O que é o aço inoxidável Duplex?

O aço inoxidável duplex é um tipo especial de aço que recebeu esse nome devido à sua microestrutura de fase dupla: contém ambos Austenítico e Ferrítico fases, com cada fase cristalina compondo aproximadamente 50%. Esta microestrutura precisa é a base do alto desempenho do aço inoxidável duplex. A fase ferrítica proporciona alta resistência e resistência à fissuração por corrosão sob tensão, enquanto a fase austenítica garante excelente tenacidade e ductilidade. Esta combinação perfeita permite que o aço inoxidável duplex supere as limitações dos aços monofásicos, tornando-o um material que oferece força e resistência à corrosão.

Este artigo fornece uma visão geral abrangente das propriedades, tipos e aplicações do aço inoxidável duplex e aborda questões comuns.

Evolução histórica

As origens do aço inoxidável duplex podem ser rastreadas até a década de 1930 na Suécia, onde foi desenvolvido pela primeira vez para uso na indústria de papel sulfito para resistir à corrosão por cloreto. No entanto, sua aplicação permaneceu limitada devido às tecnologias de fundição da época. Só na década de 1970, com o amadurecimento da Descarbonetação com árgon e oxigénio (AOD) A tecnologia de fundição, que os investigadores conseguiram controlar com precisão o teor de carbono e azoto no aço. Esta descoberta estabilizou a proporção de austenite e ferrite, levando à produção e aplicação em larga escala de 2205A segunda geração de aços inoxidáveis duplex. O desenvolvimento subsequente dos aços inoxidáveis super duplex enriquecidos com azoto (tais como 2507) na década de 1980 expandiu ainda mais a sua utilização em ambientes ainda mais severos, tornando-os um material de alto desempenho indispensável na indústria moderna.

Microestrutura

É composto por fases cristalinas austeníticas e ferríticas, que se encontram normalmente dispostas em estruturas alternadas em forma de faixa ou de ilha. A fase austenítica tem uma estrutura cúbica centrada na face (FCC), enquanto a fase ferrítica tem uma estrutura cúbica centrada no corpo (BCC). Esta estrutura dupla combina as vantagens de ambas as fases cristalinas: os limites de grão da fase ferrítica podem efetivamente impedir a propagação de fissuras, proporcionando uma elevada resistência e resistência à fissuração por corrosão sob tensão. Ao mesmo tempo, a tenacidade e a ductilidade da fase austenítica garantem a fiabilidade do material durante o processamento e a utilização.

Composição

A tabela seguinte mostra a gama típica dos principais elementos de liga para os tipos duplex comuns.

Elemento de liga	2205 (padrão)	2507 (Super)	2101 (Lean)	32760 (Super)
Crómio (Cr)	22% – 23%	24% – 26%	21% – 22%	24% – 26%
Níquel (Ni)	4.5% – 6.5%	6% – 8%	1.5% – 2.5%	6% – 8%
Molibdénio (Mo)	3% – 3.5%	3% – 5%	0.1% – 0.8%	3% – 4%
Azoto (N)	0.14% – 0.20%	0.24% – 0.32%	0.20% – 0.25%	0.20% – 0.30%
Carbono (C)	≤0,030%	≤0,030%	≤0,030%	≤0,030%
Manganês (Mn)	≤2%	≤1.2%	4% – 6%	–
Silício (Si)	≤1%	≤0,8%	–	–
Fósforo (P)	≤0,03%	≤0,035%	–	–
Cobre (Cu)	–	–	0.1% – 0.8%	0.5% – 1.0%
Tungsténio (W)	–	–	–	0.5% – 1.0%

Desempenho

A estrutura única do aço inoxidável duplex confere-lhe um desempenho superior, tornando-o num material de eleição para aplicações exigentes. A tabela a seguir detalha as propriedades específicas dos tipos comuns de aço inoxidável duplex.

Imóveis	2205 (Standard Duplex)	2507 (Super Duplex)	2101 (Lean Duplex)	32760 (Super Duplex)
Resistência à tração	620 - 880 MPa	800 - 1000 MPa	600 - 850 MPa	780 - 950 MPa
Resistência ao escoamento	450 MPa mínimo	550 MPa mínimo	400 MPa mínimo	550 MPa mínimo
Resistência à corrosão	Excelente resistência à fissuração por picadas, fendas e fissuras por corrosão sob tensão em ambientes com cloretos.	Resistência extremamente elevada à fissuração por picadas, fendas e corrosão sob tensão. Superior ao 2205.	Comparável ao 304L em muitos ambientes, com uma resistência superior à fissuração por corrosão sob tensão.	Resistência excecional à corrosão e à erosão. Utilizado nos ambientes mais agressivos.
Resistência	Bom, especialmente a baixas temperaturas até -50°C.	Bom, com resistência à fragilização.	Ótimo.	Excelente.

Tipos de aço inoxidável duplex

O aço inoxidável duplex não é um material único, mas uma família de qualidades, que são classificadas em diferentes tipos com base no seu teor de liga e desempenho.

• Aço duplex magro: Estas qualidades reduzem o teor do caro níquel e compensam-no aumentando o manganês e o azoto para manter o desempenho. Um excelente exemplo é 2101que oferece uma solução rentável com boa resistência à corrosão, frequentemente utilizada em aplicações arquitectónicas e estruturais.
• Aço duplex standard: Representado por 2205O aço de corte é o tipo mais utilizado e equilibrado, proporcionando uma excelente combinação de força e resistência à corrosão. É a escolha ideal para a maioria dos cenários de aplicação.
• Aço Super Duplex: Graus como 2507 e 32760 contêm níveis mais elevados de crómio, molibdénio e azoto. Isto torna-os extremamente fortes e resistentes à corrosão. São especificamente concebidos para os ambientes mais agressivos, como a dessalinização da água do mar e meios altamente ácidos.

Notas

Os aços inoxidáveis duplex estão disponíveis em diferentes graus, dependendo da sua resistência à corrosão e níveis de força. Aqui estão alguns tipos comuns de aço inoxidável duplex e suas aplicações:

Grau	Nome comum	Propriedades principais	Aplicações típicas
2205	Aço duplex standard	Força equilibrada e resistência à corrosão	Petróleo e gás, engenharia química, engenharia naval
2507	Aço Super Duplex	Extremamente elevado resistência à corrosão	Dessalinização da água do mar, ambientes ácidos agressivos
2101	Aço duplex magro	Económica, boa resistência à corrosão	Construção, indústria ligeira
32760	Aço Super Duplex	Resistência extremamente elevada e resistência à corrosão	Equipamentos de alto mar, permutadores de calor

Problemas de soldadura

A soldadura do aço inoxidável duplex é mais complexa do que a soldadura dos aços inoxidáveis monofásicos. O principal desafio reside na manutenção do equilíbrio das fases austenítica e ferrítica na soldadura. Se o ciclo de calor da soldadura não for devidamente controlado, podem ocorrer os seguintes problemas:

• Desequilíbrio de fase: O calor da soldadura pode afetar o equilíbrio de fases no cordão de soldadura e na zona afetada pelo calor. Uma entrada excessiva de calor ou uma taxa de arrefecimento rápida pode levar a um teor ferrítico demasiado elevado, o que sacrifica a tenacidade e a resistência à corrosão do material.
• Formação de fases deletérias: A exposição prolongada a determinadas gamas de temperatura (por exemplo, entre 800°C e 950°C) pode causar a formação de fases intermetálicas frágeis, como a fase sigma (fase σ). Estas fases deletérias podem reduzir severamente a tenacidade, a ductilidade e a resistência à corrosão do material.

Por isso, a soldadura do aço inoxidável duplex requer um controlo rigoroso da entrada de calor, da temperatura de interpasse e da taxa de arrefecimento. A utilização de materiais de enchimento especializados que correspondam à composição do metal de base também é essencial para garantir que a junta de soldadura mantenha as suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão superiores.

Perguntas mais frequentes

Qual é a diferença entre o aço inoxidável duplex e o aço inoxidável 316?

• Aço inoxidável 316 é um aço inoxidável austenítico com força e resistência à corrosão moderadas, mas tem uma fraca resistência à fissuração por corrosão sob tensão.
• Aço inoxidável duplex (por exemplo, 2205) tem o dobro da resistência do 316 e oferece uma resistência muito melhor à fissuração por pite e à fissuração por corrosão sob tensão em ambientes de cloreto.

Qual é o equivalente ao aço inoxidável duplex 2205?

A nível internacional, o grau ASTM normalizado para 2205 é S32205. Os seus graus equivalentes noutros países incluem o 022Cr22Ni5Mo3N e da UE 1.4462.

O 304 é um aço inoxidável duplex?

Não, Aço inoxidável 304 é um aço inoxidável austenítico clássico, e a sua microestrutura é quase inteiramente composta pela fase austenítica.

Qual é o preço por quilograma do aço inoxidável duplex?

O preço do aço inoxidável duplex é geralmente superior do que os aços inoxidáveis comuns (como o 304 e o 316) porque a sua composição de liga contém elementos mais caros, como o crómio, o molibdénio e o níquel. O preço específico depende da qualidade, da oferta e da procura no mercado, da forma do produto (chapas, tubos, etc.) e do fornecedor.

Resumo

Com a sua combinação superior de propriedades, o aço inoxidável duplex oferece vantagens inigualáveis para enfrentar desafios industriais complexos e exigentes. Não se trata apenas de um material, mas de um testemunho do progresso da tecnologia de engenharia moderna. Quer esteja à procura de um material com elevada resistência e excelente resistência à corrosão ou o equilíbrio perfeito entre a relação custo-eficácia e o desempenho, o aço inoxidável duplex é uma escolha ideal que vale a pena considerar.

Se tiver alguma necessidade de aplicação para o aço inoxidável duplex ou se precisar de soluções personalizadas, não hesite em contactar-nos para apoio e serviço profissional!