitar rachaduras.
Corrosão Intergranular:
O aço inoxidável ferrítico é propenso à corrosão intergranular, especialmente quando o teor de carbono é alto. Para reduzir esse risco, recomenda-se o uso de materiais de soldagem estabilizados ou com baixo teor de carbono.
Resistência à corrosão:
O aço inoxidável ferrítico oferece melhor resistência à corrosão do que o austenítico316 aço inoxidável, especialmente em ambientes com alto teor de cloro. Isto o torna adequado para condições corrosivas agressivas.
Propriedades Mecânicas:
O aço inoxidável ferrítico tem rendimento e resistência à tração ligeiramente maiores do que o aço de baixo carbono, mas menor ductilidade. Atenção especial deve ser dada à manutenção da plasticidade e tenacidade da solda durante a soldagem.
Fragilidade:
O aço inoxidável ferrítico pode se tornar quebradiço à temperatura ambiente, especialmente os aços com alto teor de cromo. Controlar a taxa de resfriamento durante a soldagem e aplicar tratamento térmico pós-soldagem adequado pode mitigar esse problema.
Fragilização em alta temperatura:
Em temperaturas elevadas, o aço inoxidável ferrítico pode apresentar fragilização devido à precipitação de carboneto. Este risco pode ser minimizado controlando o teor de carbono e nitrogênio do aço.
Aço Inoxidável Martensítico e Suas Características de Soldagem
O aço inoxidável martensítico é um aço inoxidável com alto teor de carbono com uma estrutura treliçada cúbica centrada no corpo. Atinge alta resistência e dureza por meio de tratamento térmico, mas possui plasticidade e tenacidade relativamente baixas. As principais características de soldagem incluem:
Tendência de endurecimento:
O aço inoxidável martensítico tende a formar uma estrutura martensítica dura e quebradiça após o resfriamento após a soldagem, aumentando o risco de fragilidade e rachaduras nas juntas soldadas.
Pré-aquecimento e pós-tratamento térmico:
Para reduzir o estresse de soldagem e evitar rachaduras, o pré-aquecimento antes da soldagem e a aplicação do tratamento térmico pós-soldagem são essenciais. Estas medidas ajudam a restaurar a tenacidade da área soldada.
Rachaduras de soldagem:
Devido à sua temperabilidade e tensão de soldagem, o aço inoxidável martensítico é propenso a trincas a frio, especialmente se o pré-aquecimento e o pós-tratamento térmico não forem realizados adequadamente.
Seleção de material de soldagem:
A escolha de materiais de soldagem apropriados é fundamental. Eletrodos com baixo teor de hidrogênio ou fios de soldagem que correspondam à composição química do material original são normalmente usados para reduzir riscos de rachaduras.
Processo de soldagem:
Selecionar o processo de soldagem correto, como soldagem a arco ou soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG), e controlar os parâmetros de soldagem são cruciais para obter soldas de alta qualidade.
Taxa de resfriamento:
A taxa de resfriamento após a soldagem afeta significativamente a qualidade da solda. O resfriamento rápido aumenta o risco de endurecimento e rachaduras, enquanto o resfriamento lento pode reduzir a tenacidade na área soldada.
Portanto, garantir alta qualidade e desempenho de soldagem envolve selecionar os materiais de soldagem apropriados, controlar os parâmetros de soldagem e realizar tratamentos pós-soldagem adequados. Uma compreensão completa das características de soldagem do aço inoxidável é crucial para projetar e fabricar máquinas duráveis.
