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Qual é melhor aço inox 316 ou inox 304? Veja Propriedades

Inox 316L Réplica Metalográfica Oxálico 250x 1 - 1 Inox

Fatores para a seleção de aço inox 316 / 304

Qual é o melhor inox para meu projeto? Qual o aço inox mais resistente? Como devo selecionar o melhor aço resistente à corrosão? Qual a diferença entre esses aços inox? A principal diferença entre eles é a composição química. A diferença química entre os dois aços inox está na quantidade de três elementos químicos: Molibdênio (Mo), Níquel (Ni) e Cromo (Cr). Veja a tabela comparativa abaixo.

Elemento Químico Inox 304 Inox 316* Inox 316L*
Carbono (C) ≤ 0,080 ≤ 0,080 ≤ 0,030
Cromo (Cr) 18-20 16-18 16-18
Manganês (Mn) ≤ 2,0 ≤ 2,0 ≤ 2,0
Níquel (Ni) 8,0 – 10,5 10 – 14 10 – 14
Fósforo (P) ≤ 0,045 ≤ 0,045 ≤ 0,045
Silício (Si) ≤ 1,0 ≤ 1,0 ≤ 1,0
Enxofre (S) ≤ 0,030 ≤ 0,030 ≤ 0,030

*Os aços inox 316 e inox 316L devem ter em sua composição Molibdênio (Mo)  entre 2,00 e 3,00%.

Ambos aços inox tem a mesma microestrutura composta de 100% de austenita.

A tabela abaixo apresenta valores típicos para os aços inox na condição de fornecimento indicada. As propriedades mecânicas podem variar até 40% somente pelo processamento à frio distinto.

Material Condição LR [MPa] LE [MPa] A% (50mm) Temperatura Pitting [ºC] * Corrosão Atmosférica [µm/ano]** Corrosão no Solo [µm/ano]** Corrosão Água do Mar [µm/ano] ** Variação em diferentes solos [µm/ano] **
AISI 304 304 Barra Recozida 585 235 60 30 0,87 1,8 1,13 20,39
AISI 304 304 Recozido e Trefilado à Frio 690 415 45 30 0,87 1,8 1,13 20,39
AISI 304 304 Trefilado à Frio, alta Resistência 860 655 25 30 0,87 1,8 1,13 20,39
AISI 316 316 Chapa Recozida 580 290 50 48 0,77 1,45 0,86 0,19
AISI 316 316 Barra Recozida 550 240 60 48 0,77 1,45 0,86 0,19
AISI 316 316 Recozido e Trefilado à Frio 620 415 45 48 0,77 1,45 0,86 0,19

*Conc. 0,1% íons Cl, Água do Mar (Sandvik)
**Ul-Hamid, A et all 2017

A Tabela apresenta a temperatura de Pitting e as taxas de perda de material por perda por corrosão em µm/ano. Analisando-se os dois materiais verifica-se que o aço inox 316 apresenta um menor desgaste e pode ser exposto à temperaturas mais altas sem a formação de pites. Ou seja, o inox 316 apresenta uma resistência a corrosão superior e também uma resistência maior à formação de pites. A tabela também apresenta a variação elevada das perdas por corrosão do inox 304 com a exposição a diferentes meios. O inox 316 tem uma estabilidade maior a variações do ambiente, conforme a tabela acima e o aço inox 316L ainda maior.

Qual a diferença entre 316 e 316L?

Apenas o teor de carbono!

aco-inox-316-304-propriedades-corrosao
Dados de propriedade mecânica e resistência a corrosão com dados de corrosão em campo, Aço inox 316 e aço inox 304.

A soldabilidade também é importante. O AISI 304 está sujeito à sensitização do inox.

O que é a sensitização do aço inox?

É a precipitação de carbonetos de cromo no contorno de grão da austenita após um ciclo térmico de aquecimento do material. Esta precipitação reduz significativamente a resistência à corrosão do material e afeta negativamente as propriedades mecânicas do material. Com a sensitização o aço inoxidável enferruja.

aço inox 316 sensitizado a262 metalografia
Metalografia Aço inox 316 sensitizado. Prática A ASTM A 262, realizado por Testmat.

Inspeção de recebimento

A sensitização do aço inox pode ser avaliada através da prática ASTM A 262, e pode ser ensaiado pela Testmat. Esta análise garante em grande parte a identificação de problemas que o inox poderá mostrar em campo. Junto com esta análise microestrutural também se recomenda fazer a medição do tamanho de grão da liga. O tamanho de grão terá influência nas propriedades mecânicas e no aumento de dureza nas etapas de conformação á frio. O método para a medição de tamanho de grão é dado pela ASTM E112.

Todo material inox deve ser fornecido na condição solubilizada que elimina a sensitização do inox e evita problemas de corrosão futuros. Deve-se solicitar que a condição de fornecimento (solubilizado ou não) conste no certificado de qualidade que acompanha o material.

Conclusão

  • Determine os aspectos críticos para seu projeto e sua Seleção de de Materiais
  • Avalie as opções com dados de campo semelhantes a sua aplicação
  • Informe o fornecedor os dados da sua aplicação e especificações
  • Se o fornecedor enviar o Certificado do material, determine uma estratégia de inspeção de recebimento com acompanhamento periódico
  • Se não tiver Certificado de fornecimento realize a caracterização completa do material
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Metalografia Testmat – Reagente Microscopia e Análise Metalográfica

metalografia aço inox duplex

Ensaio Metalográfico utiliza diversos ataques químicos 

Na metalografia, o ataque metalográfico revela seletivamente as microestruturas de aços ferríticos, martensíticos, ferrítico-martensíticos, austeníticos, ferríticos-austeníticos (duplex) e aços inoxidáveis endurecível por precipitação. Confira os reagentes metalográficos indicados para a identificação geral da microestrutura e de segundas fases, tais como carbonetos, fases sigma e chi, e ferrita delta em aços inox, tamanho de grão, nos serviços de metalografia.

A tabela abaixo apresenta os principais reagentes metalográficos, utilizados em laboratórios para análise metalográfica na identificação e classificação das microestruturas. Os ataques químicos apresentados são utilizados em ligas de materiais de difícil ataque, como por exemplo, ligas dos aços inox, ligas titânio, entre outras. Estes ataques também são de elevado contraste para a metalografia quantitativa.

*Na Metalografia siga as orientações de Segurança Pertinentes para cada Reagente Metalográfico.

*Ácido Pícrico e Ácido Nítrico são controlados pelo Exército Brasileiro.

*Verifique também a ASTM E407 – Standard Practice for Microetching Metals and Alloys.

Tabela de Reagentes Especiais para metalografia

Nome
do Reagente

Composição

Método
de Aplicação

Observações

Materiais
Indicados

Nital
(2%)

2ml
HNO3 + 98ml Álcool Etílico

Imersão

Aços
Carbono em Geral

Picral
(5%)

5gr
Ácido Pícrico + 100ml Álcool Etílico

Imersão

Aços
Carbono em Geral tratados termicamente

Ácido
Oxálico

10gr
Ácido Oxálico + 10ml H2O

Eletrolítico
em 200/400 mA.

Aços
Inox Austeníticos

Nital
(5%)

5ml
HNO3 + 95ml Álcool Etílico

Imersão

Não
Guardar

Aços
Ferramenta

HCl
em álcool

15ml
HCl + 100ml Álcool Etílico

Imersão

Ligas
Cr Fe

Cloreto
Férrico

5g
Cloreto Férrico+ 50ml HCl +100ml H2O


Esfregar

Usar
Fresco, em Capela, não Guardar

Aços
alto Si: Ataca fases de P

Marble

4g
CuSO4 + 20ml HCl + 20ml H2O

Imersão
ou Esfregar

Aços
Inox Austeníticos End. Precipitação
(AISI 660)

Vilella

5ml
HCl + 2gr Ácido Pícrico + 100ml Álcool Etílico

Imersão
ou Esfregar

Identifica
as fases Delta e Sigma. Revela Carbonetos em CG Austenítico

Aços
Inox, Aços Ferramenta

Água
Régia em álcool

100ml
HCl + 3ml HNO3 + 100ml Álcool Etílico

Imersão

Aços
Ferramenta e Aços alto Si

Ácido
Crômico

10gr
CRO3 + H2O

Eletrolítico
em 200/400 mA.

Aços
Inox Austenítico e Aços Maraging

2%
H2SO4

2ml
H2SO4 + 98ml H2O


Eletrolítico –
200/400 mA.

Em
Capela

Aços
Inox Austeníticos End. Precipitação
(AISI 660)

G

12ml
H3PO4 + 41ml HNO3 + 47ml H2SO4


Eletrolítico –
200/400 mA.

Em
Capela

Aços
Inox Austeníticos End. Precipitação
(AISI 660)

Glicerina
+ Água Régia Acética (Blend de Ácidos)

15ml
HCl + 10ml HNO3 + 10ml Ácido Acético + 2 a 3 Gotas Glicerina

Esfregar

Usar
Fresco, em Capela, não Guardar

Aços
Inox Austeníticos End. Precipitação
(AISI 660)


Kalling (sem água)

5gr
CuCl2 + 100ml HCl + 100ml Álcool Etílico

Imersão
ou Esfregar

Aços
Inox Austeníticos End. Precipitação
(AISI 660), e Aços AISI
400

HF
+ HNO3

1
to 3ml HF + 2 to 6ml HNO3 + 100ml H20

Esfregar

Manuseie
com cuidado! HF pode causar sérias queimaduras. HF ataca vidro,
use plástico

Ligas
a base de Ti

HNO3
+ H2O

75ml
HNO3 + 25ml H20

Eletrolítico
5 to 7 Amp

Em
Capela

Ligas
a base de Ti

Glicerina
+ Água Régia

15ml
HCl +10ml Glicerol + 5ml HNO3


Esfregar

Usar
Fresco, em Capela, não Guardar, Fica mais Forte com Tempo

Aços
Inox Austeníticos, End. Precipitação, Inox Martensíticos e
Ligas alto Ni

Ralph

100ml
H2O + 200ml Álcool Etílico + 100ml HCl + 2gr CuCl2 + 7gr FeCl2 +
5ml HNO3

Esfregar

Aços
Inox Ferríticos, End. Precipitação e Martensíticos

Especial
#5

20ml
HCl + 4ml H2O2 (3%)

Esfregar

Aços
Inox Ligados, Ligas Ni-Cr-Co-Mo

Murakami

10
g KOH ou NaOH, 10 g ferrocianeto de potássio, 100 ml H2O

Imersão,
Temperatura ambiente, ou entre 80-100ºC

Carbetos
em Contorno de Grão. Em 80-100C revela fase sigma e delta após
30s. Mais eficiente com NaOH

Aços
Inox, Soldas

NaOH

20%
NaOH em H2O

Eletrolítico,
3V

Revela
ferrita delta (azulado) e sigma (laranja/marron)

Aços
Inox, Soldas

Tepol

Contorno
de Grão Austenítico

1,5g
de ácido pícrico
100ml de água destilada
20ml de detergente
neutro YPÊ (Amarelo)

Imersão
a frio ou morno ~60-70ºC
Preparação da Solução à 60ºC

3min
à 35min.

Revela
tamanho de grão austenítico.
Necessário polir após ataque para
remover oxidação em excesso.
(ABNT MB 1203)

Aços
carbono temperados (levemente revenidos)

——————

Metalografia dos Aços Inox

O reagente de Kalling pode ser utilizado na metalografia para mostrar a microestrutura geral de aços inox austeníticos. Outros reagentes como Glicerina+Agua Régia ou Glicerina+ Água Régia Acética pode ser utilizado para revelar precipitação de carbonetos e ferrita.

O reagente de Ralph é muito útil para revelar estruturas de aços inox ferríticos. Kalling e Glicerina+Agua Régia também podem dar bons resultados.

Para aços inox endurecidos por precipitação o reagente de Ralph é o mais indicado. O ataque químico com Vilella produz um microestrutura menos atacada. O tempo de ataque varia com a condição de envelhecimento, sendo o mais envelhecido mais reativo com o reagente. A temperatura de envelhecimento também influencia a resposta ao ataque, sendo a o reagente de Ralph mais reativo para amostras envelhecidas em temperaturas mais elevadas.

Tradicional Vilella na metalografia

O reagente de Vilella é preferido para aços inox martensíticos. A resposta ao ataque depende da sua condição de tratamento: Recozido, Temperado ou Revenido. As amostras recozidas requerem o maior tempo de ataque, pois tudo está em solução. É recomendável não deixar a amostra escurecer muito no ataque. O ideal é manter a amostra levemente escurecida.

Metalografia Aço Inox 304. Precipitação de Carbonetos em Contorno de Grão.Ataque Oxálico. Aumento 100x
Metalografia Aço Inox 304. Precipitação de Carbonetos em Contorno de Grão. Ataque Oxálico. Aumento 100x

Para revelar as fases sigma e ferrita delta podem ser utilizados os ataques químicos de Murakami, NaOH, Ácido Oxálico e Vilella.

Metalografia dos Aços e Ligas para Alta Temperatura

O ataque químico destes aços é mais complicado do que os aços inox. Caso não tenha um ataque pré determinado inicie com Glicerina+Agua Régia, com ataques sucessivos mais agressivos de maior tempo.

Kalling é outra opção para aços como Waspaloy (UNS N07001), Pyromet A 718 (UNS N07718) e Pyromet A-286 (UNS K66286).

Metalografia Aço Inox Duplex. Ataque: NaOH, Eletrolítico. Aumento 100x.
Metalografia Aço Inox Duplex. Ataque: NaOH, Eletrolítico. Aumento 100x.

Ataques eletrolíticos da tabela podem ser utilizados para revelar aspectos específicos de Ligas para Altas Temperaturas.

Caso os ataques típicos não funcionem, experimente o reagente químico Especial Nr 5 (HCl + H2O2), que também se aplica aos aços inox.