Por que o tratamento térmico de estabilização é necessário para SS 321?

O tratamento térmico de estabilização é necessário para o SS 321 porque a classe depende do titânio para manter o carbono ligado como carboneto de titânio em vez de carboneto de cromo. Sem estabilização, o carbono dissolvido na austenita pode precipitar como carbonetos ricos em cromo nos limites dos grãos durante a soldagem ou durante o serviço na faixa de temperatura de 450 a 850 graus C, esgotando a matriz adjacente de cromo e deixando o aço suscetível à corrosão intergranular.

O que acontece sem estabilização

Em aço inoxidável austenítico não estabilizado, a exposição a 450-850 graus C faz com que o carboneto de cromo (Cr23C6) precipite nos limites dos grãos. As zonas desprovidas de cromo ao redor dos precipitados tornam-se anódicas em relação ao interior do grão e, em meios corrosivos, o material sofre ataque intergranular. Este fenômeno, denominado sensibilização, é o modo de falha que a estabilização do titânio foi projetada para prevenir.

Como funciona o titânio no SS 321

SS 321 contém titânio com um mínimo de cinco vezes o teor de carbono mais nitrogênio, com um máximo de 0,70%. O titânio tem maior afinidade pelo carbono do que o cromo. Durante o tratamento de estabilização, o titânio reage com o carbono para formar carbonetos de titânio finos e estáveis, de modo que durante a soldagem subsequente ou exposição em serviço o cromo permanece em solução sólida e os limites dos grãos permanecem ricos em cromo-.

Rotas-de tratamento térmico de acordo com os padrões ASTM

ASTM A213 (tubos contínuos de caldeira e superaquecedor) e ASTM A240 (placa) exigem que o material TP321/321 seja fornecido na condição-tratada termicamente. Existem duas rotas reconhecidas: recozimento em solução a um mínimo de 1.040 graus C seguido de resfriamento rápido, ou recozimento em solução seguido por um tratamento de estabilização na faixa de aproximadamente 843-900 graus C. A rota de estabilização é especificada quando é necessária resistência máxima à corrosão intergranular em serviços soldados.

Doença	Temperatura	Resfriamento
Recozimento de solução	1040 graus C min	Têmpera em água ou resfriamento rápido
Tratamento estabilizador	843 - 900 grau C	Resfriamento de ar

Composição típica de SS 321 (ASTM A240,% em peso)

Elemento	Exigência
Carbono	0,08 máx.
Manganês	2,00 no máximo
Fósforo	0,045 máx.
Enxofre	0,030 máx.
Silício	0,75 máx.
Cromo	17.00 - 19.00
Níquel	9.00 - 12.00
Titânio	5 x (C + N) min, 0,70 máx.

Consequências práticas para equipamentos soldados

Após o tratamento de estabilização, as juntas soldadas 321 podem ser usadas sem o recozimento obrigatório da solução pós{1}}solda em muitos serviços corrosivos, simplificando a fabricação de trocadores de calor e tubulações de processo. A classe continua sendo a opção preferencial de titânio-estabilizada quando o equipamento é repetidamente aquecido e resfriado através da faixa de sensibilização durante a operação.

Perguntas frequentes

Q1: Qual temperatura é usada para estabilizar o tratamento térmico?A1: Normalmente 843-900 graus C (cerca de 850-950 graus C na prática de oficina), aplicado após o recozimento da solução.

Q2: Por que 321 é usado em vez de 304 para serviços soldados?A2: A adição de titânio evita a precipitação de carboneto de cromo durante a soldagem, de modo que o 321 mantém a resistência à corrosão intergranular sem exigir um recozimento pós{2}}solução de soldagem.

Q3: Qual é a faixa de temperatura de sensibilização?A3: Aproximadamente 450-850 graus C; a exposição nesta faixa pode precipitar carbonetos de cromo em classes não estabilizadas.

Q4: O tratamento estabilizador afeta as propriedades mecânicas?A4: É realizado após recozimento em solução e não altera significativamente as propriedades mecânicas garantidas; a resistência à tração e a resistência ao escoamento permanecem de acordo com o padrão vigente.

P5: O tratamento estabilizador é aplicado a todos os produtos 321?A5: É uma opção de especificação. Tubos e placas são rotineiramente fornecidos recozidos em solução; o tratamento estabilizador é especificado quando a aplicação exige máxima resistência à corrosão intergranular em construções soldadas.