Aço Inoxidável Tipo 303 vs. Tipo 304: Guia de Desempenho de Usinagem

A seleção de material é vital para usinagem econômica em tornos suíços. Como o aço inoxidável tipo 304 mais comum e sua versão modificada, liga tipo 303, se comparam em usinabilidade e outras propriedades?

Para produzir peças usinadas de alta qualidade, precisamos considerar vários fatores diferentes que influenciam o processo de usinagem. A consideração começa com

• A seleção da máquina mais adequada para o trabalho, seleção da ferramenta certa para o trabalho
• O material mais adequado.
• E finalmente, a técnica de pós-tratamento.

Neste artigo, focamos nos detalhes sobre a seleção de material para o trabalho de usinagem.

Para uma ampla variedade de aplicações de usinagem, o aço inoxidável é um material de escolha. Além de suas vantajosas propriedades mecânicas e químicas, o aço inoxidável vem em muitas ligas diferentes que se encaixam em quase qualquer uso.

Mais comumente usamos o tipo austenítico de ligas de aço inoxidável para usinar peças em tornos suíços. O aço inoxidável austenítico contém cromo, níquel e manganês como seus principais elementos de liga. A liga mais amplamente usada neste grupo de aço inoxidável é o Tipo 304, também conhecido como aço inoxidável 18-8. Apesar de suas muitas vantagens, o aço inoxidável Tipo 304 tem características de usinagem difíceis, devido à sua inclinação de endurecer por trabalho em uma taxa muito rápida. Para aumentar sua usinabilidade, cientistas de materiais modificaram o Tipo 304 adicionando enxofre ou selênio. O aço inoxidável resultante é o Tipo 303. A composição do material do Tipo 303 alterou ligeiramente outras características também. Vamos dar uma olhada mais de perto nas diferenças entre o aço inoxidável 304 e 303?

Propriedades Físicas e Mecânicas

A maioria das propriedades físicas, como densidade, módulo de elasticidade, resistência elétrica específica, calor específico, condutividade térmica, expansão térmica, permeabilidade magnética e temperatura de recozimento de ambos os aços inoxidáveis Tipo 304 e Tipo 303 são as mesmas. As propriedades mecânicas diferem ligeiramente. O Tipo 303 tem resistência à tração um pouco maior quando comparado ao Tipo 304, mas tem menor resistência ao escoamento e capacidade de alongamento.

Propriedades Químicas

A principal diferença entre as composições químicas do Tipo 304 e Tipo 303 é a adição de Enxofre ao último. Junto ao Enxofre adicionado, o Tipo 303 tem uma quantidade significativamente aumentada de Fósforo. A versão 303Se contém Selênio. No entanto, a produção de 303Se é rara hoje em dia.

Ligas de aço inoxidável como Tipo 303UX e Tipo 304Cu contêm adicionalmente Cobre em sua composição química. O Cobre reduz o endurecimento por trabalho e permeabilidade, fornece resistência à corrosão e aumenta a usinabilidade da liga.

Usinabilidade

Quando comparado a outros materiais como Alumínio ou Aço de Baixo Carbono, o Aço Inoxidável é mais difícil de usinar. Ele tende a produzir cavacos longos e fibrosos levando à aresta de acumulação na ferramenta. As razões por trás das diferenças na usinagem do aço inoxidável residem nas seguintes propriedades: alta resistência à tração, grande diferença entre resistência ao escoamento e resistência à tração final; alta ductilidade e tenacidade; alta taxa de endurecimento por trabalho; e, baixa condutividade térmica.

Apesar de suas propriedades e comportamento diferente, o aço inoxidável é usinável usando técnica adequada. Nomeadamente, o Aço Inoxidável requer mais potência, velocidades de corte mais baixas, apenas avanço positivo, ferramentas e fixações rígidas, utilização de quebra-cavacos ou enroladores de cavacos, e excelente lubrificação e refrigeração durante a usinagem.

Entre muitas ligas de aço inoxidável, algumas são mais usináveis que outras. A família mais usinável de ligas de aço inoxidável é chamada de ligas de livre usinagem. O Tipo 303 é o membro mais comum desta família. Ligas de livre usinagem contêm elementos adicionais de composição de material como Enxofre, Selênio, Chumbo, Cobre, Alumínio e Fósforo. Ligas de livre usinagem produzem menos atrito e menos acúmulo de material quando em contato com a ferramenta de usinagem. Além disso, os cavacos se quebram facilmente durante a usinagem.

O Aço Inoxidável Tipo 303 tem usinabilidade melhorada sobre o Tipo 304, que é um tipo não de livre usinagem. Por outro lado, a soldabilidade do aço inoxidável Tipo 304 é maior quando comparada ao Tipo 303.

Resistência à Corrosão

Todos os tipos de aço inoxidável austenítico têm excelente resistência à corrosão. Diferenças na composição química das ligas causam diferenças na resistência à corrosão. O aço inoxidável Tipo 303 tem resistência à corrosão diminuída quando comparado ao Tipo 304, devido à adição de Enxofre e fósforo.

O Tipo 303 resiste à corrosão de todas as fontes atmosféricas, esterilizadores, produtos químicos orgânicos e corantes. Eles resistem bem ao ácido nítrico, moderadamente ao ácido sulfúrico e mal ao ácido halogênio. Para resistência à corrosão ótima, todas as peças feitas de Aço Inoxidável Tipo 303 devem ser limpas e passivadas após a usinagem para remover graxa, óleo, impressões digitais e outras partículas estranhas, como partículas de Ferro residuais de ferramentas.

Aplicações

Devido à sua usinabilidade aumentada, usamos aço inoxidável Tipo 303 para fazer peças que precisam de usinagem pesada. As aplicações mais comuns do Tipo 303 são usinagem de parafusos, porcas e parafusos, acessórios de aeronaves, engrenagens, buchas, componentes elétricos, corpos de válvulas, eixos e válvulas.

O Tipo 304, sendo uma das ligas de aço inoxidável mais populares, é usado para fazer eletrodomésticos de cozinha, equipamentos de processamento de alimentos ou líquidos, materiais de construção, equipamentos marítimos, recipientes químicos, peças automotivas, acabamentos arquitetônicos e trocadores de calor.

Devido à sua alta resistência à corrosão e baixo teor de carbono, o aço inoxidável Tipo 304 é um material de escolha para equipamentos médicos. O Tipo 304 não reage quimicamente com tecidos corporais e soluções esterilizantes. Pode suportar desgaste duro e repetitivo, geralmente associado ao uso médico.

A usinabilidade é uma propriedade significativa de ligas de aço. No entanto, em ambientes altamente corrosivos e aplicações subaquáticas, a resistência à corrosão é a preocupação primária. O Tipo 316 tem uma das maiores resistências à corrosão entre as ligas de aço inoxidável. O Tipo 316 é muito semelhante ao Tipo 304, mas tem uma quantidade aumentada de molibdênio que fornece alta resistência à corrosão. O Tipo 316 é uma liga de escolha para implantes ortopédicos e válvulas cardíacas artificiais.

Conclusão

Existe uma ampla variedade de ligas de aço inoxidável. Mesmo que a maioria do material de aço inoxidável no mundo seja Tipo 304, ele tem baixa propriedade de usinabilidade. Muitas aplicações que colocam foco na usinabilidade dos materiais empregam aço inoxidável Tipo 303. O Tipo 303 também tem propriedades desejáveis de não-galling. Galling é uma forma de desgaste causada por adesão entre superfícies deslizantes. Esta propriedade torna a desmontagem de peças fácil.

O Tipo 303 é um material de escolha para torneamento em tornos suíços. A escolha do material afeta a relação entre usinabilidade e custo. Em nossa experiência, o material mais barato nem sempre resulta em custo menor. Cobrimos este tópico no artigo do blog sobre "o verdadeiro custo da qualidade". Materiais que têm baixa usinabilidade requerem troca frequente de ferramenta, têm tempo de inatividade aumentado e mau acabamento superficial. Uma regra prática se aplica à usinagem de aço inoxidável, quanto menor a usinabilidade, maiores os custos de usinagem associados.