Aço resistente ao calor refere-se ao aço com resistência à oxidação de alta temperatura e resistência a alta temperatura.A resistência à oxidação em alta temperatura é uma condição importante para garantir que a peça trabalhe por um longo tempo em alta temperatura.Em um ambiente oxidante, como o ar de alta temperatura, o oxigênio reage quimicamente com a superfície do aço para formar uma variedade de camadas de óxido de ferro.A camada de óxido é muito solta, perde as características originais do aço e é fácil de cair.A fim de melhorar a resistência à oxidação de alta temperatura do aço, elementos de liga são adicionados ao aço para alterar a estrutura do óxido.Os elementos de liga comumente usados são cromo, níquel, cromo, silício, alumínio e assim por diante.A resistência à oxidação de alta temperatura do aço está relacionada apenas à composição química.
A resistência a altas temperaturas refere-se à capacidade do aço de sustentar cargas mecânicas por um longo tempo em altas temperaturas.Existem dois efeitos principais do aço sob carga mecânica em alta temperatura.Uma delas é o amolecimento, ou seja, a resistência diminui com o aumento da temperatura.A segunda é a fluência, ou seja, sob a ação de uma tensão constante, a quantidade de deformação plástica aumenta lentamente com o tempo.A deformação plástica do aço a alta temperatura é causada por deslizamento intragranular e deslizamento no contorno de grão.Para melhorar a resistência do aço a altas temperaturas, geralmente são usados métodos de liga.Ou seja, elementos de liga são adicionados ao aço para melhorar a força de ligação entre os átomos e formar uma estrutura favorável.A adição de cromo, molibdênio, tungstênio, vanádio, titânio, etc., pode fortalecer a matriz de aço, aumentar a temperatura de recristalização e também pode formar carbonetos de fase de fortalecimento ou compostos intermetálicos, como Cr23C6, VC, TiC, etc. Essas fases de fortalecimento são estáveis em altas temperaturas, não se dissolvem, não se agregam para crescer e mantêm sua dureza.O níquel é adicionado principalmente para obteraustenita.Os átomos na austenita são arranjados mais apertados que a ferrita, a força de ligação entre os átomos é mais forte e a difusão dos átomos é mais difícil.Portanto, a resistência a altas temperaturas da austenita é melhor.Pode-se observar que a resistência a altas temperaturas do aço resistente ao calor não está apenas relacionada à composição química, mas também à microestrutura.
Alta liga resistente ao calorfundidos de açosão amplamente utilizados em ocasiões onde a temperatura de trabalho excede 650℃.As fundições de aço resistentes ao calor referem-se a aços que trabalham em altas temperaturas.O desenvolvimento de fundidos de aço resistentes ao calor está intimamente relacionado ao progresso tecnológico de vários setores industriais, como centrais elétricas, caldeiras, turbinas a gás, motores de combustão interna e motores aeronáuticos.Devido às diferentes temperaturas e tensões utilizadas por várias máquinas e dispositivos, bem como diferentes ambientes, os tipos de aço utilizados também são diferentes.
Grau equivalente de aço inoxidável | |||||||||
GRUPOS | AISI | W-stoff | DIN | BS | SS | AFNOR | UNE / IHA | JIS | UNI |
Aço inoxidável martensítico e ferrítico | 420°C | 1,4034 | X43Cr16 | ||||||
440 B/1 | 1.4112 | X90 Cr Mo V18 | |||||||
- | 1,2083 | X42 Cr 13 | - | 2314 | Z 40 C 14 | F.5263 | SUS 420 J1 | - | |
403 | 1,4000 | X6Cr13 | 403 S 17 | 2301 | Z 6 C 13 | F.3110 | SUS 403 | X6Cr13 | |
(410S) | 1,4001 | X7 Cr 14 | (403 S17) | 2301 | Z 8 C 13 | F.3110 | SUS 410 S | X6Cr13 | |
405 | 1,4002 | X6 CrAl 13 | 405 S 17 | - | Z 8 CA 12 | F.3111 | SUS 405 | X6 CrAl 13 | |
416 | 1,4005 | X12 CrS 13 | 416 S 21 | 2380 | Z 11 CF 13 | F.3411 | SUS 416 | X12CrS13 | |
410 | 1,4006 | X 10 Cr 13 | 410 S21 | 2302 | Z 10 C 14 | F.3401 | SUS 410 | X12Cr13 | |
430 | 1,4016 | X6 Cr 17 | 430 S 17 | 2320 | Z 8 C 17 | F.3113 | SUS 430 | X8Cr17 | |
420 | 1,4021 | X20 Cr 13 | 420 S 37 | 2303 | Z 20 C 13 | F.3402 | SUS 420 J1 | X20Cr13 | |
420F | 1,4028 | X30 Cr 13 | 420 S 45 | (2304) | Z 30 C 13 | F.3403 | SUS 420 J2 | X30Cr13 | |
(420) | 1,4031 | X39Cr13 | 420 S 45 | (2304) | Z 40 C 14 | F.3404 | (SUS 420J1) | - | |
431 | 1,4057 | X20 CrNi 17 2 | 431 S 29 | 2321 | Z 15 CNi 16,02 | F.3427 | SUS 431 | X16CrNi16 | |
430F | 1,4104 | X12 CrMoS 17 | - | 2383 | Z 10 CF 17 | F.3117 | SUS 430F | X10CrS17 | |
434 | 1,4113 | X6 CrMo 17 | 434 S 17 | 2325 | Z 8 CD 17.01 | - | SUS 434 | X8CrMo17 | |
430Ti | 1,4510 | X6 CrTi 17 | - | - | Z 4 CT 17 | - | SUS 430 LX | X6CrTi17 | |
409 | 1,4512 | X5 CrTi 12 | 409 S 17 | - | Z 6 CT 12 | - | SU 409 | X6CrTi12 | |
Aço inoxidável austenítico | 304 | 1,4301 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 15 | 2332 | Z 6 CN 18,09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 |
305 | 1,4303 | X5 CrNi 18 12 | 305 S 19 | - | Z 8 CN 18.12 | - | SUS 305 | X8CrNi19 10 | |
303 | 1,4305 | X12 CrNiS 18 8 | 303 S 21 | 2346 | Z 10 CNF 18.09 | F.3508 | SUS 303 | X10CrNiS 18 09 | |
304L | 1,4306 | X2 CrNiS 18 9 | 304 S 12 | 2352 | Z 2 CN 18.10 | F.3503 | SUS 304L | X2CrNi18 11 | |
301 | 1,4310 | X12 CrNi 17 7 | - | 2331 | Z 12 CN 17,07 | F.3517 | SUS 301 | X12CrNi17 07 | |
304 | 1,4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 31 | 2332 | Z 6 CN 18,09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
304 | 1,4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 31 | 2333 | Z 6 CN 18,09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
304LN | 1,4311 | X2 CrNiN 18 10 | 304 S 62 | 2371 | Z 2 CN 18.10 | - | SUS 304 LN | - | |
316 | 1,4401 | X5 CrNiMo 18 10 | 316 S 16 | 2347 | Z 6 CND 17.11 | F.3543 | SUS 316 | X5CrNiMo17 12 | |
316L | 1,4404 | - | 316 S 13/12/14/22/24 | 2348 | Z 2 CND 17.13 | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | ||
316LN | 1,4429 | X2 CrNiMoN 18 13 | - | 2375 | Z 2 CND 17.13 | - | SUS 316 LN | - | |
316L | 1,4435 | X2 CrNiMo 18 12 | 316 S 13/12/14/22/24 | 2353 | Z 2 CND 17.13 | - | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | |
316 | 1,4436 | - | 316 S 33 | 2343 | Z 6 CND18-12-03 | - | - | X8CrNiMo 17 13 | |
317L | 1,4438 | X2 CrNiMo 18 16 | 317 S 12 | 2367 | Z 2 CND 19,15 | - | SUS 317 L | X2CrNiMo18 16 | |
329 | 1,4460 | X3 CrNiMoN 27 5 2 | - | 2324 | Z5 CND 27.05.Az | F.3309 | SUS 329 J1 | - | |
321 | 1,4541 | X10 CrNiTi 18 9 | 321 S 12 | 2337 | Z 6 CND 18.10 | F.3553 | SUS 321 | X6CrNiTi18 11 | |
347 | 1,4550 | X10 CrNiNb 18 9 | 347 S 17 | 2338 | Z 6 CNNb 18.10 | F.3552 | SUS 347 | X6CrNiNb18 11 | |
316Ti | 1,4571 | X10 CrNiMoTi 18 10 | 320 S 17 | 2350 | Z 6 CNDT 17.12 | F.3535 | - | X6CrNiMoTi 17 12 | |
309 | 1,4828 | X15 CrNiSi 20 12 | 309 S 24 | - | Z 15 CNS 20.12 | - | SUH 309 | X16 CrNi 24 14 | |
330 | 1,4864 | X12 NiCrSi 36 16 | - | - | Z 12 NCS 35,16 | - | SUH 330 | - | |
Aço inoxidável duplex | S32750 | 1,4410 | X 2 CrNiMoN 25 7 4 | - | 2328 | Z3 CND 25,06 Az | - | - | - |
S31500 | 1,4417 | X 2 CrNiMoSi 19 5 | - | 2376 | Z2 CND 18.05.03 | - | - | - | |
S31803 | 1,4462 | X 2 CrNiMoN 22 5 3 | - | 2377 | Z 3 CND 22,05 (Az) | - | - | - | |
S32760 | 1,4501 | X 3 CrNiMoN 25 7 | - | - | Z 3 CND 25,06 Az | - | - | - | |
630 | 1,4542 | X5CrNiCNb16-4 | - | - | - | - | - | - | |
A564/630 | - | - | - | - | - | - | - | - |
Padrões de aço fundido resistente ao calor em diferentes países
1) Padrão Chinês
GB/T 8492-2002 "Condições Técnicas para Fundições de Aço Resistentes ao Calor" especifica os graus e propriedades mecânicas à temperatura ambiente de vários aços fundidos resistentes ao calor.
2) Padrão Europeu
Os padrões de aço fundido resistente ao calor EN 10295-2002 incluem aço inoxidável resistente ao calor austenítico, aço inoxidável resistente ao calor ferrítico e aço inoxidável resistente ao calor duplex austenítico-ferrítico, bem como ligas à base de níquel e ligas à base de cobalto.
3) Padrões Americanos
A composição química especificada na ANSI/ASTM 297-2008 "Fundição de Aço Resistente ao Calor Ferro-Cromo, Ferro-Cromo-Níquel Industrial Geral" é a base para a aceitação, e o teste de desempenho mecânico só é realizado quando o comprador o solicita em a hora do pedido.Outros padrões americanos envolvendo aço fundido resistente ao calor incluem ASTM A447/A447M-2003 e ASTM A560/560M-2005.
4) Padrão Alemão
Na norma DIN 17465 "Condições Técnicas para Fundição de Aço Resistente ao Calor", a composição química, as propriedades mecânicas à temperatura ambiente e as propriedades mecânicas de alta temperatura de vários tipos de aço fundido resistente ao calor são especificadas separadamente.
5) Padrão Japonês
As classes em JISG5122-2003 "Fundição de aço resistente ao calor" são basicamente as mesmas do padrão americano ASTM.
6) Padrão Russo
Existem 19 graus de aço fundido resistentes ao calor especificados no GOST 977-1988, incluindo aços resistentes ao calor de cromo médio e alto cromo.
A influência da composição química na vida útil do aço resistente ao calor
Há uma grande variedade de elementos químicos que podem afetar a vida útil do aço resistente ao calor.Esses efeitos se manifestam no aumento da estabilidade da estrutura, prevenindo a oxidação, formando e estabilizando a austenita e prevenindo a corrosão.Por exemplo, elementos de terras raras, que são oligoelementos em aço resistente ao calor, podem melhorar significativamente a resistência à oxidação do aço e alterar a termoplasticidade.Os materiais básicos de aço e ligas resistentes ao calor geralmente escolhem metais e ligas com um ponto de fusão relativamente alto, alta energia de ativação de autodifusão ou baixa energia de falha de empilhamento.Vários aços resistentes ao calor e ligas de alta temperatura têm requisitos muito altos no processo de fundição, porque a presença de inclusões ou certos defeitos metalúrgicos no aço reduzirão o limite de resistência do material.
A influência da tecnologia avançada, como o tratamento da solução, na vida útil do aço resistente ao calor
Para materiais metálicos, o uso de diferentes processos de tratamento térmico afetará a estrutura e o tamanho do grão, alterando assim o grau de dificuldade de ativação térmica.Na análise da falha de fundição, existem muitos fatores que levam à falha, principalmente a fadiga térmica que leva ao início e desenvolvimento de trincas.Correspondentemente, há uma série de fatores que afetam a iniciação e propagação de trincas.Entre eles, o teor de enxofre é extremamente importante porque as trincas se desenvolvem principalmente ao longo de sulfetos.O teor de enxofre é afetado pela qualidade das matérias-primas e sua fundição.Para fundidos que trabalham sob uma atmosfera protetora de hidrogênio, se o sulfeto de hidrogênio estiver contido no hidrogênio, os fundidos serão sulfurados.Em segundo lugar, a adequação do tratamento da solução afetará a resistência e a tenacidade do fundido.