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Materiais de Construção Mecânica - UFPE
MATERIAIS METÁLICOS PARA APLICAÇÃO EM MEIOS AGRESSIVOS DE ELEVADAS
TEMPERATURAS E PRESSÃO: SUPERLIGAS INCONEL, HASTELLOY C-276,
WASPALOY, RENE 41 E AÇOS INOXIDÁVEIS 304, 316, 321 E 347.
Rafael Gomes Pereira¹,
Rebecca Brito1 e Danilo Bispo¹
Severino Leopoldino Urtiga Filho2
Resumo: O surgimento dos aços especiais possibilitou a aplicação de metais em meios agressivos de
elevadas temperatura e pressão, entre eles, estão alguns aços inoxidáveis e superligas que possuem
propriedades que favorecem a aplicação desses metais em tais ambientes. As superligas, à base de
níquel-cromo, Inconel 625, 718, X-750, Waspaloy, Hastelloy C-276 e Rene 41, possuem ótimo
desempenho em locais corrosivos e oxidantes além de manterem suas propriedades a elevadas
temperaturas e pressão. A composição química dessas ligas é o principal fator que leva essas superligas
a terem tais características. Os aços inoxidáveis austeníticos possuem propriedades que lhes conferem
uma boa resistência mecânica além de uma estrutura metalúrgica e composição química que favorece
uma grande resistência à corrosão. Em destaque, os aços inox 304, 316,321 e 347 demonstram um ótimo
comportamento em meios agressivos, suportando altas temperaturas e elevadas pressões. Contudo, não
são apenas as superligas e aços inoxidáveis que constituem materiais de uso em ambientes extremos, o
aço carbono ASTM A105, por exemplo, é um aço de baixo carbono (aproximadamente 0,3%) utilizado em
componentes estruturais sujeitos à temperaturas elevadas e alta pressão, e por isso, é utilizado
especialmente em tubulações, flanges, válvulas e vasos de pressão.
Palavras-chave: austenítica; níquel-cromo; inoxidáveis; baixo carbono, temperatura; pressão.
Abstract: The emergence of special steels enabled the application of metals in aggressive enviromments of
elevated temperature and pressure; among them are some stainless steels and carbons steels that have
properties that favor the use of these metals in such environments. The nickel chromium superalloys, like
Inconel 625, 718, X-750, Waspaloy, Hastelloy C-276 and Rene 41, have great performance in corrosive and
oxidizing places as well as maintaining their properties at elevated temperatures and pressures. The chemical
composition of these alloys is the main factor that drives these superalloys to have such characteristics.
Austenitic stainless steels have properties which give them good mechanical strength and a metallurgical
structure and chemical composition that favors a high resistance to corrosion. Featured, stainless steels 304,
316.321 and 347 showed a great performance in aggressive environments, supporting high temperatures and
high pressures. However, not only are super alloys and stainless steels which are materials for use in extreme
environments, carbon steel ASTM A105, for example, is a low carbon steel (about 0.3%) used in structural
components subjected to high temperatures and High pressure, it's used especially in pipes, flanges, valves
and pressure vessels.
Keywords: austenitic; nickel-chrome; inox; low carbon; temperature; pressure
1 Programa de graduação em Engenharia Mecânica, UFPE. ² Departamento de Engenharia Mecânica, UFPE.
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1 INTRODUÇÃO
Em geral, as superligas austeníticas à base
de níquel-cromo são materiais resistentes à
oxidação e à corrosão que mantém sua
resistência mecânica quando utilizados em
ambientes de elevada temperatura e pressão,
logo, são ligas que possuem ótimo
desempenho em meios agressivos. Entre essas
ligas, estão presentes a família de ligas
Inconel, Hastelloy C-276, Waspaloy e a liga
René 41, que têm suas particularidades
provenientes das suas diferentes composições
químicas.
Porém, o processo de obtenção de
superligas é de extrema dificuldade,
geralmente devido ao fato da existência de
faixas de temperaturas serem muito estreitas o
que dificulta assim a obtenção destas ligas,
também deve-se ao caso do seu alto limite de
escoamento que torna o difícil preenchimento
da matriz sem uma pressão de forjamento
extrema.
Os aços inoxidáveis contém em sua
composição elementos de liga que lhes propiciam
características e especialidades tais como boa
resistência à altas temperaturas, excelente
resistência à vários tipos de corrosão em diversos
meios (ambientes clorídricos, salinos, de extrema
poluição, etc) e boa resposta à pressões. Nesse
sentido, os aços inox da família 300, mais
especificamente 304, 316, 321 e 347, possuem em
sua estrutura componentes químicos que atribuem
propriedades resistivas à esses materiais. Pode-se
observar que a adição de níquel, titânio, nióbio e
molibidênio, por exemplo, conferem aos aços
inoxidáveis paticularidades as quais possibilitam a
aplicação desses metais em locais de alta corrosão
e oxidação. Todavia, a desvantagem apresentada
por esses aços encontra-se no alto custo de sua
produção, pois elementos de liga encarecem o
processo.
Dentre todos os materiais, o aço
carbono é o de maior uso, sendo empregado
em
diversos equipamentos da indústria, deixando
os demais materiais restritos a equipamentos
em que o aço carbono não pode ser utilizado.
Alguns do motivo da sua
ampla utilização é a sua facilidade em ser
usinado, ter uma boa soldabilidade, ser
de fácil obtenção e é o material metálico de
menor preço em relação a sua resistência
mecânica. Como por exemplo o aço carbono
ASTM A105, que é um aço de baixo carbono
utilizado em ambientes extremos.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
DESENVOLVIMENTO
2.1 Aços Inoxidáveis
Os aços inoxidáveis surgiram a partir
de estudos realizados em 1912 na Inglaterra e
na Alemanha, sendo, então, uma liga de ferro
(Fe), carbono (C) e cromo (Cr) com um
mínimo de 11% de Cr, podendo conter
também níquel, molibdénio e outros
elementos. Esses aços podem ser classificados
conforme sua microestrutura: ferríticos,
austeníticos, martensíticos, endurecíveis por
precipitação e Duplex.
O elemento cromo é considerado o
mais importante dessa liga pois confere ao aço
inox uma elevada resistência a corrosão. Isso
se dá através da formação de uma película
muito fina e estável, chamada de camada
passiva a qual tem a função de proteger a
superfície dos aços contra processos
corrosivos e, portanto, aumentar sua
durabilidade.
Uma classificação serial aceitável para
os aços inoxidáveis apresenta dois grandes
3
grupos: a série 400 e a série 300. A série 300 é
a dos aços inoxidáveis austeníticos, que são
aços não magnéticos e não endurecíveis por
tratamento térmico, com estrutura cúbica de
faces centradas, e que apresentam alta
ductilidade e soldabilidade. Combinam o
baixo limite de escoamento com o alto limite
de resistência e bom alongamento, oferecendo
as melhores propriedades para o trabalho a
frio. São o tipo de aço inox mais utilizado por
sua excelente resistência à corrosão em muitos
meios agressivos, principalmente se
adicionados elementos como o molibdênio e o
níquel ou reduzindo seu teor de carbono.
A microestrutura dos aços austeníticos
é composta por austenita, que demonstra-se
estável à temperatura ambiente quando o teor
de níquel é elevado (superior 8%); em baixos
teores de níquel (inferiores a 8%) a
microestrutura pode sofrer transformação para
a martensita (é o caso do aço 301). Outro fator
observado na microestrutura desses aços é um
fenômeno indesejável denominado corrosão
intergranular em que ocorre a precipitação de
carboneto de cromo nas fronteiras do grão,
empobrecendo a matriz de cromo. A forma de
evitar esse problema é a adição de titânio e
nióbio à composição química do aço. A
estrutura austenítica, contudo, não apresenta
temperatura de transição dúctil-frágil, sendo,
assim, teoricamente imune às fraturas frágeis
além de possuírem um elevado coeficiente de
expansão térmica.
Os aços inoxidáveis austeníticos
possuem aplicações diversas, tais como
equipamentos aeronáuticos, armazenamento e
transporte de alimentos, recipientes
criogénicos, componentes de fornos e de
bombas, equipamento de cozinha, na
construção com fins decorativos, etc.
Especialmente, os aços da série 300: 304, 316,
321 e 347 demonstram boas performances à
temperaturas extremas e pressões
elevadas sob longos períodos de tempo.
2.1.1 AÇO INOXIDÁVEL 304
Características
O aço inoxidável 304 é um aço de
composição austenítica, não endurecível por
tratamento térmico e é amagnético. Esse tipo
de aço é um dos mais regularmente indicados
e, por isso, representam a personificação do
produto inoxidável básico.
Sua composição química inclui cerca
de 18% de cromo e 8% de níquel, são de
fáceis formação, soldabilidade e fabricação.
Possui uma boa resistência à oxidação a altas
temperaturas (até 850°C), contudo, a
resistência a corrosão intercristalina é
garantida, somente, até a temperatura de
300°C. Apresenta, ainda, uma boa
conformabilidade a frio e pode demonstrar
certo magnetismo quando no estado
solubilizado
Existe, ainda, um outro tipo de aço
304, o 304L que possui propriedades
mecânicas e químicas muito semelhantes,
divergindo apenas no teor de carbono, visto
que o aço inoxidável 304L possui um menor
percentual de carbono em sua estrutura,
conferindo melhor soldabilidade e maior
segurança quanto a não ocorrência de corrosão
intergranular.
Aplicações Gerais
Este aço é amplamente utilizado por
ser o mais popular dos aços austeníticos, é um
material com enorme número de aplicações de
tal forma que pode ser encontrado desde
utensílios domésticos (talheres, panelas e
travessas) à indústrias na fabricação de
diversos equipamentos e produtos.
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Aplicações de produtos típicos:
Utensílios Domésticos, Trocadores
de Calor, Pipelines, Vasos de Pressão,
Flanges e acessórios, Válvulas,
Condensadores.
Setores industriais típicas:
Indústria Alimentícia, Indústria
Química, Farmacêutica, Industria
Petrolífera, Indústria de Bebidas,
Transportes.
2.1.2 AÇO INOXIDÁVEL 316
Características
Se trata de um aço cromo-níquel
inoxidável austenítico de baixo teor de
carbono. Não magnético. Não temperável.
Possui boa resistência à corrosão, maior que a
do aço 304 e também melhores propriedades
anti-magnéticas. Tem a propriedade de manter
boas características de tenacidade até
temperaturas extremamente baixas ou
elevadas. Os aços 316 são amplamente
disponíveis e tem excelente conformabilidade
e soldabilidade.
O aço inox austenítico 316 possui de 2
a 3% de molibdênio na sua composição
quimíca, o que provoca aumento da sua
resitência à corrosão e à fluência. Esse tipo de
aço é muitas vezes referido como “tipo naval”
devido a sua alta resistência à corrosão por
cloreto comparado ao tipo 304, sendo muito
adequando na utilização em ambientes salinos.
Sua maior desvantagem é o elevado custo,
pois a adição de molibdênio desestabiliza a
austenita do aço e pra sua re-estabilização é
necessário aumentar a quantidade de níquel.
Há ainda um variante do 316, o aço
inoxidável 316L que possui um menor teor de
carbono e com um limite de escoamento
inferior. Nessa variação de aço é observada
uma melhor soldabilidade e menor risco de
corrosão intergranular.
Aplicações Gerais
Este aço é destinado a fabricação de
peças que exigem alta resistência à corrosão e,
portanto, indicado para ambientes onde exista
o ataque de substâncias corrosivas, tais como
ácidos sulfúricos, ácidos sulfurosos, banhos
clorados, soluções alcalinas, soluções salinas,
etc. Sua principal vantagem em relação ao aço
304 é por sua boa resistência à corrosão por
pite.
Aplicações típicas de produtos:
Condensadores, Trocadores de Calor,
Filtros, Vasos de Pressão, Válvulas, Flanges e
Conexões
Setores Industriais Típicos:
Indústria química, Leiteria,
Equipamentos marítimos, Petroquímica,
Farmacêutica, Indústria de Papel.
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2.1.3 AÇO INOXIDÁVEL 321
Características
O aço inoxidável do tipo 321 é um aço
austenítico estabilizado com titânio, o que lhe
confere uma excelente resistência à corrosão e
uma grande diminuição no risco de formação
de precipitados de carbonetos de cromo. Esse
tipo de aço se destaca devido a sua ótima
resistência mecânica a alta temperaturas.
A adição de titânio decorre de um
tratamento feito ao aço chamado de
estabilização. O titânio, adicionado como
elemento de liga, inibe a formação de
carbonetos de cromo(Cr23C6) devido ao fato
de ter uma afinidade maior pelo carbono que
aquela que tem o cromo. Assim precipita-se o
carboneto de titânio (TiC) e o cromo
permanece em solução sólida.
Aplicações Gerais
Os aços inoxidável da familia 18-8 são
estabilizado com titânio para evitar
precipitação de carbetos em serviços sob alta
temperatura ou durante a soldagem evitando a
corrosão intercristalina. São indicados para
aplicações que exigem soldagem: vasos de
pressão, juntas de expansão e que vão sofrer
aquecimento intermitente entre 425ºC e 900
ºC.
Aplicações típicas de produtos:
Componentes de Aeronaves,
Revestimento de Caldeiras, Vasos de
Pressão, Equipamentos de Refinaria de
Petróleo, Sistemas de Exaustão sob
alta Pressão
Setores Industriais Típicas:
Indústria Aeronáutica, Industria de
Equipamentos, Caldeirarias, Refinarias.
2.1.4 AÇO INOXIDÁVEL 347
Características
O aço inox 347 também austenítico é
bem semelhante ao aço inoxidável do tipo 321,
entretanto, o elemento de liga utilizado, neste
caso, para estabilização é o nióbio. O Nb
assim como o titânio, impede o
empobrecimento do cromo via precipitação
em forma de carbonetos quando aquecido e/ou
resfriado lentamente, que provocaria uma
diminuição da resistência à corrosão.
Assim como o 321, o tipo 347 é um
aço estabilizado pós tratamento térmico de
estabilização, a uma faixa de temperatura entre
850°C e 950°C, provocando, por sua vez, a
precipitação de carbonetos de nióbio (NbC).
Assim como o nióbio e o titânio,
existem ainda outros elementos que
modificam e melhoram as características
básicas dos aços inoxidáveis, tais como o
manganês, o cobalto, o boro porém esses
elementos se apresentam de forma específicas
para determinadas aplicações.
Aplicações Gerais
Esse tipo de aço é empregado em
equipamentos e peças sujeitos a aquecimentos
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intermitentes (427 a 899º C) e que requerem
soldagem sem tratamento posterior.
Aplicações típicas de produtos:
Parede Corta Fogo, Revestimento de
Chaminés, Vasos de Pressurizados, Sistemas
de Exaustão sob alta Pressão, Foles
Setores Industriais Típicas:
Indústria Aeronáutica, Industria de
Química, Refinarias, Industria de Petróleo e
Gás, Equipamentos e Segurança
Industrial.
2.2 INCONEL
Inconel é uma família de superligas
austeníticas à base de níquel-cromo. São
materiais resistentes à oxidação e à corrosão
que mantém sua resistência mecânica quando
utilizados em ambientes de elevada
temperatura e pressão, logo, as ligas Inconel,
possuem ótimo desempenho em meios
agressivos. A família de ligas Inconel foi
desenvolvido pela primeira vez na década de
1940 para dar apoio ao desenvolvimento do
motor a jato Whittle.
Em geral, a família de liga
Inconel pode ser facilmente maquinada, desde
que sejam utilizadas adequadas ferramentas,
velocidades de corte e refrigerantes.
Quando maquinado na condição de
endurecimento por envelhecimento, a liga terá
um acabamento um pouco melhor. A
utilização de quebra-cavacos na ferramenta e o
uso de material recozido fornece uma
usinagem facilitada e aumenta a vida útil da
ferramenta.
2.2.1 INCONEL 625
A resistência mecânica da liga Inconel
625 é proveniente do efeito endurecedor de
molibdênio e de nióbio na sua matriz de
níquel-cromo, assim, o tratamento de
endurecimento por precipitação não se faz
necessário.
A liga INCONEL 625 é livre de
corrosão por pites e corrosão em frestas, tem
elevada resistência a corrosão-fadiga, elevada
resistência à tração, e resistência a fragilização
por corrosão sob tensão em água que contém o
íons cloreto. Essas propriedades fazem desta
liga uma excelente opção para aplicações em
água do mar, como sua utilização em cabos de
aço de amarração, lâminas de hélice de
lanchas, conexões em submarinos, acessórios
de exaustão de barcos, revestimento de cabos
de comunicação e em componentes de
instrumentos oceanográficos.
Além das propriedades mencionadas, a
liga Inconel 625 tem elevada tensão de
ruptura, fluência elevada, excelente resistência
à fadiga e fadiga térmica, propriedades estas
que tornam a liga aplicável no campo
aeroespacial. A liga é utilizada em sistemas de
exaustão de motores, sistema de dutos de
aeronaves, trocadores de calor, tubulação de
combustível e linhas hidráulicas.
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A excelente versatilidade e resistência
à corrosão da liga INCONEL 625 sob uma
vasta gama de temperaturas e pressões é a
razão principal para sua aceitação no campo
de processamento químico. Devido a sua
facilidade de fabricação, é utilizada em vários
componentes de equipamentos de planta.
Algumas aplicações requerem a
combinação de resistência mecânica e
corrosão, características típicas da liga
INCONEL 625, são essas: tubulações,
trocadores de calor, vasos de reação, colunas
de destilação e válvulas.
A liga INCONEL também pode ser
aplicada no campo nuclear, como em reatores
nucleares, devido a sua uniformidade na
resistência a corrosão, fragilização sob
corrosão, e corrosão por pites em água a 260°-
316°C além da resistência a elevadas tensões
em elevadas temperaturas, especialmente entre
649°-760°.
A liga INCONEL 625 é uma solução
sólida de estrutura cristalina cúbica de face
centrada (CFC) da matriz austenítica. A liga
pode conter carbonetos, inerentes a este tipo
de liga.
O efeito do endurecimento que ocorre
a temperaturas em torno de 1200°F
(aproximadamente 649°C), é lento devido de
uma fase de níquel-nióbio, a fase gama prime.
Esta fase se transforma gradualmente para o
sistema cristalino ortorrômbico Ni3Nb quando
a liga é aquecida por tempo prolongado na
faixa de temperaturas.
Tratamentos térmicos
Recozimento e Têmpera para alívio de
tensões a 260°-370° por 30-60 minutos e
resfriamento no ar.
2.2.2 INCONEL X-750
A liga INCONEL X-750 é uma liga de
níquel-cromo utilizada para resistir à corrosão,
oxidação e elevadas tensões à temperaturas de
até 700°C. Porém, o efeito da dureza por
precipitação é perdida para temperaturas
acima de 700°C, tratamentos térmicos do
material elevam esta temperatura para acima
de 980°C). A liga X-750 tem também
excelentes propriedades para temperaturas
criogênicas (abaixo de -150°C).
O custo relativamente baixo do Inconel
X-750 somado às suas propriedades resulta na
sua aplicabilidade em vários campos
industriais. É utilizado em turbinas a gás,
lâminas de rotores, dutos de ar quente, vasos
de pressão, parafusos, ferramentas de
conformação e extrusão, máquinas de
compressão e é amplamente utilizado em
câmaras de propulsão de foguetes. Para molas
e vedações, a liga Inconel X-750 é usada
desde temperaturas sub-zero a 650°C.
Dependendo da aplicação e das
propriedades desejadas, diversos tratamentos
térmicos pode ser empregados. Para
solicitações acima de 590°C, particularmente
onde as cargas devem ser sustentadas por
longos períodos, as propriedades ideais são
alcançadas pelo tratamento de solução (1150
°C), tratamento de estabilização (840°C) e
8
tratamento de precipitação (700° C). Para
solicitação abaixo 590°C, a liga deve ser
endurecida por precipitação após tratamento
térmico por solução. Tratamentos térmicos no
forno é também utilizado para desenvolver
propriedades específicas para determinadas
aplicações.
Microestrutura
A liga INCONEL X-750, que
contém alumínio e titânio, é produzida por
endurecimento por precipitação através da
combinação, durante tratamento térmico,
desses elementos com níquel para formar a
fase gama prime (γ’), o composto
intermetálico Ni3Al e Ni3Ti.
Quando a liga X-750 é tratada
por solubilização a 1149°C, o número de
deslocamentos e defeitos no cristal são
reduzidos, e a fase gama prime e carbonetos
entram em solução. Uma vez que o material
tenha sido tratado por solubilização, não deve
ser submetido a qualquer trabalho a frio, uma
vez que irá gerar novos deslocamentos e,
assim, prejudicar as propriedades de ruptura.
A resistência a fluência da liga
X-750 decorre da dispersão uniforme da fase
prime γ’, enquanto as propriedades de ruptura
estão relacionados ao contorno de grão da
microestrutura.
2.2.3 INCONEL 718
A liga Inconel 718 é uma liga níquel-
cromo de alta resistência mecânica, além de
elevada resistência à corrosão, utilizadas entre
temperaturas de -250°C a 700°C. Suas
características de soldagem, especialmente sua
resistência à fissura após a solda, são
excelentes.
A viabilidade econômica e a facilidade
com que a liga Inconel 718 pode ser fabricada,
combinada com uma boa resistência à tração, à
fadiga, à fluência e a força de ruptura, resulta
na sua aplicação a uma vasta gama de
aplicaAões, como em foguetes, vedações
metálicas, peças para motores de turbinas a
gás e reservatórios criogênicos, além de peças
para instrumentação e vedação.
Tratamento térmico e microestrutura
Para a maioria das aplicações, as ligas
Inconel 718 passam pelos seguintes
tratamentos térmicos: recozimento de
solubilização e endurecimento por
precipitação. A liga 718 é endurecida por
precipitação de fases secundárias (gama prime
e gama prime dupla) na matriz do metal. A
precipitação dessas fases de níquel-alumínio,
níquel-titânio e níquel-nióbio é induzida por
tratamento térmico numa faixa de
temperaturas entre 593,3°C a 815,5°C. Para
esta reação ocorrer, os constituintes (alumínio,
titânio e nióbio) devem estar em solução
(dissolvidos na matriz); se eles se precipitarem
9
em outra fase ou combinados de alguma outra
forma, eles não irão se precipitar corretamente
e a resistência da liga não será desejável. Para
realizar com sucesso a precipitação das fases,
o material deve ser, primeiramente sofrer
tratamento térmico de solubilização.
2.3 HASTELLOY C-276
Hastelloy C-276 é uma superliga a
base de níquel-molibdênio-cromo com adição
de tungstênio tornando-o um excelente
resistente a corrosão em ambientes severos,
com sua microestrutura na forma austenitica.
O baixo carbono na liga minimiza a
precipitação do mesmo durante a soldadura.
Esta liga é muito usada em meios em
que se tem processos químicos, controle de
poluição, fabricação de celulose e papel,
tratamento de resíduos municipais e industriais
e também da recuperação de gás natural azedo,
que é o gás natural com excesso H2S em sua
composição.
Propriedades
Por apresentar tungstênio em sua
composição, ela apresenta uma excelente
resistência a corrosão em meios extremos
como, por exemplo, em meios que contém
soluções fortes de sais oxidantes. Além disso,
por seu baixo teor de carbono tem-se uma
minimização da precipitação de carbono
durante a soldagem, mantendo assim a
resistência do material nas zonas afetadas pelo
calor das juntas soldadas.
Aplicações
Dentre de algumas se suas aplicações pode-se
citar o controle de poluição de indústrias,
tratamentos de resíduos provenientes das
residências e industrias, peças para equipamentos
de processamentos de alimentos e produtos
farmacêuticos, componentes de processamentos
químicos tal como vasos de reação e trocadores
de calor e equipamentos para produção de papel
e celulose.
Composição
Obtenção
O processo de obtenção desta superliga
é similar às outras superligas baseadas em
níquel.
Tratamento Térmico
O tratamento térmico mais comum
nesta superliga é o recozimento da mesma
aliviando as tensões entre 400 – 450 ºC (750 –
800F ) por 2 horas e resfriada a ar fresco,
podendo chegar a operar a -200ºC sem perder
suas propriedades mecânicas adquiridas.
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2.4 RENÉ 41
O René 41 é uma liga metálica
aplicada em qualquer ambiente que necessite
de um metal resistente ao calor e a corrosão,
que também apresentem as propriedades
mecânicas de um metal.
É uma liga a base de níquel com
microestrutura na fase austenítica, que
apresenta uma boa resistência a altas
temperaturas, entre 650 – 980 ºC
especificamente, e também uma boa
resistência a oxidação. As suas propriedades
mecânicas podem ser melhoradas a partir de
trabalho a frio e/ou tratamentos térmicos.
Propriedades
Por ser uma liga de níquel-cromo,
apresenta uma alta resistência a corrosão e
oxidação, porém é um material difícil de se
dar forma e de difícil usinagem em razão do
rápido encruamento, por fim apresenta uma
ótima resistência a altas temperaturas e
pressões. Além destas propriedades citadas,
elas podem ser melhoradas dependendo do
tratamento térmico dado.
Aplicações
Devido as suas ótimas propriedades
mecânicas, o René 4 pode ser aplicado em
moldagem de turbinas, parafusos, exaustores
que necessitam de resistência a alta
temperatura, turbinas a gás, aplicações em
aeronaves, componentes de mísseis, e
componentes que necessita de uma alta
resistência a temperatura e pressão, como por
exemplo o escudo exterior do
satélite Mercury.
Composição
Tratamento Térmico
São comumente usados 2 tipos de
tratamentos térmicos para o René 41, são eles:
1. Tratamento da solução a
1176,67 ºC (2150 F) durante 4
horas e após deixar em ar
fresco, subsequentemente mais
um tratamento a 898,89 ºC
(1650 F) e após deixar em ar
fresco por 4h.
2. Tratamento da solução a
1079,44 ºC (1975 F) durante 4
horas e após deixar em ar
fresco, subsequentemente mais
um tratamento a 760 ºC (1400
F) e após deixar em ar fresco
por 16h.
O primeiro tratamento resulta em um
aumento de ductilidade e também um aumento
da resistência a fluência e ruptura do material,
já á o segundo há somente um aumento na
resistência a tração.
2.5 WASPALOY
O Waspaloy é uma superliga a base de
níquel aplicados em ambientes de alta
11
temperatura e pressão além de serem bastantes
resistentes a corrosão. O Waspaloy apresenta-
se na forma austenitica com a configuração
geométrica de CFC (Corpo de face centrada).
Propriedades
Por ser uma superliga a base de níquel,
apresenta uma excelente resistência a
temperaturas que podem chegar acima de 980
ºC (1800 F ), além disso apresenta uma ótima
resistência a corrosão em meios extremos.
Aplicações
As ligas Waspaloy é usualmente aplicada em
turbinas a gás e turbinas de jatos, componentes
aeroespaciais, molas e fixadores, dentre outras
aplicações.
Composição
Tratamento Térmico
São comumente usados 2 tipos de
tratamentos térmicos para o Waspaloy, cada
uma dividida em 3 etapas:
Se é desejado reduzir sua
deformação a altas temperaturas deve-
se:
1. Aquecer a 1080ºC (1975 F)
durante 4h;
2. Diminuir para
845ºC (1550 F) por 24h;
3. Por fim deixar a 760ºC
(1400 F ) por 16h.
Se é desejado aumentar a sua
resistência a tração em altas
temperaturas deve-se:
1. Aquecer a 995-1035ºC
(1825-1895 F) numa solução
de óleo durante 4h;
2. Diminuir para 845ºC
(1550F) durante 4h;
3. Por fim deixar a 760ºC
(1400 F) durante 4h .
3 CONCLUSÃO
O aço inoxidável possui diversas
aplicações tais como equipamentos
aeronáuticos, componentes de caldeiras e
fornos, bombas, utensílios de cozinha entre
outros. Por esse fato, esses metais devem ter
propriedades variadas que suportem diferentes
meios. Pode-se observar, portanto, nos inox
austeníticos a influência dos elementos de liga
no comportamento desses materiais em
ambientes agressivos, resistindo à oxidações,
calor excessivo e altas pressões.
Apesar de ter como característica
comum a ótima performance em meios
agressivos de oxidação, de corrosão, de
elevadas temperaturas e pressão, a famílias das
superligas Inconel (Inconel 625, 718 e X-750),
Hastelloy C-276, Haspaloy e René 41 se
diferenciam em suas composições químicas,
alterando sua microestrutura, que
12
consequentemente, determinam suas
propriedades mecânicas. As particularidades
adquiridas para cada liga Inconel, influenciam
na escolha do melhor tratamento térmico da
liga, realizado para obter propriedades
específicas e/ou aliviar as tensões oriundas do
processo de fabricação. Devido à grande
variedade de propriedades que podem ser
adquiridas pelas superligas, suas aplicações
são bastante vastas.
O aço carbono ASTM A105 possui
aplicações semelhantes aos metais citados,
pois possui propriedades superiores em
relação às maiorias dos aços carbono, mesmo
que ainda seja inferior aos das superligas e
aços inoxidáveis acima, mas ainda assim é
utilizado em sistemas pressurizados de
elevadas pressões, sendo, desta forma,
amplamente utilizado em componentes de
planta.
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