Em 1968, a invenção da descarbonetação por argônio e oxigênio (AOD), um processo de refino de aço inoxidável, possibilitou o desenvolvimento de uma série de novos aços inoxidáveis. Um dos avanços trazidos pelo processo AOD foi a adição do elemento de liga n. A tenacidade e a resistência à corrosão da ZTA (Zona Termicamente Afetada) aproximam-se das do metal base, e a taxa de formação de fases intermetálicas prejudiciais pode ser reduzida com a adição de nitrogênio ao aço inoxidável duplex.
Assim como o aço inoxidável austenítico, o aço inoxidável duplex é um tipo de aço cuja resistência à corrosão depende da sua composição de liga. O aço inoxidável duplex tem sido continuamente desenvolvido. Os aços inoxidáveis duplex modernos podem ser divididos em quatro tipos:
1. Aço inoxidável duplex 2304 de baixa qualidade sem Mo;
2. Aço inoxidável duplex padrão 2205, representando mais de 80% do total de aço duplex;
3. O aço inoxidável duplex com 25% de Cr, típico da liga 255, pode ser classificado como aço inoxidável super duplex;
4. O aço inoxidável super duplex, contendo 25-26% de Cr, possui mais Mo e N do que a liga 255. Um exemplo típico é o aço de grau 2507.
Os principais elementos de liga no aço inoxidável duplex são Cr, Mo, N e Ni. Suas funções no aço duplex são as seguintes:
Cr
Pelo menos 10,5% de Cr no aço podem formar uma película de passivação estável, protegendo-o da corrosão atmosférica. A resistência à corrosão do aço inoxidável aumenta com o aumento do teor de Cr. O Cr é um elemento ferrítico, capaz de estabilizar a estrutura do ferro com rede BCC e melhorar a resistência à oxidação do aço em altas temperaturas.
Mo
O efeito sinérgico do Mo e do Cr pode melhorar a resistência à corrosão por cloretos do aço inoxidável. O Mo é três vezes mais resistente à corrosão por pites e frestas do que o Cr em ambientes com cloretos (ver fórmula CPT). O Mo é um elemento formador de ferrita, que também pode promover a formação de fases intermetálicas. Portanto, o teor de Mo no aço inoxidável austenítico é inferior a 7,5% e no aço duplex é inferior a 4%.
N
O nitrogênio (N) pode aumentar a resistência à corrosão por pites e frestas em aços inoxidáveis austeníticos e duplex, melhorando significativamente a resistência do aço. É o elemento mais eficaz para o fortalecimento por solução sólida. Além de melhorar a resistência do aço, o N também aumenta a tenacidade de aços inoxidáveis austeníticos e duplex, retarda a formação de fases intermetálicas, permitindo que o aço inoxidável duplex tenha tempo suficiente para processamento e fabricação, e também compensa a tendência de formação da fase σ, que é facilitada por altos teores de cromo (Cr) e molibdênio (Mo).
O nitrogênio (N) é um elemento austenítico forte, capaz de substituir parcialmente o níquel (Ni) no aço inoxidável austenítico. Em geral, N e Ni, que estão próximos do limite de solubilidade, são adicionados ao aço inoxidável duplex para ajustar o equilíbrio de fases. É necessário atingir um equilíbrio entre os elementos ferríticos Cr e Ni e os elementos formadores de austenita Ni e N para obter a estrutura duplex desejada.
Ni
O níquel (Ni) é um elemento que estabiliza a estrutura da austenita. A adição de Ni a ligas à base de ferro pode promover a transformação do aço inoxidável de estrutura cúbica de corpo centrado (BCC, ferrita) para estrutura cúbica de faces centradas (FCC, austenita).
O Ni pode retardar a formação da fase intermetálica, mas o efeito é muito menos eficaz do que o do N.
Aqui estão dois tipos de aço inoxidável duplex para ajudar a entender seu desempenho.
Data da publicação: 10 de maio de 2022