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Sobre o aço inoxidável 13-8 PH: propriedades, aplicações, prós e contras
- João
O aço inoxidável 13-8 PH é ideal para aplicações exigentes nos setores aeroespacial, automotivo e industrial devido às suas propriedades equilibradas.
Este artigo explora as principais características do aço inoxidável 13-8 PH e aborda suas aplicações em vários setores.
O que é aço inoxidável 13-8 PH?
O aço inoxidável 13-8 PH é composto de cerca de 13% de cromo e 8% de níquel, com o restante sendo ferro e pequenas quantidades de outros elementos como molibdênio e alumínio. É um aço avançado de endurecimento por precipitação martensítico. É conhecido por sua combinação equilibrada de excelente resistência e resistência à corrosão. É mais usado em indústrias como aeroespacial, defesa e processamento químico.
Equivalentes de aço inoxidável 13-8 PH
- UNS S13800
- EN 1.4534
- DIN X4CrNiMo13-8
Padrões de aço inoxidável 13-8 PH
- AMS 5629
- ASTM A313
- ASTM A564
Composição química do aço inoxidável 13-8 PH
| Elemento | C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni | Mo | Al | Fe |
| wt% | 0,05 máx. | 0,10 máximo | 0,10 máximo | 0,010 máx. | 0,008 máx. | 12.25-13.25 | 7.5-8.5 | 2.00-2.50 | 0.90-1.35 | Equilíbrio |
Propriedades do aço inoxidável 13-8 PH
Propriedades físicas do aço inoxidável 13-8 PH
| Propriedade | Valor métrico | Valor imperial |
| Densidade | 7,75-7,85 g/cm³ | 0,280-0,2836 libras/pol³ |
| Ponto de fusão | 1404 – 1471 °C | 2560 – 2680 °F |
| Condutividade térmica | 14 W/m·K | 97,2 BTU·pol/h·ft²·°F |
| Expansão térmica | 10,6 μm/m·°C | 5,89 μpol/pol·°F |
| Condutividade elétrica | 0,0001 ohm-cm a 25°C | – |
O aço inoxidável 13-8 é magnético?
É levemente magnético no estado martensítico. As características magnéticas do aço inoxidável 13-8 podem variar dependendo do tratamento térmico e do processamento mecânico a que ele é submetido.
Propriedades mecânicas do aço inoxidável 13-8 PH
| Propriedade | Valor típico |
| Resistência à tração | 1480 MPa (215.000 psi) |
| Resistência ao rendimento | 1415 MPa (205.000 psi) |
| Dureza Brinell | 363 HB |
| Dureza Rockwell | 45 HRC |
| Dureza Vickers | 450 alta tensão |
| Alongamento | 10-12% |
| Módulo elástico | 195-200 GPa (28.300-29.000 ksi) |
Vantagens do aço inoxidável 13-8 PH
Abaixo, exploramos essas propriedades em detalhes, destacando por que o 13-8 PH é preferido em indústrias que exigem resistência e durabilidade.
Alta resistência
13-8 PH pode ser tratado termicamente para se tornar extremamente forte. É perfeito para peças que precisam lidar com cargas pesadas, como aviões e máquinas industriais.
Tratabilidade Térmica
Sua resistência e dureza podem ser ajustadas por meio de tratamento térmico. É muito versátil para diferentes usos, desde pequenas peças de precisão até estruturas grandes e fortes.
Excelente Resistência
O aço inoxidável 13-8 PH pode manter boa tenacidade em seu estado endurecido. Ele resiste a rachaduras e quebras sob impacto ou pressão pesada. É usado em aplicações como vasos de pressão e trens de pouso em aeronaves.
Resistência à fadiga
O aço inoxidável 13-8 PH exibe excelente resistência à fadiga. Ele pode suportar múltiplos ciclos de estresse sem a formação de rachaduras. Porque sua estrutura martensítica combinada com endurecimento por precipitação fortalece o material no nível micro.
A composição da liga também ajuda a distribuir o estresse uniformemente, reduzindo a chance de formação de rachaduras por vibrações constantes ou mudanças de carga. Essa propriedade é crítica em aplicações como componentes de aeronaves e lâminas de turbina.
Resistência à corrosão
O aço inoxidável 13-8 PH contém cromo, níquel e molibdênio, que o protegem contra ferrugem e corrosão. Ele tem bom desempenho em ambientes com umidade, produtos químicos ou sal, como equipamentos de processamento marítimo ou químico.
Estabilidade dimensional
O aço inoxidável 13-8 tem baixa expansão térmica. Ele sofre muito pouca expansão ou contração quando exposto a variações de temperatura. Isso é importante para peças de precisão, como engrenagens ou eixos, que precisam permanecer com tamanho exato mesmo quando aquecidos.
Propriedades magnéticas moderadas
Após o endurecimento, o 13-8 PH se torna levemente magnético. É útil em aplicações onde tanto força quanto algum nível de resposta magnética são necessários, como em certos sistemas mecânicos.
Desvantagens do aço inoxidável 13-8 PH
Embora o aço inoxidável 13-8 PH tenha muitas propriedades excelentes, ele não é adequado para todas as aplicações. Aqui estão algumas limitações do aço inoxidável 13-8 PH.
Resistência limitada à corrosão
O aço inoxidável 13-8 PH tem bom desempenho em muitos ambientes. No entanto, não é ideal para condições altamente agressivas, como exposição prolongada a ácidos fortes ou ambientes ricos em cloreto, como água do mar.
Fragilidade em níveis de dureza mais elevados
Quando o 13-8 PH é tratado termicamente para atingir a dureza máxima, ele pode se tornar um pouco quebradiço. Isso acontece porque a estrutura martensítica se torna mais rígida, o que reduz sua capacidade de absorver impacto.
Processo complexo de tratamento térmico
A resistência e dureza do 13-8 PH dependem de tratamento térmico preciso. Sem controle cuidadoso, ele pode não atingir sua resistência ou tenacidade máximas.
Alto custo
Os elementos de liga no aço inoxidável 13-8 PH, como níquel, cromo e molibdênio, tornam sua produção mais cara. Além disso, o processo avançado de tratamento térmico aumenta o custo geral.
As aplicações do aço inoxidável 13-8 PH
Aqui está uma visão geral das principais aplicações do aço inoxidável 13-8 PH:
- Aeroespacial
Trem de pouso, componentes estruturais, atuadores.
- Petróleo e gás
Válvulas, equipamentos de perfuração e ferramentas de fundo de poço.
- Marinha
Componentes submarinos e sistemas de propulsão.
- Processamento químico
Bombas, válvulas, reatores de alta pressão.
- Dispositivos médicos
Instrumentos cirúrgicos, implantes.
- Geração de energia
Componentes de turbinas, equipamentos hidrelétricos.
- Automotivo
Peças de alto desempenho, engrenagens, eixos de transmissão.
Tratamento térmico de aço inoxidável 13-8 PH
O tratamento térmico do aço inoxidável 13-8 PH é um processo altamente versátil e crítico. Eles podem melhorar ainda mais o desempenho do material, dependendo dos diferentes requisitos. Abaixo estão processos adicionais de tratamento térmico que podem ser aplicados:
Recozimento de solução
- Aqueça a 927°C a 940°C (1700°F a 1725°F) e mantenha por cerca de 1 hora por polegada de espessura.
- O material está em um estado mais macio (Condição A), com uma estrutura martensítica pronta para endurecimento adicional.
Tratamento criogênico (opcional)
- Resfrie o material a -73°C (-100°F) ou menos após o recozimento da solução e, em seguida, prossiga com o envelhecimento.
- Aumenta a dureza, a tenacidade e a estabilidade dimensional, sendo particularmente útil para aplicações criogênicas ou de baixa temperatura.
Envelhecimento (endurecimento por precipitação)
Após o recozimento da solução, o endurecimento por precipitação aumenta a resistência e a dureza do material. Várias temperaturas de envelhecimento oferecem diferentes equilíbrios de resistência, dureza e tenacidade.
Aqui está a tabela de condições comuns de envelhecimento.
| Doença | Temperatura de envelhecimento | Tempo de espera | Propriedades resultantes |
| H950 | 510°C (950°F) | 4 horas | Máxima resistência, alta dureza |
| H1000 | 538°C (1000°F) | 4 horas | Alta resistência, tenacidade melhorada |
| H1050 | 565°C (1050°F) | 4 horas | Força e tenacidade equilibradas |
| H1100 | 593°C (1100°F) | 4 horas | Menor resistência, maior tenacidade |
| H1150 | 621°C (1150°F) | 4 horas | Menor resistência, máxima tenacidade |
| H1150M | Envelhecimento Duplo | Varia | Máxima tenacidade, resistência reduzida |
Envelhecimento excessivo
- O envelhecimento excessivo é uma condição específica do envelhecimento. Ocorre quando o material foi envelhecido além do ponto de resistência máxima
- O envelhecimento excessivo é feito mantendo o material em uma temperatura mais alta (como H1150M) ou por um tempo maior e, às vezes, envolve envelhecimento duplo (por exemplo, primeiro envelhecimento a 621 °C (1150 °F) e depois a 593 °C (1100 °F)).
- Maximiza a tenacidade e reduz a dureza.
Tratamento térmico pós-soldagem
- Após a soldagem, o material é recozido em solução e depois envelhecido.
- Garante que a área soldada tenha as mesmas propriedades mecânicas do restante do material, evitando fraqueza na zona afetada pelo calor (ZTA).
Outros métodos de processamento de aço inoxidável 13-8 PH
O processamento mecânico do aço inoxidável 13-8 PH pode envolver várias etapas. Trabalho a quente, trabalho a frio, forjamento, conformação e soldagem são opcionais. A usinagem é uma etapa comum para atingir dimensões de precisão.
Após cada processo mecânico, o material normalmente passa por um tratamento térmico adicional para restaurar ou melhorar suas propriedades mecânicas.
Trabalho a quente
- Deformar o material em altas temperaturas (1038°C a 1149°C ou 1900°F a 2100°F). Inclui laminação a quente, forjamento ou extrusão.
- Usado para moldar peças grandes ou complexas com risco mínimo de rachaduras.
Trabalho a frio
- Deformação de aço inoxidável PH 13-8 em temperatura ambiente por meio de processos como laminação, trefilação ou prensagem.
- Aumenta a resistência e a dureza do material.
Formação
- Processos de modelagem como dobrar, estampar ou esticar para criar formas específicas sem remover material.
- Deforma o material em um formato necessário para fins estruturais ou funcionais.
Usinagem
- Cortar, furar, tornear ou fresar para obter dimensões e geometrias precisas.
- Usado para criar componentes precisos e acabados após processos de conformação.
Soldagem
- Unir duas peças de material usando calor e, às vezes, metal de enchimento. Após a soldagem, o material pode passar por tratamento térmico para recuperar sua força e tenacidade totais.
- Usado para montar estruturas complexas.
Além disso, cerca de 13-8 PH Aço Inoxidável
O aço inoxidável 13-8 enferruja?
O aço inoxidável 13-8 é resistente à ferrugem e corrosão.
Sob certas condições extremas, como exposição prolongada à água do mar ou produtos químicos agressivos, ele ainda pode sofrer alguma corrosão.
Qual é a diferença entre 13-8 PH e 17-4 PH?
13-8 PH tem um teor de níquel mais alto e inclui alumínio. É conhecido por sua maior tenacidade e tem melhor desempenho em trincas por corrosão sob tensão.
17-4 PH contains more chromium. It offers better general corrosion resistance, especially in marine environments.
O que é aço inoxidável PH 13-8 Mo?
O aço inoxidável PH 13-8 Mo é uma liga de endurecimento por precipitação com cromo, níquel e molibdênio. Esta liga oferece melhor resistência, resistência à corrosão e tenacidade. É usada nas indústrias aeroespacial e de petróleo e gás.
13-8 PH VS PH 13-8 Mo Aço Inoxidável
PH 13-8 Mo contém molibdênio. Ele tem melhor resistência à corrosão. PH 13-8 Mo normalmente tem maior resistência após tratamento térmico.
Embora ambos sejam fortes, o PH 13-8 Mo é preferido para aplicações que exigem resistência superior à corrosão.
Resumo
13-8 PH oferece excelente resistência à fadiga, soldabilidade e flexibilidade por meio de processos de tratamento térmico. É um material versátil para ambientes exigentes.
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