Canto de consumíveis: a relação entre números de ferrite e rachaduras

P: Recentemente, começamos a fazer um trabalho que exige que alguns componentes sejam fabricados principalmente em aço inoxidável 304, que é soldado a si mesmo e ao aço macio. Tivemos alguns problemas de rachaduras nas seções soldadas de aço inoxidável a aço inoxidável com até 1,25 polegadas de espessura. Foi mencionado que nossos números de ferrite são baixos. Você pode explicar o que é isso e como corrigir o problema?

R: Essa é uma ótima pergunta. E sim, podemos ajudá-lo a entender o que significa ter números baixos de ferrite e como evitá-lo.

Primeiro, vamos revisar o que define um aço inoxidável (SS) e depois como a ferrita se relaciona com as juntas soldadas. Aços e ligas ferrosas contêm mais de 50% de ferro. Isso inclui todos os aços carbono e inoxidáveis, bem como outros grupos definidos. Alumínio, cobre e titânio não contêm ferro, por isso são ótimos exemplos de ligas não ferrosas.

O principal constituinte da liga é o teor de ferro de pelo menos 90 por cento para aço carbono e 70 a 80 por cento para SS. Para ser classificado como SS, ele deve ter um mínimo de 11,5% de cromo adicionado a ele. O teor de cromo superior a esse limite mínimo promove a formação de um filme de óxido de cromo na superfície do aço e evita a formação de oxidação, como ferrugem (óxido de ferro) ou corrosão por ataque químico.

Existem três grupos principais de SS: austeníticos, ferríticos e martensíticos. Seus nomes são derivados das estruturas cristalinas à temperatura ambiente que os compõem. Outro grupo comum é o duplex SS, que é um equilíbrio entre ferrita e austenita na estrutura cristalina.

Os graus austeníticos, que são a série 300, contêm 16 a 30 por cento de cromo e 8 a 40 por cento de níquel, formando uma estrutura cristalina de austenita dominante. Para promover a formação de uma relação austenita-ferrita, estabilizadores como níquel, carbono, manganês e nitrogênio são adicionados durante o processo de fabricação do aço. Alguns graus comuns são 304, 316 e 347. Este grupo não é magnético; fornece boa resistência à corrosão; e é usado principalmente em aplicações alimentícias, químicas, farmacêuticas e criogênicas. O controle da formação de ferrita proporciona tenacidade superior em temperatura fria.

SS ferríticos, os graus da série 400, são totalmente magnéticos e contêm 11,5 a 30 por cento de cromo com a estrutura cristalina primária como ferrita. Para promover a formação de ferrita, os estabilizadores incluem cromo, silício, molibdênio e nióbio durante a produção de aço. Esses tipos de SS são comumente usados ​​para sistemas de exaustão automotivos e usinas de energia e têm aplicação limitada de temperatura elevada. Alguns tipos comumente usados ​​são 405, 409, 430 e 446.

Os graus martensíticos, também identificados pela série 400, como 403, 410 e 440, são magnéticos, contêm 11,5 a 18 por cento de cromo e têm martensita como estrutura cristalina. Este grupo contém a menor quantidade de liga, o que os torna os mais baratos de produzir. Eles fornecem alguma resistência à corrosão; força excelente; e são normalmente usados ​​para talheres, equipamentos odontológicos e cirúrgicos, utensílios de cozinha e alguns tipos de ferramentas.

Ao soldar SS, o tipo de material de base e sua aplicação em serviço determinarão o metal de adição adequado a ser usado. Se você estiver usando um processo com proteção de gás, pode ser necessário prestar atenção especial à mistura de gás de proteção para evitar certos problemas relacionados à solda.

Para soldar 304 a si mesmo, você vai querer usar um eletrodo E308/308L. O designador "L" representa baixo teor de carbono, o que pode ajudar a prevenir a corrosão intergranular. Esses eletrodos têm teor de carbono inferior a 0,03 por cento; qualquer coisa maior do que isso aumentará o risco de precipitação de carbono nos limites de grão e ligação com o cromo para formar carbonetos de cromo, o que efetivamente reduz a resistência à corrosão do aço. Isso pode se tornar aparente se houver corrosão na zona afetada pelo calor (HAZ) de uma junta soldada SS. Uma outra consideração com o grau L SS é que eles têm uma resistência à tração mais baixa em temperaturas de serviço elevadas em comparação com o grau SS reto.