O aço inoxidável duplex (DSS) é um tipo de aço inoxidável que contém partes aproximadamente iguais de ferrita e austenita, sendo a fase minoritária geralmente responsável por pelo menos 30% da composição. O DSS tipicamente apresenta um teor de cromo entre 18% e 28% e um teor de níquel entre 3% e 10%. Alguns aços inoxidáveis duplex também contêm elementos de liga como molibdênio (Mo), cobre (Cu), nióbio (Nb), titânio (Ti) e nitrogênio (N).
Esta categoria de aço combina as características dos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos. Comparado aos aços inoxidáveis ferríticos, o aço inoxidável duplex (DSS) apresenta maior plasticidade e tenacidade, não possui fragilidade à temperatura ambiente e demonstra melhor resistência à corrosão intergranular e soldabilidade. Ao mesmo tempo, mantém a fragilidade a 475 °C e a alta condutividade térmica dos aços inoxidáveis ferríticos, além de exibir superplasticidade. Comparado aos aços inoxidáveis austeníticos, o DSS possui maior resistência mecânica e resistência significativamente melhor à corrosão sob tensão intergranular e por cloretos. O DSS também apresenta excelente resistência à corrosão por pite e é considerado um aço inoxidável com baixo teor de níquel.
Estrutura e Tipos
Devido à sua estrutura bifásica de austenita e ferrita, com cada fase representando aproximadamente metade da massa total, o aço inoxidável duplex (DSS) exibe características tanto de aços inoxidáveis austeníticos quanto ferríticos. A resistência ao escoamento do DSS varia de 400 MPa a 550 MPa, o dobro da resistência dos aços inoxidáveis austeníticos comuns. O DSS apresenta maior tenacidade, menor temperatura de transição frágil e resistência à corrosão intergranular e soldabilidade significativamente superiores em comparação aos aços inoxidáveis ferríticos. Ele também retém algumas propriedades dos aços inoxidáveis ferríticos, como fragilidade a 475 °C, alta condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica, superplasticidade e magnetismo. Comparado aos aços inoxidáveis austeníticos, o DSS possui maior resistência mecânica, especialmente à tração, e melhor resistência à corrosão por pite, corrosão sob tensão e fadiga por corrosão.
Os aços inoxidáveis duplex (DSS) podem ser classificados em quatro tipos com base em sua composição química: Cr18, Cr23 (isento de molibdênio), Cr22 e Cr25. O tipo Cr25 pode ser subdividido em aços inoxidáveis padrão e superduplex. Dentre esses, os tipos Cr22 e Cr25 são os mais comumente utilizados. Na China, a maioria dos aços inoxidáveis duplex adotados são produzidos na Suécia, incluindo o 3RE60 (tipo Cr18), o SAF2304 (tipo Cr23), o SAF2205 (tipo Cr22) e o SAF2507 (tipo Cr25).
Tipos de aço inoxidável duplex
1. Tipo de baixa liga:Representado pela norma UNS S32304 (23Cr-4Ni-0,1N), este aço não contém molibdênio e possui um Número Equivalente de Resistência à Corrosão por Pite (PREN) de 24-25. Ele pode substituir o AISI 304 ou 316 em aplicações de resistência à corrosão sob tensão.
2. Tipo de liga média:Representado pela norma UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0,15N), com um índice PREN de 32-33. Sua resistência à corrosão situa-se entre a do aço inoxidável austenítico AISI 316L e a do aço inoxidável austenítico com 6% de Mo+N.
3. Tipo de liga de alta resistência:Normalmente contém 25% de Cr, juntamente com molibdênio e nitrogênio, e às vezes cobre e tungstênio. Representado pela norma UNS S32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0,2N), com um PREN de 38-39, este aço possui melhor resistência à corrosão do que o aço inoxidável duplex com 22% de Cr.
4. Aço inoxidável super duplex:Contém altos níveis de molibdênio e nitrogênio, representado pela norma UNS S32750 (25Cr-7Ni-3,7Mo-0,3N), podendo também conter tungstênio e cobre, com um índice de resistência à corrosão (PREN) acima de 40. É adequado para condições de alta resistência, oferecendo excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, comparáveis às dos aços inoxidáveis super austeníticos.
Tipos de aço inoxidável duplex na China
A nova norma chinesa GB/T 20878-2007 "Graus de aço inoxidável e resistente ao calor e composição química" inclui muitos graus de aço inoxidável duplex, como 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N e 12Cr21Ni5Ti. Além disso, o conhecido aço duplex 2205 corresponde ao grau chinês 022Cr23Ni5Mo3N.
Características do aço inoxidável duplex
Devido à sua estrutura bifásica, obtida através do controle adequado da composição química e do processo de tratamento térmico, o aço inoxidável duplex (DSS) combina as vantagens dos aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos. Ele herda a excelente tenacidade e soldabilidade dos aços inoxidáveis austeníticos e a alta resistência mecânica e à corrosão sob tensão por cloretos dos aços inoxidáveis ferríticos. Essas propriedades superiores fizeram com que o DSS se desenvolvesse rapidamente como um material estrutural soldável desde a década de 1980, tornando-se comparável aos aços inoxidáveis martensíticos, austeníticos e ferríticos. O DSS possui as seguintes características:
1. Resistência à corrosão sob tensão por cloretos:O aço inoxidável duplex contendo molibdênio apresenta excelente resistência à corrosão sob tensão por cloretos em baixos níveis de tensão. Enquanto os aços inoxidáveis austeníticos 18-8 tendem a sofrer fissuração por corrosão sob tensão em soluções neutras de cloreto acima de 60 °C, o aço inoxidável duplex apresenta bom desempenho em ambientes contendo traços de cloretos e sulfeto de hidrogênio, tornando-o adequado para trocadores de calor e evaporadores.
2. Resistência à corrosão por pite:O aço inoxidável duplex (DSS) apresenta excelente resistência à corrosão por pite. Com o mesmo Equivalente de Resistência à Corrosão por Pite (PRE = Cr% + 3,3Mo% + 16N%), o DSS e os aços inoxidáveis austeníticos apresentam potenciais críticos de corrosão por pite semelhantes. A resistência à corrosão por pite e por fresta do DSS, particularmente nos tipos com alto teor de cromo e contendo nitrogênio, supera a do AISI 316L.
3. Resistência à corrosão, fadiga e desgaste:O aço inoxidável duplex (DSS) apresenta bom desempenho em certos ambientes corrosivos, sendo adequado para bombas, válvulas e outros equipamentos elétricos.
4. Propriedades Mecânicas:O aço inoxidável duplex (DSS) possui alta resistência mecânica e à fadiga, com limite de escoamento duas vezes maior que o dos aços inoxidáveis austeníticos 18-8. No estado recozido em solução, seu alongamento atinge 25% e seu valor de tenacidade AK (entalhe em V) ultrapassa 100 J.
5. Soldabilidade:O aço inoxidável duplex (DSS) apresenta boa soldabilidade com baixa tendência à fissuração a quente. Geralmente, não é necessário pré-aquecimento antes da soldagem, e o tratamento térmico pós-soldagem é desnecessário, permitindo a soldagem com aços inoxidáveis austeníticos 18-8 ou aços carbono.
6. Trabalho a quente:O aço inoxidável duplex (DSS) com baixo teor de cromo (18% Cr) possui uma faixa de temperatura de trabalho a quente mais ampla e menor resistência do que os aços inoxidáveis austeníticos 18-8, permitindo a laminação direta em chapas sem forjamento. O aço inoxidável duplex (DSS) com alto teor de cromo (25% Cr) é um pouco mais difícil de trabalhar a quente, mas pode ser produzido em chapas, tubos e fios.
7. Trabalho a frio:O aço inoxidável duplex (DSS) apresenta maior endurecimento por deformação a frio do que o aço inoxidável austenítico 18-8, exigindo maior tensão inicial para a deformação durante a conformação de tubos e chapas.
8. Condutividade térmica e expansão:O aço inoxidável duplex (DSS) possui maior condutividade térmica e menores coeficientes de expansão térmica em comparação com os aços inoxidáveis austeníticos, tornando-o adequado para revestimento de equipamentos e produção de placas compostas. Também é ideal para núcleos de tubos de trocadores de calor, apresentando maior eficiência de troca térmica do que os aços inoxidáveis austeníticos.
9. Fragilidade:O aço inoxidável duplex (DSS) mantém a fragilidade característica dos aços inoxidáveis ferríticos com alto teor de cromo e não é adequado para uso em temperaturas acima de 300 °C. Quanto menor o teor de cromo no DSS, menor a sua propensão à formação de fases frágeis, como a fase sigma.
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Data da publicação: 29/07/2024