Top 5 Aços Inoxidáveis Usináveis para Desempenho Superior do Produto

Aços inoxidáveis estão entre as opções de material mais populares para manufatura de metal, usadas em aplicações que vão de utensílios de cozinha a componentes automotivos a equipamentos de processamento químico. Muitos itens de aço inoxidável são produzidos via usinagem CNC, um método versátil que aproveita a precisão de fresas, brocas, tornos e outras ferramentas de corte guiadas por computador para criar peças precisas e repetíveis de forma eficiente e custo-efetiva.

No entanto, o termo "aço inoxidável" refere-se a mais que um único material. Aço inoxidável é uma categoria de metais, cada um com características diferentes. Selecionar o aço inoxidável certo para uma aplicação específica pode melhorar ou prejudicar significativamente o desempenho da peça. Aqui está o que equipes de produto precisam saber.

O que são aços inoxidáveis?

Aço inoxidável é uma liga composta principalmente de ferro, carbono e cromo, embora muitos graus incluam porcentagem ligeiramente maior de carbono para maior resistência e dureza. A incorporação de outros metais — como níquel para estabilizar a microestrutura cristalina do ferro, ou molibdênio ou titânio para aumentar a resistência ao calor e corrosão da liga — também é prática comum. Aços inoxidáveis podem ser relativamente maleáveis e dúcteis, dependendo do tratamento térmico.

A resistência à corrosão e ferrugem dos aços inoxidáveis vem do comportamento das ligas quando expostas ao oxigênio. Assim que o metal nu é exposto ao ar, o cromo na liga produz uma fina camada de óxido. Esta camada inibe oxidação adicional do metal, prevenindo corrosão e ferrugem causadas por umidade e oxigênio. Esta resistência torna muitos aços inoxidáveis adequados para peças expostas aos elementos por longos períodos.

Existem cinco categorias principais de aços inoxidáveis:

• Austeníticos
• Ferríticos
• Martensíticos
• Duplex
• Endurecíveis por precipitação

Embora aços inoxidáveis sejam geralmente difíceis de usinar, a usinabilidade de cada uma dessas categorias pode ser melhorada seguindo boas práticas, incluindo: uso de ferramentas afiadas com geometria de corte adequada e escolha de avanços e profundidades de corte apropriados para cada liga específica.

Além disso, a inclusão de elementos como enxofre, cobre, chumbo e outras ligas pode alterar a usinabilidade do material. O enxofre em particular reduz a ductilidade dos cavacos, permitindo que se rompam com maior facilidade.

1. Aços inoxidáveis austeníticos

Aços inoxidáveis austeníticos — nomeados pelas microestruturas cristalinas austeníticas no ferro — são a forma mais comum de aço inoxidável. Estes graus fornecem alta resistência à corrosão e resistência, conformabilidade pós-usinagem impressionante, boa soldabilidade e tipicamente têm teor de níquel muito maior comparado a outros tipos de liga. Aços austeníticos são denotados por números na faixa 300.

Graus 304 — comumente conhecidos como aço inoxidável 18/8 padrão — têm mínimo de 18% cromo e 8% níquel, e máximo de 0,07% carbono. São usados para criar ampla gama de componentes domésticos e industriais, incluindo utensílios de cozinha, parafusos e maquinário.

Graus 316 são bastante semelhantes, mas contêm níveis mais altos de níquel e molibdênio, que oferecem maior resistência a ácidos e cloretos. O grau 316 é, portanto, adequado para peças usadas em contextos marinhos e de processamento químico. Os metais adicionais aumentam o custo do material, no entanto.

Tanto aços 304 quanto 316 estão disponíveis em graus de baixo carbono (304L e 316L), que fornecem risco reduzido de precipitação de carbeto de cromo (fenômeno que reduz drasticamente a resistência à corrosão nas costuras de solda). São preferidos para ambientes altamente corrosivos.

Aços inoxidáveis austeníticos podem ser os mais difíceis de usinar, em grande parte porque exibem gomosidade e endurecem rapidamente por trabalho. Refrigerantes e lubrificantes são especialmente importantes durante a usinagem para evitar concentração de calor.

2. Aços inoxidáveis ferríticos

Aços inoxidáveis ferríticos são magnéticos, ligas de alto cromo e baixo carbono com alta resistência à trinca por corrosão sob tensão (um tipo comum de degradação do aço) e oxidação em altas temperaturas.

Estes graus são frequentemente usados para componentes automotivos, utensílios de cozinha, equipamentos petroquímicos e outras aplicações que precisam interagir com materiais potencialmente corrosivos. Aços inoxidáveis ferríticos também exibem excelentes propriedades de condutividade térmica, tornando-os ideais para aplicações como trocadores de calor de caldeiras e fornos.

Embora ferríticos não possuam a mesma resistência e resistência à corrosão que aços inoxidáveis austeníticos, seu baixo teor de carbono fornece ductilidade superior, permitindo que estes graus passem por conformação extensiva sem enfraquecer o material. Também não são endurecíveis por tratamento térmico. Devido à falta de níquel, aços inoxidáveis ferríticos são frequentemente menos custosos que graus austeníticos. Estes graus são designados por números na faixa 400.

Grau 434 é um dos aços inoxidáveis ferríticos mais comumente usados. O molibdênio aumenta a resistência à corrosão da liga, resultando em material que fornece boas propriedades mecânicas e forte resistência a calor e oxidação.

Grau 444, por outro lado, inclui baixos níveis de carbono e nitrogênio, oferecendo resistência superior a pitting, corrosão por fenda e trinca por corrosão sob tensão de cloreto — tornando-o ideal para aplicações como tanques de água quente e equipamentos de cervejarias ou vinícolas.

Ferríticos estão entre os aços inoxidáveis mais fáceis de usinar, embora ligas com teores de cromo mais altos — como grau 446 — frequentemente apresentem dificuldades de usinagem.

3. Aços inoxidáveis martensíticos

Aços inoxidáveis martensíticos são estruturalmente semelhantes a aços ferríticos, mas incluem porcentagens mais altas de carbono (o teor de carbono de aços ferríticos é tipicamente abaixo de 0,10%, enquanto graus martensíticos podem conter até 1% ou mais). Isso cria microestruturas de martensita no material, que dão a estas ligas resistência superior e resistência ao desgaste após usinagem comparado a outros aços inoxidáveis, mas também podem aumentar a fragilidade do material.

Além disso, seu teor de carbono aumentado permite que aços martensíticos sejam tratados térmica e por envelhecimento para endurecer e fortalecer ainda mais o metal. No entanto, também aumenta a suscetibilidade dos materiais à ferrugem e corrosão. Esta família é, portanto, ideal para aplicações que exigem alta resistência e durabilidade mas apenas resistência média à corrosão, como componentes de turbinas, cutelaria de alta qualidade e válvulas e bombas mecânicas.

Aços inoxidáveis martensíticos também são denotados por número 400 e, como ferríticos, são relativamente fáceis de usinar, embora teor de carbono aumentado reduza a usinabilidade. Grau 440C é notável por fornecer algumas das maiores resistência, dureza e resistência ao desgaste possíveis para ligas de aço inoxidável — mas requer tratamento térmico primeiro para realizar plenamente estas características. Na condição recozida, aços 440C estão no estado mais facilmente usinável, embora ferramentas robustas sejam recomendadas.

4. Aços inoxidáveis duplex

Aços inoxidáveis duplex são ligas extremamente resistentes à corrosão que contêm microestruturas tanto austeníticas quanto ferríticas. O resultado é um conjunto de aços razoavelmente maleável e soldável com mistura de características de ambas as categorias.

Ligas duplex podem fornecer o dobro da resistência de aços inoxidáveis austeníticos ou ferríticos, e demonstram resistência à trinca por corrosão sob tensão muito maior que ligas austeníticas comuns como graus 304 e 316, se menor que aços ferríticos padrão. No entanto, esta combinação de alta resistência e resistência à corrosão torna ligas duplex ideais para aplicações subaquáticas onde peças devem resistir a água salgada corrosiva por longos períodos.

Resistência a pitting por cloreto e corrosão por fenda são determinadas pelo teor de cromo, molibdênio e nitrogênio de uma liga específica, mas aços duplex contêm menos níquel e molibdênio que ligas austeníticas, e são portanto geralmente menos caros. Adicionalmente, sua alta resistência também permite que designers reduzam espessura de seção para alguns componentes, contribuindo ainda mais para custo e peso total reduzidos.

Talvez a forma mais comum de aço inoxidável duplex seja 2205 (nomeado por sua composição de 22% cromo e 5% níquel), comumente usado em equipamentos de processamento e armazenamento químico e tanques de carga. Aços duplex tendem a ser mais difíceis de usinar devido à sua alta resistência no estado recozido.

5. Aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação

Aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação combinam os benefícios de ligas austeníticas e martensíticas, tornando-os capazes de atingir alta resistência e propriedades mecânicas através de tratamentos térmicos enquanto mantêm boa resistência à corrosão.

Além de fornecer boa oxidação, estes aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação performam comparavelmente ao grau austenítico 304 na maioria das condições. A forma mais comum de aço inoxidável endurecível por precipitação é 17-4 PH, ou grau 630, que recebe seu nome de sua composição de 17% cromo e 4% níquel.

Embora a usinabilidade de aço inoxidável endurecível por precipitação varie baseada na liga particular, uma vantagem significativa destes metais é que podem ser facilmente usinados na condição de tratamento de solução — que pode ser seguida por um processo de envelhecimento para melhorar a resistência do aço.

Encontre a liga de aço inoxidável ideal para cada projeto

Aços inoxidáveis vêm em diversas formas. Se equipes de produto buscam super resistência com resistência média à corrosão, ligas martensíticas seriam uma boa escolha. Da mesma forma, equipes que requerem aço oferecendo alta resistência, alto pitting e resistência à corrosão podem encontrar uma liga duplex ideal.

Determinar o material apropriado para um componente específico é parte crucial dos processos de design e produção de produto, e cabe às equipes de produto serem minuciosas na avaliação de opções de material. Dito isso, encontrar o material certo para atender aos requisitos únicos de um projeto pode ser simplificado com a ajuda de um parceiro de manufatura experiente como a Fast Radius.

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