Os aços inoxidáveis duplex são ligas que contém crômio e níquel (embora nitrogênio, cobre, silício e tungstênio também possam ser adicionados), combinadas para criar uma mistura de austenita e ferrita. Isso resulta em propriedades intermediárias ou até mesmo superiores aos do aço inox ferrítico ou austenítico. As fases predominantes são α e γ. A proporção de cada uma dessas fases na composição do aço tem grande influência sobre suas propriedades.

De uma forma geral, a resistência à corrosão dos aços duplex variam de acordo com as quantidades de cromo, molibdênio e nitrogênio. A resistência à corrosão intergranular dependem principalmente da quantidade e da proporção entre as fases α e γ. Ligas de alto carbono e mais ferrita são suscetíveis à corrosão intergranular e necessitam de recozimento após serem soldadas. A grande maioria das ligas têm baixa quantidade de carbono ( menos de 0,03%) e proporções iguais de fases α e γ. Esses aços apresentam boa resistência à corrosão intergranular.

Os aços inox duplex são ligas bifásicas baseadas no sistema ferrocrômio-níquel. Têm baixa quantidade de carbono (inferior a 0,03% em peso). São compostaos de ferrita C e austenita CFC com adições de molibdênio, nitrogênio, tungstênio e cobre. A quantidade exata de cada fase é função da composição e do tratamento térmico. A maioria das ligas, quando recozidas, contém aproximadamente a mesma quantidade de cada fase.

-Precipitação de fases após recozimento.

Quando os aços duplex são recozidos entre 1000 e 1150ºC, as únicas fases presentes são α e γ. Para impedir a formação de outras fases, deve-se resfriar a liga rapidamente. Para temperaturas abaixo de 1000ºC, a estrutura duplex é instável e há formação de carbonetos , fases frágeis ricas em crômio (σ, Х e R) e a fase alfa primária (α’). Dois tipos de carbonetos precipitam nos contornos de grão: o M7C3 precipita entre 950 e 1050ºC e pode ser evitado resfriando-se a liga abaixo desse intervalo de temperatura em um intervalo de tempo inferior a 10 minutos. M23C6 precipita rapidamente abaixo de 950ºC. A formação da fase σ é intensificada pelo molibdênio mas pode ser evitada resfriando-se abaixo de 900ºC em um intervalo de 2 a 3 min. As fases σ, Х e R são extremamente frágeis e prejudicam a resistência do aço, mas podem ser facilmente evitadas, pois seu surgimento ocorre apenas com resfriamento muito lento. A fase α’ também torna o aço mais frágil, mas afeta apenas a fase ferrita. Assim, a liga duplex, de uma forma geral, não é comprometida pela precipitação da fase α’.

I I II IV
líquido líquido + ferrita ferrita ferrita +austenita

Para as ligas duplex, a sequência de transformação de fases é:

Como podemos notar na sequência acima, quando os aços duplex solidificam-se, eles têm composição 100% ferrítica. A formação da austenita se dá (fase IV) ocorre em altas temperaturas (da ordem de 1300ºC). A austenita começa a nuclear nos contornos dos grãos de ferrita. Como trata-se de um processo lento, um resfriamento muito rápido a partir da fase I resultará em supressão da fase austenítica, prejudicando a qualidade da liga pois, mormalmente, as propriedades ótimas são verificadas quando o aço duplex é composto de quantidades iguais de ferrita e austenita. A quantidade de cada fase é controlada pelos elementos de liga: carbono,níquel,nitrogênio e cobre estabilizam a fase austenítica enquanto crômio, molibdênio e tungstênio estabilizam a fase ferrítica. Na realidade, todos esses elementos de liga se difundem de forma substitucional e, portanto, muito lentamente com exceçao do nitrogênio, o que o torna o principal responsável pela precipitação de austenita.

Ponto de escoamento tipicamente duas vezes superior ao do austenítico. Sua tensão de escoamento pode atingir de 550 a 690 MPa. Para sessões transversais espessas, as ligas duplex são mais resistentes a impactos do que as ferríticas. Sua elongaçõa e dureza são, em geral, intermediárias às dos aços ferrítico e austenítico e podem ser controladas através da quantidade de ferrita. Como os aços austeníticos, os duplex também podem ser conformados a frio, embora demandem maior carga para esse processo.

Aço duplex Temperatura de conformação (ºC) Temperatura de recozimento (ºC)

S32304 850/10 1000 S31803 900/1150 1040 S32550 950/1150 1080 Temperaturas de conformação e recozimento para 3 aços inox duplex.

Designação Tipo de aço Dureza

RockwellTensão de escoamento

Elongação

(%) Redução de área

304 81HRB 241 60 70 N08020 austenítico 84HRB 276 50 65 S20161 93 HRB 365 59 64 S21800 95 HRB 414 64 74 405 ferrítico 81 HRB 276 30 60 430 82 HRB 310 30 65 S32950 duplex 100 HRB 570 38 78 Propriedades mecânicas para vários aços.

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