Guia Definitivo de Aço Inoxidável para Prototipagem Rápida: Selecionando o Grau Certo

O aço inoxidável é um material amplamente usado em muitas indústrias devido à sua versatilidade. É uma parte importante da prototipagem rápida devido a propriedades como resistência à tração, anti-corrosão e anti-ferrugem. Usar aço inoxidável vem com o entendimento de suas muitas propriedades. Portanto, há necessidade de um guia de seleção de material de aço inoxidável que discuta os tipos de aço inoxidável, graus de aço inoxidável, propriedades e usos.

Em uma tentativa de tornar mais simples, este artigo atuará como um guia de seleção de material de aço inoxidável. Discutirá extensivamente os graus de aço inoxidável, as propriedades do material de aço inoxidável e vários tipos de aço inoxidável que você pode usar para seus projetos. Também dará dicas sobre como selecionar os graus certos de aço inoxidável para uso em prototipagem rápida. Continue lendo!

O Que é Aço Inoxidável?

O aço inoxidável é uma liga ferrosa com renomadas propriedades mecânicas e características como propriedades anti-corrosão e anti-ferrugem. Tem constituintes primários de ferro, carbono e cromo responsáveis pelas propriedades acima. O último é responsável por sua propriedade antioxidante, que é evidente em seus atributos anti-corrosivos e anti-ferrugem.

Propriedades do Material de Aço Inoxidável

Os elementos que compõem o material de aço inoxidável contribuem significativamente para suas muitas propriedades mecânicas e químicas. Consequentemente, é um material importante em processos de prototipagem rápida como fabricação de chapas metálicas, usinagem CNC, etc. As propriedades do material de aço inoxidável listadas abaixo dependem dos graus de aço inoxidável que você quer usar. No entanto, abaixo estão as propriedades gerais do material de aço inoxidável comuns a qualquer grau que você provavelmente usará.

• Propriedade Anti-corrosiva

Devido à presença de cromo, o aço inoxidável possui um alto nível de propriedades anti-corrosivas. Esta é uma das mais importantes propriedades do material de aço que tornam o aço inoxidável amplamente aplicável em muitos processos de prototipagem rápida. Além disso, devido à combinação dos elementos, pode suportar condições atmosféricas e químicas adversas.

• Alta Resistência à Tração

Outra das importantes propriedades do material de aço inoxidável é sua alta resistência à tração. Consequentemente, o aço inoxidável é altamente aplicável na fabricação de produtos que podem suportar estresse e carregar mais peso.

• Dureza e Tenacidade

Sob condições extremas, o aço inoxidável pode suportar e resistir a atrito e desgaste. O aço inoxidável também pode absorver energia sem experimentar rachaduras ou quebra sob estresse.

• Ductilidade

O aço inoxidável pode suportar a tensão envolvida em um processo de fabricação sem perder sua forma devido às suas propriedades dúcteis altas.

Cortar ou dimensionar aço inoxidável sem usar máquinas de alta tecnologia pode ser um problema porque o aço inoxidável é duro e dissipa calor rápido. Isso levará a peças arruinadas e desperdício caro quando uma retrabalho for necessário.

Prós e Contras do Aço Inoxidável

Com suas muitas propriedades, o aço inoxidável tem muitos usos benéficos em várias indústrias. Abaixo estão algumas vantagens de usar material de aço inoxidável no seu próximo projeto.

· Anti-corrosão

O cromo é a liga subjacente responsável pela resistência à corrosão do aço inoxidável. Portanto, o aço inoxidável é aplicável na fabricação de produtos usados em diferentes condições atmosféricas, cloro, ambientes alcalinos e ácidos para resistir à corrosão. Exemplos de graus de aço inoxidável que têm propriedades anti-corrosivas são Grau 416, 316, 440, 2205, etc.

· Resistência à Tração

Comparado a outros tipos de metal, o aço inoxidável como grau 416, 431, etc., permanece superior, pois pode suportar estresse e carregar mais peso mesmo em temperaturas extremas.

· Baixa Manutenção

O valor a longo prazo do aço inoxidável supera o custo inicial de compra, pois mantê-lo após a fabricação é muito baixo.

· Resistente ao Calor

Graus de aço inoxidável como grau 2205, 416, 15-5 PH, etc., podem suportar incrustação de altas temperaturas; portanto, é mais adequado para fabricações propensas a serem expostas a temperaturas extremas.

No entanto, mesmo tendo uma ampla gama de aplicações devido às suas propriedades, o aço inoxidável também tem algumas desvantagens. Abaixo estão algumas desvantagens de usar material de aço inoxidável no seu próximo projeto.

· Alto Custo

Uma desvantagem significativa do aço inoxidável é seu alto custo sobre outros tipos de aço por causa dos elementos de liga adicionais como níquel, cromo e outros que contém. Estes elementos são o que dão a ele suas propriedades anti-corrosão. O processo usado no acabamento e polimento do aço inoxidável também é caro.

· Manchas

Produtos feitos de aço inoxidável não são à prova de manchas, reduzindo o apelo para produtos feitos dele.

· Difícil de Fabricar

Dependendo dos graus de aço inoxidável que você está usando, a fabricação pode ser um grande problema. Portanto, você deve entender os diferentes graus de aço inoxidável antes de escolher o certo.

Diferentes Tipos de Aço Inoxidável

Antes de decidir sobre o grau de aço a usar para seu projeto, você deve saber os vários tipos de aço inoxidável disponíveis para uso. Os diferentes graus de aço inoxidável têm diferentes propriedades. Consequentemente, são escolhas adequadas em diferentes cenários. Abaixo estão os principais tipos de aço inoxidável e os graus de aço inoxidável sob eles.

Aço Inoxidável Ferrítico

O aço inoxidável ferrítico é usado em aplicações de engenharia por causa de sua resistência superior. Contêm mais ferro e cromo e pequenas quantidades de outras ligas e possuem uma estrutura cristalina cúbica centrada no corpo (BCC) similar ao ferro puro ou aço carbono.

Esta estrutura torna impossível endurecer o aço inoxidável ferrítico usando tratamento térmico. O aço inoxidável ferrítico também custa menos e é uma ótima escolha em aplicações onde estética não é prioridade.

Níquel, Manganês, Silício, Fósforo, Enxofre e Titânio são elementos de liga comuns encontrados em diferentes graus de aço ferrítico. Os seguintes são graus comuns de aço inoxidável na família do aço ferrítico:

· Grau 409

Este grau de aço inoxidável possui altas propriedades mecânicas e alta resistência à corrosão em temperaturas extremas. É usado para escapes de automóveis e fabricações expostas a altas temperaturas.

· Grau 416

Este grau de aço ferrítico é o mais usinável entre os outros listados. Consequentemente, é aplicável na fabricação de componentes usinados por parafuso, porcas, eixos de bomba e motor, válvulas e engrenagens.

· Grau 430

O grau de aço inoxidável ferrítico 430 tem uma propriedade de corrosão moderada. Também é resistente a calor e oxidação. Consequentemente, é um grau comum de aço inoxidável na fabricação de produtos usados em indústrias alimentícias e domesticamente.

Aços Inoxidáveis Austeníticos

Aços inoxidáveis austeníticos como o aço inoxidável 316 são um dos graus de aço mais populares no mercado. Têm uma estrutura cristalina cúbica de face centrada (FCC) e alto teor de cromo e níquel. Portanto, são propriedades excepcionalmente anti-corrosivas e não magnéticas, especialmente após recozimento.

O aço inoxidável austenítico também funciona bem em aplicações de baixa temperatura por causa de seu alto teor de níquel e endurece por trabalho a frio. Portanto, são aplicáveis na fabricação de produtos usados na indústria de alimentos e processamento. Abaixo estão três graus comuns de aço inoxidável austenítico e suas aplicações.

· Grau 316

O Grau 316 é composto das variantes 316 e 316L. As duas variantes são altamente usináveis. Consequentemente, são aplicáveis nas indústrias alimentícias, indústrias de geração de energia via produtos feitos por prototipagem rápida.

· Grau 304

Este grau de aço inoxidável é o grau mais comum de aço inoxidável. Contém cromo e níquel como materiais não-ferrosos. Consequentemente, é usado na fabricação de produtos usados em ambientes de água salgada. É usado na fabricação de produtos usados em indústrias alimentícias—por exemplo, fixadores, tubos e geladeiras.

· Grau 310

Este grau de aço inoxidável tem alta resistência a altas temperaturas. Consequentemente, são empregados como criogenia em câmaras de combustão devido à sua alta resistência a calor e incrustação. Também têm outras aplicações baseadas neste recurso.

Aço Inoxidável Martensítico

O aço inoxidável martensítico contém alto teor de carbono (0,1-0,12%), cromo em torno de 10,5-18%, e propriedades magnéticas. Este grau de aço inoxidável passa por endurecimento via tratamento térmico por causa de seu alto teor de carbono.

Portanto, são aplicáveis em cenários que requerem a resistência do aço inoxidável, anti-resistência e usinabilidade. Existem muitos tipos de graus de aço inoxidável martensítico. Abaixo estão os comuns em prototipagem rápida.

· Grau 431

Dos graus de aço inoxidável martensítico discutidos aqui, o grau 431 é o mais anti-corrosivo. Quando submetido a tratamento térmico como têmpera, torna-se endurecido e muito anti-corrosivo. Consequentemente, na fabricação de produtos usados em água doce.

· Grau 440

O aço Grau 440 tem três variantes (440a, 440b e 440c). São aço de alto carbono duro com alta resistência à tração e resistência ao desgaste após tratamento térmico. Também são resistentes a ácido, álcalis e água doce. Consequentemente, são aplicáveis em situações que envolvem tais situações.

· Grau 416

O aço inoxidável Grau 416 é um dos graus de aço inoxidável mais usináveis no artigo (cerca de 85% de usinabilidade). Consequentemente, é um material importante para fabricar parafusos, porcas, parafusos, engrenagens, válvulas e eixos de motor.

Aços Inoxidáveis Duplex

Aços inoxidáveis duplex são novos aços inoxidáveis com uma estrutura feita principalmente de uma combinação igual de elementos ferríticos e austeníticos ou uma divisão 60/40. Esta combinação faz para resistência excepcional e alta resistência anti-corrosão, especialmente a cloretos. Também têm qualidades anti-estresse devido a altos níveis de cromo e molibdênio e baixo teor de níquel, o que os torna duas vezes mais fortes que outros tipos de aço. São custo-efetivos e frequentemente usados em aplicações offshore, construção e edifícios. Os seguintes são dois tipos de graus de aços duplex:

• Grau 2304

O aço inoxidável Grau 2304 é popular por suas propriedades de resistência à corrosão e alta resistência. Não têm molibdênio e são uma melhor alternativa ao aço inoxidável grau 316. São um material comum aplicável na fabricação de produtos usados nas indústrias de alimentos e bebidas.

• Grau 2205:

O aço inoxidável Grau 2205 combina as propriedades dos graus de aço inoxidável ferrítico e austenítico. Tem alto teor de molibdênio e cromo, o que mostra suas propriedades de resistência à corrosão.

Aço Inoxidável de Endurecimento por Precipitação

O aço inoxidável de endurecimento por precipitação é ou martensítico ou austenítico. Também são tratáveis termicamente, fáceis de fabricar, magnéticos e muito fortes. Os graus são identificáveis pela composição percentual de níquel e cromo. Listados abaixo são tipos comuns de graus de aço inoxidável de endurecimento por precipitação.

· 17-4PH (17% cromo, 4% níquel)

Este tipo de aço inoxidável contém 17% cromo e 4% níquel. Tem amplas aplicações na indústria alimentícia devido às suas propriedades anti-corrosivas. Também é aplicável em configurações maiores, como fabricação de pás em turbinas de avião ou outras peças mecânicas.

· 15-5 PH (15% cromo, 5% níquel)

Este tipo de aço inoxidável contém 15% cromo e 5% níquel e mostra propriedades de aço inoxidável que abrangem os dois materiais. É amplamente aplicável na fabricação de peças de avião, válvulas, engrenagens, eixos, petróleo e peças de reatores nucleares.

Como Escolher o Grau Certo de Aço Inoxidável

O aço inoxidável tem vários graus. Consequentemente, tem várias escolhas de aplicação. No entanto, escolher o grau adequado de aço inoxidável para seu projeto específico pode ser desafiador. Portanto, esta seção atuará como um guia de seleção de material de aço inoxidável para destacar os vários fatores que ajudarão a escolher os graus de aço inoxidável.

· Considere o Processo de Soldagem

Para qualquer processo que requer materiais de aço inoxidável com boa capacidade de soldagem, graus de aço inoxidável austeníticos são uma boa escolha. Isso por causa de seu baixo teor de carbono.

Aços ferríticos como 409 e 430 são igualmente adequados para soldagem. No entanto, o aço martensítico é uma escolha inferior para soldagem porque é fraco, frágil e tende a rachar.

· Considere a Conformabilidade

Para processos que requerem aço inoxidável com boa conformabilidade, graus austeníticos como 316, 304 e ferríticos como 430, 409 são boas escolhas. Martensítico tem conformabilidade ruim porque é fraco e frágil.

· Resistência à Corrosão

Entre outros graus de aço inoxidável, o grau de aço inoxidável austenítico tem alta resistência à corrosão porque contém cromo e molibdênio em grandes quantidades. É adequado para uso externo de aço inoxidável exposto a intempéries e outros elementos. Ferríticos e martensíticos são opções mais baratas comparadas aos austeníticos em anti-corrosão.

· Tratamento Térmico

Tratamento térmico é um fator essencial ao tentar selecionar um bom grau para um projeto específico. 17-4 PH, martensítico pode passar por tratamento térmico. No entanto, austenítico e ferrítico não suportam o calor associado ao tratamento térmico.

· Dê Importância às Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas do aço inoxidável são um fator essencial na seleção do aço adequado para um propósito específico. Antes de escolher, priorize propriedades como resistência, tenacidade, temperatura, ductilidade, maleabilidade.

· Custo-efetividade e Disponibilidade

Ao escolher um grau adequado, qualidade é essencial. Você pode optar por um grau que tem boa resistência corrosiva, é prontamente disponível, é baixo em custo e tem boa qualidade. Austenítico é uma escolha adequada em termos de qualidade, mas é mais caro que outras variantes, tornando-o não prontamente disponível.

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Usos Comuns e Aplicações do Aço Inoxidável

O aço inoxidável tem uma ampla gama de aplicações em muitas indústrias. Abaixo estão alguns usos de produtos de aço inoxidável feitos de prototipagem rápida.

· Indústria Alimentícia

O Aço Inoxidável é usado para produzir produtos culinários como pias, talheres, pratos e utensílios de cozinha. É adequado para este propósito por causa de sua propriedade anti-ferrugem/corrosiva e aversão ao crescimento microbiano.

· Setor Médico

Outro uso importante do aço inoxidável é no campo médico. Aqui é aplicável na fabricação de equipamentos usados em cirurgia. Por exemplo, é usado em implantes cirúrgicos aplicáveis na substituição de um osso quebrado e também equipamentos de implante.

· Setor Aeroespacial e Automotivo

O aço inoxidável é um material importante usado na fabricação de peças de aeronaves e veículos. Quando fabricado adequadamente usando precisão, o aço inoxidável é facilmente aplicável em tais cenários.

· Outros

O aço inoxidável também é aplicável em outros cenários como na fabricação de utensílios de cozinha, iluminação e outros produtos. Isso demonstra ainda mais a versatilidade dos materiais e quão importante é na prototipagem rápida.

Perguntas Frequentes

Por que o aço inoxidável não enferruja?

As propriedades do material de aço inoxidável são responsáveis por suas propriedades anti-ferrugem. Elementos como cromo podem inibir a capacidade do aço inoxidável de interagir com o ambiente.

Qual é o grau mais alto de aço inoxidável?

Depende da sua necessidade e onde você quer aplicá-lo. O aço inoxidável grau 316 é conhecido por suas propriedades de alta resistência à corrosão, então é a melhor escolha para aplicações expostas a cloro, produtos químicos e condições ambientais.

Quanto tempo dura o aço inoxidável?

A vida útil do Aço Inoxidável é relativa porque depende de certos fatores como como e onde é usado e o elemento que compreende. O aço inoxidável pode durar de 20 anos a mais de mil anos.

Conclusão

Materiais de aço inoxidável desempenham um papel essencial na indústria de fabricação. O tipo de aço inoxidável usado depende de vários fatores, como as propriedades do material de aço inoxidável e graus de aço inoxidável. Para entender completamente isso, este artigo atua como um guia de seleção de material de aço inoxidável. Destaca os diferentes tipos de aço inoxidável, seus graus e suas propriedades. Também apresenta um guia sobre como escolher o tipo certo de aço para você.