Os aços inoxidáveis são ligas ferrosas amplamente utilizadas devido à sua elevada resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas. Entre as principais famílias, destacam-se os aços inoxidáveis austeníticos, ferríticos e martensíticos, cuja diferença fundamental está na sua microestrutura — determinada, em grande parte, pela composição química.

Os elementos de liga exercem papel decisivo na formação dessas estruturas e no desempenho do material. A seguir, são discutidos os principais elementos: carbono, nitrogênio, cromo, níquel, titânio, nióbio, e molibdênio.

O cromo é o principal responsável pela resistência à corrosão dos aços inoxidáveis. Em teores superiores a aproximadamente 10,5%, ele forma uma camada passiva de óxido de cromo (Cr₂O₃) na superfície do material, protegendo contra a oxidação. O óxido de cromo em comparação ao óxido de ferro, normalmente formado em aços de baixa liga, garante vantagens ao material devido a sua morfologia, garantindo densidade, homogeneidade e estabilidade química. Por isso os aços inoxidáveis são a melhor escolha em ambientes corrosivos.

Os Aços ferríticos possuem tipicamente contêm entre 10,5% e 18% de Cr, já os aços austeníticos geralmente possuem entre 16% e 26% de Cr. Além disso, o cromo é um estabilizador da fase ferrítica, favorecendo a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC).

O níquel é essencial para a formação e estabilização da austenita (estrutura cúbica de face centrada – CFC). Desta forma, este elemento está presente principalmente nos aços austeníticos (ex: AISI 304 e 316). O níquel melhora a tenacidade, especialmente em baixas temperaturas, além de contribuir para a resistência à corrosão em meios agressivos.

A resistência à corrosão é adquirida pelo efeito de corrosão seletiva, onde os componentes de níquel vão enriquecendo a camada passiva ao longo do processo de oxidação, freando o processo.

O MD30 é descrito na equação de Nohara como a temperatura na qual 50% da austenita se transforma em martensita induzida por deformação com uma deformação verdadeira de 30%. O níquel possui uma parcela importante neste parâmetro, garantindo melhores propriedades de estampagem e reduzindo efeitos indesejáveis como o delayed-cracking.

Os aços ferríticos, em geral, possuem baixo ou nenhum teor de níquel.

O carbono aumenta a resistência mecânica por solução sólida e em aços não estabilizados permite a formação de carbonetos de cromo (Cr₂₃C₆). A formação dos carbonetos deve ser levada em consideração, principalmente em aços austeníticos , devido ao processo de sensitização. Este processo pode ocorrer tanto na produção do aço quanto nos processos térmicos de processamento do material em produto final.

A precipitação de carboneto de cromo pode levar ao empobrecimento de cromo nas regiões adjacentes, deixando-as vulneráveis a processos corrosivos. O cromo que é consumido para gerar os carbonetos provém da matriz, deixando-a com nível de como (localmente) abaixo do suficiente para formação de uma camada passiva estável (10,5%), causando sensitização e corrosão intergranular.

O nitrogênio é um elemento intersticial com a vantagem de aumentar a resistência mecânica sem comprometer a ductilidade. Assim como o níquel, atua como estabilizador da austenita e está presente na equação de Nohara. Diferentemente do níquel, o nitrogênio afeta de modo a aumentar o nível de transformação martensítica no material, aumentando o MD30.

O nitrogênio forma nitretos e carbonitretos com elementos estabilizante, então é importante considerá-lo na conta de estabilização dos materiais.

O molibdênio é particularmente importante em ambientes agressivos, como meios contendo cloretos. Sua contribuição está diretamente relacionada ao aumento da resistência à corrosão por pites. O cloreto é um veneno para a camada passiva, que em situações de corrosão, impede a repassivação da mesma. O molibdênio trabalha de modo inverso, favorecendo a repassivação e fortalecendo a camada passiva contra o efeito do cloreto.

Titânio e nióbio são elementos estabilizantes que evitam a formação de carbonetos de cromo. A formação de carbonetos e caarbonitretos de titânio e nióbio acontece, no processo térmico, antes da formação dos carbonetos de cromo. Dessa forma estes elementos capturam todo o carbono da fase sólida, mantendo os níveis de cromo nos níveis suficientes para a formação da camada passiva. A adição destes elementos previne o fenômeno de corrosão intergranular.

A composição química dos aços inoxidáveis é cuidadosamente balanceada para alcançar propriedades específicas. O cromo garante a resistência à corrosão, enquanto elementos como níquel e nitrogênio definem a microestrutura. Já elementos como molibdênio, titânio e nióbio refinam o desempenho em ambientes críticos.

Compreender o papel de cada elemento é essencial para a correta seleção do material, garantindo desempenho, durabilidade e segurança nas aplicações industriais.

Fonte: Aperam