O documento discute os principais tipos e propriedades dos aços resistentes ao calor. Apresenta os principais elementos de liga usados como cromo e níquel e seus efeitos na resistência à oxidação e corrosão a altas temperaturas. Também descreve diferentes tipos de aços resistentes ao calor incluindo aços fundidos para aplicações em altas temperaturas como fornos e refinarias.

1. Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará
Instituto de Geociências e Engenharias
Faculdade de Engenharia de Materiais
Campus Universitário de Marabá
Disciplina: MATERIAIS METÁLICOS
Professor: Jailes Moura
Alunos: Adrieli Oliveira
João André Medeiros
Orley Oliveira
Thales Lima

2. 1. INTRODUÇÃO
• Os aços resistentes ao calor, também chamados “aços
refratários”, são aqueles que quando expostos de modo
contínuo ou intermitente, em meios de várias naturezas
(gasosos ou líquidos), à ação de temperaturas elevadas,
apresentam capacidade de suportarem aquelas condições
de serviços, química e mecanicamente.

3. Os principais campos de aplicação desses materiais situam-
se nas:
• Indústrias de refino do petróleo e química.
• Equipamentos para aquecimento (fornos, estufas, etc.).
• Turbinas a gás e a vapor.
• Indústria automobilística, aeronáuticas e semelhantes.

4. RESISTÊNCIAÀ CORROSÃO EA
OXIDAÇÃOA ALTAS TEMPERATURAS
• A propriedade que certos metais e ligas possuem de resistirem à
corrosão e à oxidação a temperaturas diferentes da ambiente deve-se à
formação de uma camada de óxido sobre a superfície do metal.
• A oxidação de ferro a temperaturas acima de 550º C no ar ou no
oxigênio á pressão atmosférica
• A qualidade de camada oxidada depende dos elementos de liga
adicionados e de seu teor

5. 1.2 RESISTÊNCIA AFLUÊNCIA
• A variação do alongamento em função do tempo, obtida mediante
ensaio de um corpo de prova de aço, submetido à ação de uma carga
constante, a uma temperatura superior a 400°C.
• Figura 1– Curva de fluência, determinada em ensaio sob carga constante.

6. A resistência à fluência dos metais e ligas metálicas depende de
uma série de fatores, entre os quais a:
• Composição
• O tamanho de grão
• Tratamento térmico
Quanto ao tamanho do grão :
• Granulação grosseira- Temperaturas elevadas sob cargas
baixas.
• Granulação mais fina- Temperaturas baixas sob cargas
elevadas

7. 1.3 TRATAMENTO TÉRMICO
• Fluência a baixas temperaturas
• Estruturas temperadas, revenidas ou bainíticas
• Fluência a altas temperaturas
• Estruturas resultantes do recozimento.
Em aços resistentes ao calor do tipo:
• Cr-Mo
• Cr-Ni-Mo
• Cr-Mo-V

8. Nos aços resistentes ao calor, é muito importante a seleção
adequada :
• Do tratamento térmico
• Do meio
• A velocidade de resfriamento
A fluência é, em resumo, um dos característicos mais
importantes para os aços destinados a serviços em altas
temperaturas.

9. 1.4 EXPANSÃO TERMICA
• Este característico tem importância sob o ponto de vista
de projeto, quando são necessárias nas peças tolerâncias
muito estreitas e sob o ponto de vista de empenamento,
fenômeno este estritamente ligado à expansão térmica do
metal.

10. 1.5 ESTABILIDADE ESTRUTURAL
• É uma condição essencial
• A modificação na sua estrutura interna ou à precipitação de
constituintes frágeis nos contornos dos grãos.
• Os aços para serviço a altas temperaturas apresentem pelo
menos certa estabilidade estrutural.

11. • Propriedades como ductilidade e resistência ao choque.
• A esferoidização que pode ocorrer pelo serviço a altas
temperaturas de aços perlíticos de baixo teor em liga
tende a diminuir a resistência à fadiga dos aços
• Precipitação de carbonetos .

12. 2. ELEMENTOS DE LIGANOSAÇOS
RESISTENTESAO CALOR
• Muitos aços de baixo teor em liga são usados com certo
êxito, quando sujeitos a esforços de pequeno vulto, a
temperatura até aproximadamente 500ºC.
• Porém os mais indicados são os elementos com alto teor
de liga.

13. ELEMENTOS DE LIGAS USADOS
NOSAÇOS RESISTENTESAO CALOR
Principalmente:
• Cromo
• Níquel
Numa minoria junta-se:
• Alumínio
• Silício
• Molibdênio
• Vanádio
• Tungstênio
• Titânio
• Nióbio

14. CROMO
O cromo é usado sob o ponto de vista de resistência a
oxidação. Porem ação nesse sentido torna se eficaz a partir
do teor 5%.

15. Temperatura de utilização de um aço em
função do teor de cromo

16. Níquel
O Níquel apresenta uma resistência ao calor muito superior que o
ferro. O níquel tende a tornar os aços-cromo austeníticos, o que é
vantajoso sob o ponto de vista de rigidez e ductilidade, além de
melhorar ainda mais sua resistência à oxidação.

17. Alumínio e Silício
Estes elementos tem uma função peculiar de melhorar a resistência
a oxidação dos aços. Porem só apresentam essa melhoria ao
material se forem adicionadores teores até 2%.

18. Molibdênio
A adição desse elemento de liga tem como previsão
aumentar a resistência a fluência no sentido de reduzir os
volumes de limite de resistência à tração e limite de
escoamento.

19. • Em menor teor são utilizados elementos como: Vanádio,
Tungstênio, Titânio, Nióbio. Também para aumentar a
resistência a fluência.
• A razão pela qual os elementos de liga mencionados
melhoram a resistência á fluência dos aços não está ainda
inteiramente lucida

20. 3. TIPOS DEAÇOS RESISTENTES
AO CALOR
• Em algumas aplicações onde não importam a resistência á
oxidação e a corrosão, pode-se usar aço-carbono de baixo
teor de carbono (0,10-0,20%) até temperaturas da ordem
de 480-500ºC.

21. Como se vê, esses aços são todos de baixo carbono e baixo teor de
elementos de liga, com exceção do ultimo-AS-217C12, em que o
cromo se situa na faixa, 8,00-10,00% e que já pode ser considerado
aço refratário.

22. Tabela com os limites a tração, limite de escoamento e
alongamento mínimo em 50mm para aços “resistentes ao calor”
com baixo teor de elementos de liga

23. A forma segundo a qual esses aços podem ser produzidos
varia, como se nota abaixo:
• SA 106A, SA-106B- tubos de aço carbono sem costura;
• SA-285, SA -229 SA -302A, SA-533B2 e AS-517F-
chapas;
• SA -335P12- tubo de aço ferrítico para serviço a alta
temperatura;
• SA-217WC6- peças fundidas;
• SA-387Gr22 e SA-387Gr5- chapas;
• SA-217C12- peças fundidas.

24. Principais tipos de aços - Cromo resistentes
ao calor.

25. De acordo com o aumento do teor de Níquel nos aços – cromo tem-
se um aumento na resistência a corrosão como pode-se ver na
tabela abaixo.

26. Temperaturas máximas comparativas para operação de aços
resistentes ao calor sem excessiva oxidação.

27. Um maior teor de níquel e cromo permite a sua utilização a
temperaturas mais elevadas, da ordem de 1150ºC.

28. 4.AÇOS FUNDIDOS RESISTENTES
AO CALOR
• Fornos metalúrgicos
• Equipamento para refino de óleo
• Fornos de cimento
• Equipamento para usinas elétricas a gás
• Equipamento para fabricação de borracha sintética e
aplicações semelhantes.

29. Diversos tipos de aços podem ser agrupados nos seguintes
grupos:
• Aços-cromo: 10% a 30%; resistem à oxidação; baixa
resistência a altas temperaturas.
• Aços cromo-níquel: austenítico; 18% de cromo e 5% de
níquel; usados em condições oxidantes ou redutoras;
maior resistência e ductilidade que os aços-cromo;
• Aços-cromo-níquel, austenítico; 25% de Ni e 10% de Cr;
suportar tanto atmosferas oxidantes como redutores
(exceto quando apreciável quantidade de enxofre estiver
presente).

30. Em relação aos aços resistentes ao calor podem ser feitas
resumidamente, as seguintes generalizações:
• Granulação: Estrutura de granulação grosseira são mais
resistentes que do que as de granulação fina, ou seja, o
oposto do que ocorre à temperatura ambiental; Em
virtude da granulação, as estruturas fundidas são mais
resistentes que as trabalhadas.
Estruturas do tipo austenítico são mais resistentes que as do
tipo ferrítico;
• Maior durabilidade a uma temperatura elevada
geralmente resulta em ruptura com menor ductilidade;
• Rupturas a altas temperaturas são geralmente
intecristalinas, o contrario das rupturas através dos grãos
que ocorrem normalmente á temperatura ambiente;