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Aço inoxidável 321: definição, composição, propriedades, processamento, aplicações e muito mais
- João
Grupo SteelPRO O estoque agora conta com produtos SS 321 (UNS S32100): chapas, folhas, bobinas, tiras, tubos, barras, vergalhões, fios, etc. Além disso, uma variedade de acabamentos de superfície para você escolher: No. 1, 2B, 2D, BA, No. 3, No. 4, HL, No. 8, jateado com esferas, etc.
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Visão geral do aço inoxidável 321
O aço inoxidável 321 (UNS S32100) é um Série 300 estabilizado com titânio aço inoxidável austenítico, composto principalmente de 17 – 19 % de cromo, 9 – 12 % de níquel e ≤0,7% de titânio (pelo menos 5x o teor de carbono), com resistência à corrosão semelhante ao grau 304. Ele atende a padrões como ASTM A240 e EN 10088-2 e é equivalente a 1.4541 (EN) e SUS 321 (JIS).
O grau 321 oferece excelente resistência à oxidação e incrustação em altas temperaturas e mantém boa soldabilidade e conformabilidade sem recozimento pós-soldagem. É amplamente utilizado em aplicações de alta temperatura, como escapamentos de aeronaves, peças de fornalhas e trocadores de calor. Para desempenho em temperaturas mais extremas, o 321H é recomendado.
Aplicações típicas do aço inoxidável 321
| Setor | Aplicativo |
| Aeroespacial | Sistemas de exaustão, câmaras de combustão, peças de motor, escudos térmicos |
| Processamento químico | Trocadores de calor, vasos de pressão, sistemas de tubulação, peças de reatores |
| Geração de energia | Tubos de caldeira, tubos de superaquecedor, trocadores de calor, turbinas a gás |
| Petroquímico | Tubulações de refinaria, craqueadores catalíticos, componentes de fornalhas, tubos de reatores |
| Automotivo | Coletores de escape, silenciadores, conversores catalíticos, componentes do turbocompressor |
| Equipamento de tratamento térmico | Componentes de forno, tampas de recozimento, bainhas de termopares, retortas |
| Petróleo e gás | Tubulação de fundo de poço, chaminés de queima, sistemas de tubulação, trocadores de calor |
| Processamento de alimentos | Trocadores de calor, sistemas de tubulação, esterilizadores, evaporadores |
Vantagens e desvantagens do aço inoxidável 321
Aqui estão as vantagens e benefícios do aço inoxidável 321 (classificados por importância):
- Excelente resistência à corrosão, especialmente em ambientes de alta temperatura.
- Grande estabilidade contra corrosão intergranular devido à estabilização do titânio.
- Boa resistência à oxidação até 870°C.
- Alta resistência e durabilidade, mesmo em condições de alta temperatura.
- Fácil de soldar e moldar, o que o torna adequado para diversas aplicações.
Aqui estão as desvantagens e limitações do aço inoxidável 321 (classificadas por importância):
- Mais caro que o aço inoxidável 304, o que limita sua relação custo-benefício em alguns projetos.
- Não é tão forte quanto o aço inoxidável 316 em ambientes altamente corrosivos.
- Disponibilidade limitada em comparação com graus mais comuns, como 304 e 316.
- Pode ser mais difícil de usinar do que outros aços inoxidáveis.
- Requer manuseio cuidadoso em ambientes criogênicos devido à tenacidade reduzida.
Graus equivalentes de aço inoxidável 321
| País/Região | Padrão/Especificação | Grau equivalente |
| China | GB/T 20878, GB 4234 | 0Cr18Ni10Ti, 1Cr18Ni11Ti, H0Cr20Ni10Ti |
| EUA | ASTM A240, ASME SA240 | 321 |
| UE | EN 10088-2 | X6CrNiTi18-10 (1,4541) |
| Alemanha | DIN 17440, DIN EN 10088-2 | X10CrNiTi18-9, X6CrNiTi18-10 |
| Rússia | GOST 5632 | 08KH18N10T, 08KH18N12T, 12KH18N10T |
| Japão | JIS G4304, JIS G4303 | SUS321 |
| Inglaterra | BS 1449, BS EN 10088-2 | 321S31 |
Resistência ao calor e à corrosão do aço inoxidável 321
Resistência ao calor
O aço inoxidável 321 oferece boa resistência à oxidação em uso intermitente até 900°C e em uso contínuo até 925°C. Ele também se destaca em ciclos térmicos, tornando-o adequado para aquecimento e resfriamento repetidos. O tratamento térmico adequado pode aumentar ainda mais sua resistência ao calor e à oxidação. O 321H fornece maior resistência em altas temperaturas, o que o torna particularmente adequado para aplicações estruturais de alta temperatura.
Resistência à corrosão
O aço inoxidável 321 oferece boa resistência à corrosão, semelhante ao grau 304 na condição recozida. Ele tem melhor desempenho em aplicações de alta temperatura, especialmente entre 425°C e 900°C, onde outros graus podem falhar sem recozimento pós-soldagem.
No entanto, é vulnerável à corrosão por pites e frestas em ambientes com cloretos quentes. Além disso, pode sofrer de corrosão sob tensão em temperaturas acima de 60 °C. 321 tem bom desempenho em água potável com até 200 mg/L de cloretos em temperatura ambiente, mas sua resistência cai ligeiramente para 150 mg/L de cloretos a 60 °C.
Processamento de aço inoxidável 321
Formação
O aço inoxidável 321 oferece boa conformabilidade e pode ser facilmente formado usando métodos padrão como dobra, trefilação e prensagem. É menos propenso ao endurecimento por trabalho em comparação a outros graus austeníticos, mas o endurecimento por trabalho moderado ainda pode ocorrer durante a conformação a frio. O recozimento intermediário pode ser necessário para formas mais complexas ou deformação extensa. O recozimento pós-conformação é recomendado para aliviar o estresse e restaurar a resistência total à corrosão, especialmente após trabalho a frio severo.
Soldagem
O aço inoxidável 321 pode ser soldado facilmente usando qualquer método de soldagem por fusão padrão, sejam usados metais de enchimento ou não. A soldagem do aço inoxidável 321 requer atenção à sua estabilização de titânio para evitar a precipitação de carboneto. Use materiais de enchimento 347 para melhor resistência à corrosão. O pré-aquecimento geralmente é desnecessário, mas o resfriamento lento pode minimizar o estresse. O tratamento térmico pós-soldagem geralmente não é necessário, a menos que seja necessário um alívio de estresse específico. O material resiste a rachaduras durante a soldagem, tornando-o adequado para aplicações de alta temperatura.
Usinagem
O aço inoxidável 321 oferece usinabilidade moderada em comparação a outros aços inoxidáveis austeníticos. É um pouco mais difícil de usinar do que o 304 devido ao seu teor de titânio, que melhora o desempenho em alta temperatura, mas reduz a usinabilidade. As velocidades de corte devem ser reduzidas em cerca de 20% em comparação ao 304 para evitar desgaste excessivo da ferramenta. Lubrificação e resfriamento adequados são essenciais para gerenciar o calor e minimizar o endurecimento por trabalho, que pode ocorrer durante o corte. Ferramentas de carboneto são recomendadas para melhorar a vida útil da ferramenta, e taxas de avanço mais lentas podem melhorar o acabamento da superfície, mantendo a precisão.
Tratamento térmico
O aço inoxidável 321 não pode ser endurecido por tratamento térmico. Os processos de tratamento térmico envolvem as seguintes etapas:
- Tratamento de solução (recozimento de solução):
- Temperatura: 950-1120°C
- Processo: Resfriamento rápido (água ou ar)
- Propósito: Maximiza a resistência à corrosão.
- Tratamento estabilizador:
- Temperatura: 870-900°C
- Processo: Resfriamento ao ar por 1 hora para cada 25 mm de espessura
- Propósito: Recomendado para condições de serviço severas (acima de 425 °C) ou quando recozido na faixa de temperatura mais alta para melhorar a estabilidade.
- Alívio do estresse:
- Temperatura: 700°C
- Processo: Deixe esfriar ao ar por 1 a 2 horas
- Propósito: Alivia tensões internas sem afetar significativamente a resistência à corrosão.
Composição química do aço inoxidável 321
Confira na tabela abaixo a composição química do aço inoxidável 321:
| Elemento | Carbono, C | Cromo, Cr | Ferro, Fe | Manganês, Mn | Níquel, Ni | Nitrogênio, N | Fósforo, P | Silício, Si | Enxofre, S | Titânio, Ti |
| wt% | ≤ 0.080 | 17 – 19 | Equilíbrio | ≤ 2.0 | 9 – 12 | ≤ 0.10 | ≤ 0.045 | ≤ 0.75 | ≤ 0.030 | ≤ 0,70 |
Propriedades do aço inoxidável 321
Aqui estão três razões principais que tornam o aço inoxidável 321 único:
- Resistência a altas temperaturas devido à presença de titânio.
- Excelente resistência à corrosão, especialmente contra corrosão intergranular.
- Boa soldabilidade e conformabilidade, o que o torna versátil para diversas aplicações industriais.
Propriedades físicas
Confira a tabela abaixo para ver as principais propriedades físicas do aço inoxidável 321:
| Propriedade | Valor típico (métrico/imperial) | Desempenho |
| Densidade | 9,01 g/cm³ (0,326 lb/pol³) | Material pesado, proporcionando resistência e durabilidade |
| Ponto de fusão | 1371 – 1399°C (2500 – 2550°F) | Pode suportar temperaturas muito altas sem derreter |
| CTE, Linear (0 – 100°C) | 16,6 µm/m-°C (9,22 µpol/pol-°F) | Expande moderadamente quando aquecido, bom para mudanças regulares de temperatura |
| CTE, Linear (≤ 871°C) | 20,2 µm/m-°C (11,2 µpol/pol-°F) | Expande-se mais em temperaturas mais altas, ainda administrável |
| Capacidade térmica específica | 0,500 J/g-°C (0,120 BTU/lb-°F) | Absorve bem o calor, ideal para aplicações térmicas |
| Condutividade térmica (100°C) | 16,0 W/mK (111 BTU-pol./hr-ft²-°F) | Transfere calor moderadamente, adequado para ambientes de baixo calor |
| Condutividade térmica (500°C) | 22,0 W/mK (153 BTU-pol./hr-ft²-°F) | Transfere calor de forma mais eficiente em temperaturas mais altas |
| Resistividade elétrica | 0,0000720 ohm-cm | Resiste ao fluxo elétrico, não é bom para conduzir eletricidade |
| Permeabilidade magnética | ≤ 1,02 | Praticamente não magnético, não será atraído por ímãs |
*CTE, Linear refere-se ao Coeficiente de Expansão Térmica, Linear.
Propriedades mecânicas
Verifique a tabela abaixo para as principais propriedades mecânicas do aço inoxidável 321:
| Propriedade | Valor (métrico/imperial) | Desempenho |
| Resistência à tração | 621 MPa (90,1 ksi) | Moderado; ligeiramente superior aos aços austeníticos comuns, como 304 (515 MPa), adequado para aplicações de maior resistência. |
| Resistência ao rendimento | 276 MPa (40,0 ksi) | Menor que os aços inoxidáveis duplex (por exemplo, 2205, 450 MPa), mas ainda adequado para aplicações de estresse moderado. |
| Dureza Rockwell | 80 HRB | Médio; maior que o aço de baixo carbono, mas mais macio que os aços inoxidáveis martensíticos como o 440C (~60 HRC), o que o torna mais fácil de usinar e conformar. |
| Alongamento na ruptura | 45% (em 2 polegadas) | Muito alto; excelente ductilidade, ideal para conformação e soldagem, excedendo em muito o alongamento de tipos de aço mais duros. |
| Módulo de Young | 193 GPa (28,0 msi) | Rigidez padrão; semelhante a outros aços inoxidáveis austeníticos, oferecendo boa resistência à deformação. |
Propriedades químicas
Confira a tabela abaixo para ver as principais propriedades químicas do aço inoxidável 321:
| Propriedade química | Descrição | Desempenho |
| Resistência à corrosão | Capacidade de resistir à corrosão em vários ambientes. | Superior ao 304, especialmente em ambientes oxidantes em altas temperaturas. |
| Sensibilidade ao pH | Sensibilidade a ambientes ácidos ou básicos. | Estável entre pH 4-9, menos adequado para ambientes altamente ácidos, como ácido clorídrico. |
| Reatividade | Tendência a se envolver em reações químicas. | Menos reativo que o aço carbono, mas mais que o aço inoxidável altamente ligado, como o 316. |
| Resistência à oxidação | Resistência à oxidação em ambientes de alta temperatura. | Melhor que 304; suporta até 870°C (1600°F), muito melhor que o aço carbono. |
| Passivação | Formação de uma camada protetora de óxido para evitar corrosão. | Forte, comparável ao 304, mas reforçado pela estabilização de titânio. |
| Combustibilidade | Capacidade de pegar fogo quando exposto a uma fonte de calor. | Incombustível |
| Inflamabilidade | A facilidade com que o material pode inflamar. | Não inflamável |
Diferença entre aço inoxidável 321, 309 e 310
Confira a tabela abaixo para uma rápida comparação entre os aços inoxidáveis 321, 309 e 310:
| Propriedade | 321 | 309 | 310 |
| Tipo | Austenítico | Austenítico | Austenítico |
| Estrutura cristalina | FCC (Face-Centered Cubic) | FCC (Face-Centered Cubic) | FCC (Face-Centered Cubic) |
| Composição química | C ≤ 0,08%, Cr 17-19%, Ni 9-12% | C ≤ 0,20%, Cr 23%, Ni 14% | C ≤ 0,25%, Cr 24-26%, Ni 19-22% |
| Resistência à corrosão | Bom | Melhor | Melhor |
| Resistência à tração | 620 MPa (89,9 ksi) | 620 MPa (89,9 ksi) | 620 MPa (89,9 ksi) |
| Resistência ao rendimento | 240 MPa (34,8 ksi) | 310 MPa (45 ksi) | 310 MPa (45 ksi) |
| Dureza | 80 HRB | 85 HRB | 85 HRB |
| Soldabilidade | Bom | Bom | Bom |
| Custo | Moderado | Mais alto | Mais alto |
| Aplicativos | Coletores de exaustão de aeronaves, processamento químico | Peças de forno, trocadores de calor, revestimentos de forno | Equipamentos de tratamento térmico, peças de refinaria de petróleo |
Diferença entre aço inoxidável 321, 304 e 316
Confira a tabela abaixo para uma rápida comparação entre os aços inoxidáveis 321, 304 e 316:
| Propriedade | 321 | 304 | 316 |
| Tipo | Austenítico | Austenítico | Austenítico |
| Estrutura cristalina | FCC (Face-Centered Cubic) | FCC (Face-Centered Cubic) | FCC (Face-Centered Cubic) |
| Composição química | Cr: 17-19%, Ni: 9-12%, Ti: ≤ 0,70% | Cr: 18-20%, Ni: 8-10,5% | Cr: ≤18%, Mo: ≤3%, Ni: ≤14% |
| Resistência à corrosão | Bom, especialmente em altas temperaturas | Bom, mas suscetível ao cloreto | Excelente em ambientes marinhos e de cloreto |
| Resistência à tração | 620 MPa (89,9 ksi) | 505 MPa (73,2 ksi) | 580 MPa (84,1 ksi) |
| Resistência ao rendimento | 240 MPa (34,8 ksi) | 215 MPa (31,2 ksi) | 290 MPa (42,1 ksi) |
| Dureza | 80 HRB | 70 HRB | 79 HRB |
| Soldabilidade | Bom | Excelente | Bom |
| Custo | Alta | Baixa | Maior que 304, mas menor que 321 |
| Aplicativos | Coletores de exaustão de aeronaves, processamento químico | Equipamentos alimentares, arquitetura | Ambientes marinhos, equipamentos químicos e médicos |
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O aço inoxidável 321 é altamente resistente à ferrugem, especialmente em ambientes de alta temperatura, mas ainda pode corroer sob condições extremas, como exposição a produtos químicos agressivos ou água salgada.
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O aço inoxidável 321 é magnético?
O aço inoxidável 321 geralmente não é magnético em sua condição recozida, mas pode se tornar levemente magnético após o trabalho a frio.
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Sim, o aço inoxidável 321 é seguro para alimentos. Ele tem excelente resistência à corrosão e pode ser usado em equipamentos de processamento de alimentos, especialmente em ambientes de alta temperatura.
É possível soldar aço inoxidável 304 em aço inoxidável 321?
Sim, você pode soldar aço inoxidável 304 ao aço inoxidável 321. No entanto, é recomendável usar um material de enchimento como aço inoxidável 347 para manter a estabilidade em altas temperaturas.
Qual é a diferença entre aço inoxidável 321 e 321H?
A principal diferença entre o aço inoxidável 321 e 321H é o teor de carbono. O 321H tem um teor de carbono maior, o que melhora sua resistência em altas temperaturas em comparação ao 321.
Resumo e mais
Este artigo explica brevemente a definição, composição, propriedades, processamento, aplicações e outros aspectos importantes do aço inoxidável 321. Para saber mais sobre aço inoxidável ou outros tipos de aço, confira nosso blog ou Entre em contato com nossos especialistas em metais.
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