Aços Inoxidáveis: Princípios e aplicações

Publicado por Materiais Júnior em setembro 10, 2020setembro 10, 2020

O aço é, sem dúvidas, um dos metais mais utilizado pelas indústrias de metalurgia, sendo um componente crucial em diversos utensílios que utilizamos no nosso dia a dia. De modo geral, o aço, como também os demais metais, apresentam uma forte interação com a atmosfera de seu meio. Essa interação molecular com a natureza gera um processo químico conhecido popularmente como ferrugem (oxidação), que se da pela troca de elétrons dos átomos do material com os pertencentes aos átomos do ambiente. Porém, existem alguns aços que apresentam certa resistência à corrosão e à oxidação – são os aços inoxidáveis.

Em algum momento de nossas vidas já nos deparamos com a oxidação. Quando reparamos naquela bicicleta velha abandonada no quintal, a qual apresenta uma coloração caramelizada e um aspecto de velhice, ou quando observamos aquele relógio antigo que foi um presente do avô, cujo os ponteiros não funcionam mais por conta da ferrugem e do desgaste. Compreende-se que a corrosão é um processo natural, que além de deixar os materiais esteticamente desagradáveis, contribuiu para diminuir a vida útil desses materiais, retirando algumas de suas propriedades. Diante disso, cientistas e engenheiros desenvolveram o aço inox, visando retardar o processo de oxidação e garantir uma vida útil mais longa para produtos compostos por tal material.

Qual a Composição do Aço Inoxidável?

O aço inox ou inoxidável é uma liga metálica essencialmente composta de ferro e carbono, que é ligada com outros metais como Cromo e Níquel.  Essas ligações, especialmente com Cr e Ni, tornam a estrutura das moléculas menos reativas, evitando uma troca constante de elétrons com a atmosfera, o que retarda a corrosão do aço, atribuindo assim, características antioxidantes. Quando as moléculas do material entram em contato com o ambiente, como o oxigênio do ar ou da água, essas ligações metálicas formam uma fina camada de óxido na superfície do aço, que apesar de ser muito fina e invisível a olho nu, tem alta aderência na superfície mais externa do material, protegendo-o de agentes agressivos externos.

Tipos de Aços Inoxidáveis

Com o avanço da tecnologia, pesquisa e inovação na área de engenharia de materiais, fez-se possível fabricar aços inoxidáveis de diferentes propriedades para aplicações variadas, conforme a especificação de cada produto. Atualmente, existem milhares de tipos de aços inoxidáveis com as mais variadas rotas de processamento. Dentre os diferentes tipos de aços inoxidáveis, destacam-se as três principais famílias desse material, que são denominadas de aços inoxidáveis ferríticos, austeníticos e martensíticos.

 Aços Inoxidáveis Ferríticos

Os aços inoxidáveis ferríticos são compostos principalmente de Cr (Cromo), que geralmente compõe de 10% a 20% do total da liga. Esse aço também conta com pequenas adições de outros metais da família ferrite, como o Si (Silício) e Nb (Nióbio). A porcentagem de carbono presente na liga é baixa, cerca de 0,08%. O restante da liga é composto por Fe (Ferro), elemento principal do material. Esse tipo de aço apresenta boa solubilidade e pode ser conformado com facilidade, também são resistentes à variação térmica.

Estrutura microscópica dos Aços Inoxidáveis  Ferríticos. Direitos autorais da imagem:    Pipesystem, Artigos Técnicos.

Na indústria, os aços inoxidáveis ferríticos são de longe os preferidos para fabricação de componentes e utensílios domésticos por não possuírem Ni em sua composição, reduzindo drasticamente os custos de produção e processamento.

Características dos Aços Inoxidáveis Ferríticos:

Principais aços inoxidáveis ferríticos: AISI 409, AISI 430 e AISI 443.

 Aços Inoxidáveis Austeníticos

Os aços inoxidáveis austeníticos são a maior família em número e variedades de ligas. Essas ligas de aço são compostas por cerca de 17% a 25% de Cromo e entre 7% a 20% de Níquel. O restante da liga é composto por ferro e carbono. As ligas de aço austeníticos têm como principais características a alta resistência à corrosão, boa ductilidade, boa resposta aos trabalhos a frio e a facilidade em operações de soldagem, permitindo uma vasta gama de aplicações.

Estrutura microscópica dos Aços Inoxidáveis Austeníticos
Direitos autorais da imagem: Pipesystem, Artigos Técnicos.

Em termos industriais, os aços inoxidáveis austeníticos se destacam nas industriais alimentícias, automobilísticas e aeronáuticas, por serem materiais muito resistentes e dúcteis.

Características dos Aços Inoxidáveis Austeníticos:

Principais aços inoxidáveis austeníticos: AISI 201, AISI 304 e AISI 316L.

 Aços Inoxidáveis Martensíticos

Os aços inox martensíticos tem sua composição parecida com os aços ferríticos. O aço martensíticos é composto de 12% a 20% de cromo, porém sua concentração de carbono é maior que os aços ferríticos, sendo entre 1% a 1,5% da liga. O carbono presente na liga faz com que esse material tenha alta dureza e resistência à oxidação do meio atmosférico, contudo é um material pouco maleável e de difícil soldagem.

Estrutura microscópica dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
Direitos autorais da imagem: Pipesystem, Artigos Técnicos.

Na indústria, os aços martensíticos são os preferidos para os materiais de extração e processamento de petróleo. Sua aplicação pode ser encontrada em eixos, instrumentos cirúrgicos, parafusos, porcas e hastes de registro.

Características dos Aços Inoxidáveis Martensíticos:

Principais aços inoxidáveis martensíticos: AISI 410 e AISI420.

Propriedades dos Aços Inox

Além de suas propriedades antioxidantes, esses aços possuem variadas características de aplicação, as quais os tornam materiais muito cobiçados para o desenvolvimento de diversos produtos para a comunidade industrial. Os atributos mais notáveis desses metais são:

• Alta resistência à corrosão;
• Aparência higiênica;
• Facilidade de limpeza;
• Mantém suas propriedades mesmo quando submetido a elevadas ou baixas temperaturas;
• Resistência a variações bruscas de temperatura;
• Resistência a impactos;
• Acabamentos superficiais regulares;
• Formas variadas de moldagem;
• Forte apelo visual (modernidade, leveza e prestígio);
• Relação custo/benefício favorável;
• Baixo custo de manutenção;
• Baixa rugosidade superficial;
• Material reciclável.

Principais Utilizações dos Aços inoxidáveis

Os aços inox estão presentes em diversos produtos que utilizamos no nosso cotidiano, ou seja, são materiais com alto valor para a sociedade de consumo, listamos algumas de suas utilizações:

• Utensílios domésticos: Grandes eletrodomésticos e pequenos utensílios, como garfos, faca e talheres em geral, e também panelas.
• Automóveis: produção de peças para veículos automotores como, por exemplo, canos de descarga.
• Indústria: alimentação, produtos químicos e petróleo.
• Centros Urbanos: fachadas e placas de sinalização visual.

Por fim, os aços inoxidáveis vêm substituindo diversos materiais das mais variadas gamas de aplicação. As indústrias  veem um grande potencial nesse material, por ter um bom custo/benefício e ser de fácil processamento. Conclui-se que essa classe de material apresenta uma boa perspectiva para o futuro tecnológico da sociedade.