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Um guia para aço inoxidável 422: propriedades, tratamento térmico e aplicações industriais
- João
O aço inoxidável 422 é um material especial conhecido por sua força e resistência ao calor. Ele é geralmente usado em indústrias como turbinas e aeroespacial, onde as peças enfrentam temperaturas e estresse extremos.
Este artigo explicará o que é aço inoxidável 422, sua composição e suas propriedades. Ajudará você a aprender sobre suas vantagens, desvantagens e aplicações comuns.
O que é aço inoxidável 422?
O aço inoxidável 422 é uma liga feita de cerca de 12% de cromo, juntamente com elementos como molibdênio e vanádio, e a porção restante é ferro. Faz parte da categoria de aço inoxidável martensítico, conhecido por sua grande força e resistência ao calor. É geralmente usado em indústrias como aeroespacial e geração de energia, especialmente em componentes de turbinas.
Equivalentes de aço inoxidável 422
O aço inoxidável 422 é conhecido por diversas designações padrão e graus equivalentes em diferentes regiões e padrões.
Padrão
- UNS S42200
- ASTM A276, A493
- ASTM A276, A493
- AMS 5655
Notas equivalentes
- PT X20CrMoV12-1
- DIN 1.4935
Composição química do aço inoxidável 422
| Elemento | Fe | C | Cr | Mo | V | Ni | Mn | Si | P | S |
| Conteúdo | Equilíbrio | 0,20–0,25 | 11h50–13h50 | 0,90–1,25 | 0,20–0,30 | 0.50-1.00 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.025 | ≤0.025 |
Propriedades do aço inoxidável 422
Propriedades físicas do aço inoxidável 422
| Propriedade | Valor métrico | Valor imperial |
| Densidade | 7,75 g/cm³ | 0,280 lb/in³ |
| Ponto de fusão | 1450–1510 °C | 2642–2750 °F |
| Condutividade térmica | 24,9 W/m-K | 14,4 BTU·pol/h·ft²·°F |
| Expansão térmica | 10,3 µm/m·K | 5,72 × 10⁻⁶ pol/pol·°F |
| Condutividade elétrica | 1,4 × 10⁶ S/m | Aproximadamente 2,4% IACS |
| Propriedades magnéticas | Magnético | Magnético |
Propriedades mecânicas do aço inoxidável 422
| Propriedade | Valor típico |
| Resistência à tração | 515 MPa (75 ksi) |
| Resistência ao rendimento | 205 MPa (30 ksi) |
| Dureza Brinell | 201 HB |
| Dureza Rockwell | ≤ 20 HRC |
| Dureza Vickers | 200 HV |
| Alongamento | 40% |
| Módulo elástico | 193 GPa (28 × 10⁶ psi) |
Propriedades químicas do aço inoxidável 422
- Resistência ao calor
Este aço tem bom desempenho em ambientes de alta temperatura, suportando temperaturas de até 650°C. Isso se deve à sua composição específica, incluindo elementos como cromo, molibdênio e vanádio. Esses elementos ajudam o material a resistir ao amolecimento ou enfraquecimento quando exposto a calor extremo.
- Tratável termicamente
Este material pode ser fortalecido por meio de processos de tratamento térmico. O tratamento térmico permite que o aço se torne ainda mais forte e resistente, tornando-o adequado para peças que devem suportar altas cargas mecânicas.
Diferentes formas de aço inoxidável 422
O aço inoxidável 422 está disponível em uma variedade de formas para atender a diferentes necessidades industriais. Aqui estão as formas comuns.
Barras e hastes
O aço inoxidável 422 é frequentemente produzido em formas cilíndricas sólidas.
Chapas e placas
As chapas são peças finas e planas de aço, enquanto as placas são mais grossas e resistentes.
Tubos e Canos
Tubos e canos de aço inoxidável 422 são cilindros ocos que variam em diâmetro e espessura de parede.
Forjados
Peças forjadas são peças de aço inoxidável 422 que foram moldadas por prensagem ou martelamento, geralmente enquanto quentes.
Fio
O aço inoxidável 422 também pode ser trefilado em forma de fios, variando de fios finos e flexíveis a formas mais grossas e rígidas.
Flanges
Flanges são componentes circulares usados para conectar tubos ou peças mecânicas.
Aplicações do aço inoxidável 422
Lâminas da turbina
Usado em turbinas a gás e a vapor, onde são necessárias alta resistência e resistência ao calor.
Peças de motor aeroespacial
Comumente usado em componentes de motor, como eixos e discos, que devem suportar altas temperaturas e estresse.
Fixadores de alta temperatura
Ideal para parafusos, porcas e outros fixadores em ambientes quentes onde a durabilidade é crítica.
Equipamentos para usinas de energia
Usado em caldeiras, válvulas e outros equipamentos de alta temperatura em sistemas de geração de energia.
Componentes de turbinas a gás
Encontrado em componentes de turbinas a gás industriais devido à sua capacidade de resistir ao calor e ao estresse mecânico.
Quais são as vantagens do aço inoxidável 422?
Alta resistência
O aço inoxidável 422 é conhecido por sua excelente resistência, especialmente após tratamento térmico. O alto teor de cromo ajuda a melhorar sua resistência e durabilidade. Isso o torna ideal para aplicações que precisam suportar alto estresse.
Boas propriedades de fluência e ruptura por tensão
O aço inoxidável 422 mantém suas propriedades mecânicas por longos períodos, mesmo sob alto estresse em temperaturas elevadas. É por isso que ele é frequentemente usado em turbinas e outras máquinas que operam sob condições constantes de alto calor e estresse.
Boa resistência à fadiga
O aço inoxidável 422 tem bom desempenho em aplicações onde os materiais estão sujeitos a estresse repetido ou cíclico. Isso é importante para componentes que passam por mudanças frequentes de temperatura e carga.
Formas Versáteis
O aço inoxidável 422 está disponível em muitas formas, incluindo barras, hastes, folhas, placas e forjados. Essa versatilidade o torna adaptável a diferentes processos de fabricação e aplicações.
Quais são as desvantagens do aço inoxidável 422?
Aqui estão as principais desvantagens e limitações do aço inoxidável 422:
Menor resistência à corrosão
O aço inoxidável 422 é menos resistente à corrosão quando comparado aos aços inoxidáveis austeníticos, como 304 ou 316. Ele não é ideal para uso em ambientes altamente corrosivos ou marítimos.
Fragilidade em certas condições
Quando não tratado termicamente corretamente, o aço inoxidável 422 pode se tornar quebradiço. Isso o torna mais propenso a rachar sob estresse, especialmente em ambientes de baixa temperatura.
Usinabilidade difícil
Uma vez endurecido, o aço inoxidável 422 se torna difícil de usinar. Ferramentas e técnicas especiais são necessárias para cortá-lo ou moldá-lo, o que pode aumentar os custos de fabricação.
Soldabilidade limitada
Devido ao seu alto teor de carbono, o aço inoxidável 422 é mais desafiador de soldar em comparação a outros graus. Para restaurar suas propriedades, o tratamento térmico pós-soldagem é frequentemente realizado, adicionando complexidade à fabricação.
Alto custo
Devido aos seus elementos de liga e processos de fabricação específicos, o aço inoxidável 422 é mais caro que os aços inoxidáveis comuns, como 304 ou 430.
Os métodos de processamento do aço inoxidável 422
Forjamento
O primeiro passo na moldagem do aço inoxidável 422 é o forjamento. Ele é aquecido a 1900-2150°F (1040-1175°C) para forjamento e deve ser resfriado lentamente depois até a temperatura ambiente. O forjamento refina a estrutura do grão, preparando o material para processamento posterior.
Trabalho a quente
Se for necessária uma moldagem adicional, o trabalho a quente é feito após o forjamento. O aço é reaquecido a 2100-2150°F (1149-1177°C). Durante esta etapa, o material pode ser moldado em formas específicas, mantendo suas propriedades mecânicas.
Trabalho a frio (se necessário)
Trabalhos a frio menores podem ser realizados para pequenos ajustes no formato ou acabamento da superfície. Esta etapa geralmente segue o trabalho a quente, mas é limitada porque o aço inoxidável 422 não é comumente trabalhado a frio.
Qualquer trabalho a frio normalmente é seguido de recozimento para aliviar o estresse.
Tratamento térmico
Recozimento
- O material é aquecido a 1350-1430°F (730-780°C) e mantido por várias horas, depois resfriado a ar. Este processo amolece o material, melhora a usinabilidade e refina a estrutura do grão.
- O recozimento ajuda a obter uma estrutura martensítica, o que proporciona um bom equilíbrio entre resistência e tenacidade.
Endurecimento
- Para endurecer o aço inoxidável 422, ele é aquecido a 1900°F (1040°C), embebido por um período e, então, resfriado em óleo ou ar. Esse processo transforma o aço em uma estrutura martensítica, aumentando a dureza e a resistência à tração.
- Às vezes, um método de têmpera de martensita é usado para evitar distorções em peças complexas, o que envolve têmpera em temperaturas logo acima do ponto inicial da martensita.
Têmpera
- Reaquecer o material a uma temperatura entre 1100°F e 1400°F (590°C a 760°C) após ele ter sido endurecido. O aço é mantido a essa temperatura para reduzir a fragilidade e melhorar a tenacidade. Depois, ele é resfriado até a temperatura ambiente.
- Temperaturas de revenimento mais baixas resultam em maior dureza, enquanto temperaturas mais altas melhoram a tenacidade às custas de alguma dureza.
Alívio do estresse
- Esse processo envolve o aquecimento do aço a uma temperatura moderada, geralmente em torno de 1100°F (590°C), para aliviar tensões internas que podem ter se desenvolvido durante a usinagem ou outros processos de fabricação.
- Ele garante estabilidade dimensional e ajuda a evitar rachaduras durante o processamento posterior.
Usinagem
A usinagem é realizada após o tratamento térmico. O aço inoxidável 422 é usinável usando ferramentas de cobalto de alta velocidade e controles cuidadosos para evitar desgaste da ferramenta. A usinagem é melhor feita no estado recozido ou após tratamentos de amolecimento.
Soldagem
Soldagem is one of the last steps due to the risk of altering the steel’s mechanical properties. It requires preheating to 1100-1400°F (590-760°C) to prevent cracking and post-weld heat treatment is needed to restore strength and relieve stress.
Qual é a dureza do AISI 422?
A dureza do aço inoxidável AISI 422 é tipicamente Rockwell C 21 a 25 quando recozido. Após endurecimento e revenimento, pode atingir Rockwell C 35 a 45, dependendo do tratamento térmico.
Como o aço inoxidável 422 se compara ao aço inoxidável 304?
O aço inoxidável 422 oferece maior resistência e melhor resistência ao calor em comparação com Aço inoxidável 304 mas tem menor resistência à corrosão, tornando-o mais adequado para ambientes de alto estresse e alta temperatura.
Qual é a temperatura operacional máxima do aço inoxidável 422?
O aço inoxidável 422 pode suportar operação contínua em temperaturas de até 1200°F (650°C).
Resumo
O aço inoxidável 422 é uma liga de alta resistência e resistente ao calor, comumente usada em ambientes exigentes, como aeroespacial e geração de energia. Esse aço é frequentemente usado em componentes de turbinas, fixadores e peças de motores devido à sua capacidade de funcionar sob estresse.
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