Aço inoxidável 316N: Definição, composição, propriedades, aplicações, processamento e muito mais

Entre os vários tipos de aços inoxidáveis, o 316N se destaca devido às suas propriedades mecânicas superiores e resistência aprimorada a ambientes de alta temperatura. Este artigo se aprofunda nos aspectos detalhados do aço inoxidável 316N, cobrindo sua definição, composição química, propriedades, aplicações, métodos de processamento e comparação com outros tipos, como 316 e 316L.

O que é aço inoxidável 316N?

O aço inoxidável 316N é um aço inoxidável austenítico contendo molibdênio usado principalmente em aplicações industriais, de construção e transporte. É facilmente moldado e soldado e tem excelente resistência à corrosão, mas sofrerá corrosão superficial em água do mar quente. Devido ao maior teor de nitrogênio, ele tem uma resistência à tração maior do que o aço inoxidável convencional de grau 316.

Graus equivalentes de aço inoxidável 316N

• ONU: S31651
• DIN: 1.4429
• PT: X2CrNiMo17-12-3
• JIS: SUS 316LN

Normas do aço inoxidável 316N

• ASTM A240
• ASTM A276
• EN 10088-2
• JIS G4303

Composição química do aço inoxidável 316N

A composição química do aço inoxidável 316N é a seguinte:

Propriedades do aço inoxidável 316N

Principais características

O aço inoxidável 316N oferece vários recursos importantes que o tornam adequado para uma variedade de aplicações exigentes. 

• Alta resistência à tração: Devido ao seu teor de nitrogênio, o 316N apresenta resistência superior quando comparado ao aço inoxidável 316 padrão, especialmente em temperaturas elevadas.

• Boa Ductilidade: O 316N mantém excelente ductilidade apesar de sua alta resistência e é aplicável a uma ampla gama de processos de moldagem.

• Resistência à corrosão: Assim como outros aços de grau 316, o 316N apresenta excelente resistência à corrosão em uma ampla variedade de ambientes, incluindo exposição a cloretos e água salgada.

• Excelente soldabilidade: Este material pode ser soldado usando todos os métodos de soldagem padrão e o recozimento pós-soldagem não é necessário na maioria dos casos.

• Não magnético no estado recozido: O aço inoxidável 316N na condição recozida não é magnético, mas durante o trabalho a frio ele se torna levemente magnético.

Propriedades físicas

As propriedades químicas do aço inoxidável 316N incluem sua resposta à corrosão, ao calor e a outros fatores ambientais:

Propriedades mecânicas

As propriedades mecânicas do aço inoxidável 316N são cruciais para seu desempenho em ambientes de alto estresse:

Formas de aço inoxidável 316N

Depois de passar por vários métodos de processamento, o aço inoxidável 316N fica disponível em uma ampla variedade de formatos de produtos para atender a diferentes aplicações industriais. 

• Chapas e folhas: usadas na construção civil, no processamento químico e nas indústrias marítimas devido à sua resistência à corrosão e facilidade de fabricação.

• Tubos e Canos: Comuns em indústrias petroquímicas e farmacêuticas para transporte de substâncias corrosivas. Tubos soldados e sem costura estão disponíveis em tamanhos diferentes.

• Barras e vergalhões: utilizados na fabricação de componentes mecânicos, como fixadores, eixos e suportes estruturais.

• Conexões e flanges: frequentemente usados em sistemas de tubulação, esses componentes são fabricados em aço inoxidável 316N para fornecer conexões fortes e resistentes à corrosão.

• Bobinas e tiras: essas formas são ideais para aplicações que exigem precisão e consistência, como nas indústrias automotiva, aeroespacial e eletrônica.

Aplicação do aço inoxidável 316N

O aço inoxidável 316N é amplamente utilizado em indústrias onde tanto a resistência quanto a resistência à corrosão são primordiais. 

Processamento Químico e Petroquímico: 316N é ideal para uso em plantas de processamento que lidam com substâncias corrosivas, como produtos químicos, ácidos e sais.

Ambientes marinhos: Tornou-se a escolha preferida para aplicações marítimas devido à sua excelente resistência à corrosão da água do mar.

Processamento de alimentos e bebidas: A resistência à corrosão do aço inoxidável 316N também o torna adequado para uso em equipamentos para produção de alimentos e bebidas, onde a higiene e a resistência aos agentes de limpeza são importantes.

Indústria Farmacêutica: O 316N é usado em equipamentos de processamento farmacêutico por sua resistência química e facilidade de limpeza.

Trocadores de calor: Sua alta condutividade térmica e resistência mecânica em temperaturas elevadas tornam o 316N perfeito para trocadores de calor.

Componentes arquitetônicos: Para estruturas expostas a ambientes marinhos ou poluição industrial, o 316N oferece durabilidade e estética.

Indústria Aeronáutica: É usado em componentes que exigem alta resistência e resistência à corrosão na indústria aeronáutica.

Prós e contras do aço inoxidável 316N

Vantagens

• Alta resistência devido à adição de nitrogênio
• Excelente resistência à corrosão, especialmente em ambientes de cloreto
• Boa ductilidade e conformabilidade
• Não magnético em estado recozido
• Excelente soldabilidade

Desvantagens

• Custo mais alto em comparação com outros aços inoxidáveis como o 304
• Leve magnetismo quando trabalhado a frio
• Sob certas condições, como água do mar quente, é mais suscetível à corrosão superficial do que 316L

Quais são os métodos de processamento do aço inoxidável 316N?

As propriedades mecânicas, a resistência à corrosão e o acabamento superficial do aço inoxidável 316N podem ser melhorados por meio de técnicas de processamento adequadas, como soldagem, tratamento térmico e tratamento de superfície.

Formação

O aço inoxidável 316N tem excelente conformabilidade e é adequado para uma variedade de processos de fabricação, como dobra, laminação e estampagem. O teor de nitrogênio no 316N ajuda a reter a ductilidade enquanto aumenta sua resistência, permitindo que seja moldado em formas complexas sem o risco de rachar ou quebrar.

Conformação a frio: Processos de conformação a frio, como laminação a frio ou trefilação a frio, podem ser usados para aumentar a resistência e a dureza do 316N. O trabalho a frio aumenta o limite de escoamento da liga, ao mesmo tempo em que introduz um leve magnetismo ao material. Produtos comuns feitos por conformação a frio incluem fios, folhas e hastes.

Conformação a quente: A conformação a quente, onde o material é aquecido a uma temperatura alta (acima do seu ponto de recristalização), é usada quando uma deformação significativa é necessária. Após a conformação a quente, o 316N é tipicamente recozido para restaurar sua ductilidade original e resistência à corrosão.

Soldagem

Soldagem é um dos métodos de processamento mais comuns para aços inoxidáveis, incluindo 316N. Um dos benefícios do aço inoxidável 316N é sua excelente soldabilidade, permitindo que ele seja unido por todos os métodos de fusão padrão, como soldagem a arco de tungstênio a gás (GTAW), soldagem a arco de metal a gás (GMAW) e soldagem a arco de metal blindado (SMAW).

Soldagem por fusão: 316N pode ser soldado sem a necessidade de pré-aquecimento, o que reduz o risco de rachaduras térmicas. O recozimento pós-soldagem geralmente não é necessário para seções finas, pois 316N exibe sensibilização mínima (que pode levar à corrosão intergranular) devido ao seu baixo teor de carbono. No entanto, para seções mais espessas, o tratamento térmico pós-soldagem pode ser recomendado para aliviar tensões internas.

Soldagem a laser e feixe de elétrons: Essas técnicas avançadas de soldagem também podem ser aplicadas ao aço inoxidável 316N, especialmente em indústrias como a aeroespacial e automotiva, onde precisão e distorção térmica mínima são necessárias.

Soldagem por resistência: Técnicas como soldagem a ponto e soldagem por costura são comumente aplicadas a aços inoxidáveis. Na soldagem por resistência, o calor é produzido ao passar uma corrente elétrica pelo material, levando à fusão localizada na área da junta. Este processo é particularmente eficaz para unir folhas finas de aço inoxidável 316N.

Forjamento

Forjamento é outro método de processamento essencial usado para moldar produtos de aço inoxidável. Para aço inoxidável 316N, a temperatura de forjamento normalmente varia entre 1150°C e 1260°C (2100°F a 2300°F).

Forjamento em matriz aberta: O processo é aquecer o aço a uma certa temperatura para torná-lo flexível e então martelá-lo no formato desejado. O material é trabalhado entre grandes matrizes planas, que moldam o metal em formas brutas, como tarugos ou barras.

Forjamento em matriz fechada: Este processo, também chamado de forjamento por matriz de compressão, é usado para criar formas mais precisas e complexas, como engrenagens, eixos e encaixes. O metal é colocado em uma matriz moldada como o produto final e, à medida que é comprimido, preenche a cavidade para assumir a forma exata. 

Após o forjamento, o recozimento geralmente é necessário para melhorar a ductilidade do material e restaurar sua resistência à corrosão.

Endurecimento

O aço inoxidável 316N não é endurecível por meio de métodos tradicionais de tratamento térmico. Ao contrário dos aços inoxidáveis martensíticos, o 316N não passa por transformações de fase que permitiriam que ele fosse endurecido por meio de aquecimento e têmpera.

No entanto, processos de trabalho a frio, como laminação a frio ou trefilação, podem aumentar significativamente a dureza e a resistência do 316N. O trabalho a frio induz o endurecimento por deformação, o que aumenta a resistência à tração do material, embora possa reduzir ligeiramente sua ductilidade. Além disso, o trabalho a frio pode levar à formação de leve magnetismo no material, que de outra forma não é magnético em seu estado recozido.

Tratamento térmico

O tratamento térmico é uma etapa crucial do processamento na fabricação de aço inoxidável para refinar a microestrutura e as propriedades mecânicas do material.

Recozimento: Para aço inoxidável 316N, a temperatura típica de recozimento é entre 1010°C e 1120°C (1850°F a 2050°F), seguida de resfriamento rápido para restaurar a ductilidade do material e remover tensões internas causadas pelo trabalho a frio. O recozimento também melhora a resistência do aço à corrosão, dissolvendo carbonetos que poderiam levar à corrosão intergranular. Na condição recozida, o aço inoxidável 316N é não magnético.

Alívio do estresse: O alívio de tensões é realizado em temperaturas entre 800 °C e 900 °C (1470 °F e 1650 °F) para eliminar tensões residuais que podem afetar negativamente o produto e normalmente é aplicado ao aço inoxidável 316N após operações pesadas de conformação ou soldagem.

Tratamento da solução: O tratamento de solução é o aquecimento do aço a altas temperaturas seguido de resfriamento rápido para reter elementos de liga em solução. Ele pode restaurar a resistência à corrosão do aço, particularmente após exposição a altas temperaturas durante o processamento.

Tratamento de superfície

Tratamentos de superfície são aplicados ao aço inoxidável 316N para melhorar seu apelo estético, melhorar a resistência à corrosão ou prepará-lo para processamento posterior.

Decapagem: Decapagem é um método de tratamento de superfície usado para remover escamas de óxido e impurezas formadas durante trabalho a quente ou soldagem. Envolve mergulhar o material em uma solução ácida para limpar a superfície e restaurar a camada passiva de óxido de cromo que protege contra corrosão.

Passivação: A resistência à corrosão do material pode ser ainda mais aprimorada pelo processo de passivação, no qual o aço é tratado com um ácido oxidante suave, como o ácido nítrico, para fortalecer a camada natural de óxido de cromo na superfície do aço.

Polimento: O polimento mecânico pode ser aplicado para melhorar o acabamento da superfície do aço inoxidável 316N, especialmente para aplicações onde a limpeza é importante, como em indústrias de processamento de alimentos ou farmacêuticas. O polimento também melhora a resistência do aço à corrosão da superfície.

Eletropolimento: O eletropolimento remove uma fina camada de material da superfície do aço inoxidável por meio de um processo eletroquímico. Ele melhora a resistência à corrosão, cria uma superfície lisa e brilhante e remove pequenas imperfeições que podem abrigar bactérias ou contaminantes.

Qual é a diferença entre 316 e 316N?

O aço inoxidável 316N difere de 316 principalmente devido à adição de nitrogênio na liga. Essa adição aumenta a resistência à tração do 316N, mantendo a ductilidade ou a resistência à corrosão. Como resultado, o 316N é frequentemente escolhido para aplicações em que a resistência é um fator crítico, especialmente em ambientes de alta temperatura.

• Resistência: 316N tem maior resistência que 316 devido ao seu teor de nitrogênio.

• Ductilidade: Ambas as ligas oferecem boa ductilidade, mas a vantagem de resistência do 316N lhe dá uma vantagem em aplicações exigentes.

• Resistência à corrosão: O 316N tem melhor desempenho em ambientes de alto estresse, embora ambos os materiais apresentem excelente resistência à corrosão.

316N vs 316L

316N e 316L são semelhantes em muitos aspectos, mas têm diferenças distintas:

• Teor de Carbono: 316L tem um teor de carbono menor (≤0,03%) comparado a 316N (≤0,08%). Isso torna o 316L mais resistente à sensibilização, o que é benéfico em aplicações de soldagem.

• Resistência: 316N oferece maior resistência que 316L devido ao seu teor de nitrogênio.

• Resistência à corrosão: o 316L é mais resistente à corrosão intergranular em seções soldadas, enquanto o 316N oferece melhor resistência geral.

O aço inoxidável 316N é magnético?

O aço inoxidável 316N é geralmente considerado não magnético na condição recozida; no entanto, se passar por trabalho a frio ou deformação significativa, pode apresentar leve magnetismo.

O aço inoxidável 316N enferruja?

Embora o 316N seja considerado um “aço inoxidável de grau marítimo”, ele ainda tem resistência limitada à corrosão nessas condições severas. Em ambientes quentes de cloreto, a corrosão por pites e frestas ocorrerá acima de cerca de 60 °C, e ocorrerá rachaduras por corrosão sob tensão, que aparecerão como manchas marrons. O ataque químico em ambientes altamente ácidos também pode afetá-lo.

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