UGI® 4313 +QT700: Aço Inoxidável Martensítico de Alto Desempenho para Temperaturas Extremas

Visão Geral

O grau UGI® 4313 é um aço inoxidável martensítico de baixo teor de carbono e liga de níquel que combina elevadas propriedades mecânicas, boa tenacidade ao impacto e resistência à corrosão superior à dos aços martensíticos convencionais com alto teor de carbono. Pode ser utilizado na faixa de temperatura de -60 °C a +300 °C.

Na condição de tratamento térmico (têmpera + revenimento), a microestrutura do UGI® 4313 consiste em martensita revenida, podendo conter traços de ferrita e austenita residual. Dependendo da temperatura de revenimento escolhida, o UGI® 4313 pode conter até cerca de 15% de austenita residual.

O UGI® 4313 é ferromagnético (atrai ímã), independentemente de sua condição metalúrgica. No entanto, suas propriedades magnéticas (permeabilidade, força coercitiva, remanência e polarização de saturação) dependem das condições de tratamento térmico. É um bom candidato para aplicações que exigem um compromisso entre resistência mecânica, resistência à corrosão e magnetismo, por exemplo, injetores de combustível no setor automotivo.

Propriedades

Gerais

Propriedade	Valor
Densidade	7,7 g/cm³

Mecânicas

Propriedade	Temperatura	Valor	Comentário
Energia de impacto Charpy, entalhe V	—	70 J
Módulo de elasticidade	20 °C	200 GPa
Módulo de elasticidade	100 °C	195 GPa
Módulo de elasticidade	200 °C	185 GPa
Módulo de elasticidade	300 °C	170 GPa
Módulo de elasticidade	300 °C	175 GPa
Alongamento	—	15 %	mín., diâmetro ≤ 160 mm
Resistência à tração	—	700,0 – 850,0 MPa	diâmetro ≤ 160 mm

Térmicas

Propriedade	Valor	Comentário
Coeficiente de expansão térmica	0,0000105 1/K	20 a 100 °C
Coeficiente de expansão térmica	0,0000109 1/K	20 a 200 °C
Coeficiente de expansão térmica	0,0000113 1/K	20 a 300 °C
Coeficiente de expansão térmica	0,0000116 1/K	20 a 400 °C
Calor específico	430 J/(kg·K)

Elétricas

Propriedade	Valor
Resistividade elétrica	6,00 × 10⁻⁷ Ω·m

Composição Química

Elemento	Valor	Comentário
Carbono	0,05	máx.
Cromo	12,0 – 14,0 %
Manganês	1,5	máx.
Molibdênio	0,30 – 0,70 %
Níquel	3,5 – 4,5 %
Nitrogênio	0,02 %	máx.
Fósforo	0,04	máx.
Silício	0,70	máx.
Enxofre	0,015	máx.

Propriedades Tecnológicas

Áreas de Aplicação

O UGI® 4313 destina-se às seguintes aplicações (lista não exaustiva):

• Acoplamentos, bombas, válvulas e compressores para indústrias químicas e petroquímicas;
• Aplicações aeroespaciais, automotivas e de motores (especialmente injeção);
• Peças para turbinas de geração de energia;
• Instrumentação médica;
• Construção, estruturas;
• Aplicações militares e de defesa.

Conformação a Frio

Trefilação – Conformação: O UGI® 4313 é adequado para trabalho a frio por métodos convencionais.

Propriedades de Corrosão

Corrosão por pites localizada: A resistência à corrosão por pites depende largamente da composição do grau; o cálculo do índice PREN de pites (%Cr + 3,3×%Mo + 16×%N) dá uma indicação da resistência. Com um PREN médio calculado de 15, o UGI® 4313 tem melhor resistência à corrosão que a série AISI 420 (1.4034; PREN médio 13,5), mas permanece inferior à série AISI 431 (1.4057; PREN médio 17).

A resistência à corrosão por pites do UGI® 4313 é, portanto, satisfatória em ambientes moderadamente agressivos, ou seja, contendo menos de 100 ppm de íons cloreto. É melhorada com condição de superfície de baixa rugosidade, obtida, por exemplo, por eletropolimento.

Usinabilidade Geral

O UGI® 4313 pode ser usinado tanto na condição recozida (A) quanto nas condições têmpera e revenimento (QT). A condição recozida, devido às suas baixas propriedades mecânicas, está mais sujeita à adesão de cavacos às ferramentas, o que pode acelerar o desgaste da ferramenta e afetar adversamente as condições de superfície pós-usinagem. As condições QT causam desgaste de ferramenta tanto mais rápido quanto maiores forem suas propriedades mecânicas. Consequentemente, a condição QT700 tem a melhor usinabilidade das 4 condições disponíveis.

A usinabilidade do UGI® 4313 é similar à do grau martensítico com níquel do tipo UGI® 4418. Nosso departamento de suporte técnico está à disposição para quaisquer solicitações sobre o assunto.

Tratamento Térmico

Recozimento: Recozimento entre 600 °C e 650 °C com resfriamento ao ar ou em forno, a ser realizado após a transformação martensítica.

Têmpera: A têmpera deve ser realizada mantendo uma temperatura entre 900 °C e 1150 °C seguida de resfriamento ao ar ou em óleo.

Revenimento: A escolha da temperatura de revenimento pós-têmpera depende das propriedades mecânicas requeridas. As temperaturas recomendadas pela EN 10088-3 são:

• +QT700: duplo revenimento entre 650 °C e 700 °C e entre 600 °C e 620 °C
• +QT780: revenimento simples entre 550 °C e 620 °C
• +QT900: revenimento simples entre 520 °C e 580 °C

Conformação a Quente

Recomenda-se aquecimento entre 1150 °C e 1200 °C. O trabalho a quente (forjamento) do UGI® 4313 deve ser preferencialmente realizado na faixa de temperatura entre 1200 °C e 900 °C, seguido de resfriamento ao ar. O comportamento do grau UGI® 4313 durante o forjamento é similar ao de um grau austenítico tipo 1.4301.

Após trabalho a quente, recomenda-se um tratamento térmico completo, consistindo de austenitização, têmpera e depois revenimento.

Produtos Disponíveis

Produto	Forma	Acabamento	Tolerância	Dimensões (mm)
Barras laminadas descascadas	Redonda	—	12 a 13	22 a 115
Barras trabalhadas a frio por trefilação, torneamento e retificação	Redonda	—	6 a 11	2 a 115
Arame máquina	Redonda	Decapado	—	5 a 32

Outras opções: consultar o fornecedor.

Soldagem

O UGI® 4313 pode ser soldado por processos de soldagem a arco (GMAW, GTAW, SMAW, etc.) e pela maioria dos outros processos (ponto, costura, laser, etc.). Graças ao seu baixo teor de carbono e ao níquel que contém, o UGI® 4313 é mais fácil de soldar que a maioria dos aços inoxidáveis martensíticos.

A martensita, pobre em carbono, combinada com a austenita residual finamente dispersa, confere às zonas afetadas pelo calor (ZAC) do UGI® 4313 boa tenacidade ao impacto na condição de soldado. O UGI® 4313 é, portanto, relativamente insensível à trinca a frio e o pré-aquecimento das peças normalmente não é necessário, a menos que se tenha que soldar peças muito espessas ou com geometria que possa gerar altas concentrações de tensão residual pós-resfriamento (neses casos, pré-aquecimento recomendado entre 100 °C e 200 °C).

Para soldagem com metal de adição, se o Metal de Solda (MS) não requerer propriedades mecânicas equivalentes às do UGI® 4313, é possível usar como arame de adição um grau austenítico como UGIWELD™ 316LM. Nesse caso, um tratamento térmico pós-soldagem geralmente não é necessário.

Se o MS deve garantir propriedades mecânicas idênticas às do UGI® 4313, pode-se usar um arame de adição homogêneo. Nesse caso, recomenda-se um tratamento térmico de revenimento pós-soldagem a 540–580 °C. Na soldagem MIG com arame homogêneo, escolha um gás de proteção relativamente não oxidante, como Ar + 1–2% CO₂, para evitar taxa excessivamente alta de oxigênio no MS, garantindo assim boa tenacidade ao impacto para esses metais de solda.