Bobinas de aço inoxidável laminadas a frio, ligas 304/304L/304H, corte em tiras sem rebarbas

As tiras de aço inoxidável são materiais essenciais em várias indústrias devido à sua resistência à corrosão, conformabilidade e resistência mecânica. Entre os graus mais amplamente utilizados estão as tiras de aço inoxidável 304, 304L e 304H, que pertencem à família austenítica da série 300. Embora compartilhem uma base química comum de cromo (Cr) e níquel (Ni), seu teor de carbono distinto e as propriedades resultantes as tornam adequadas para diferentes aplicações. Este guia explora suas principais diferenças, composições químicas, propriedades mecânicas e usos no mundo real, ajudando você a fazer uma escolha informada para suas necessidades industriais.​

Quais são as tiras de aço inoxidável 304, 304L e 304H?​

Esses graus fazem parte da categoria de aço inoxidável austenítico, caracterizada por uma estrutura cristalina cúbica de face centrada que oferece excelente ductilidade e propriedades não magnéticas (em seu estado recozido). O principal diferenciador entre eles é o teor de carbono, que impacta significativamente em:​

• Resistência à corrosão (especialmente em componentes soldados)​

• Resistência a altas temperaturas e resistência à fluência​

• Soldabilidade e suscetibilidade à sensibilização​

• Propriedades mecânicas como resistência à tração e dureza​

Principais diferenças: composição química​

A tabela abaixo descreve as composições químicas especificadas pela ASTM (por porcentagem em peso) dos três graus:​

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Principais conclusões da composição química:​

• Teor de carbono: o diferenciador mais crítico.​

• 304L tem carbono ultrabaixo (≤ 0,03%) para evitar a sensibilização durante a soldagem.​

• 304H tem carbono mais alto (0,04–0,10%) para aumentar a resistência a altas temperaturas.​

• Cromo e Níquel: fornecem formação de filme passivo para resistência à corrosão. Todos os graus mantêm proporções semelhantes de Cr/Ni, garantindo resistência básica à corrosão, mas o baixo carbono do 304L aumenta a resistência em juntas soldadas.​

Comparação de propriedades mecânicas​

Abaixo está uma análise de suas propriedades mecânicas na condição recozida:​

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Observações principais:​

• Resistência: 304H oferece resistência à tração e limite de escoamento ligeiramente maiores do que 304L devido ao seu maior teor de carbono, enquanto 304 fica entre os dois.​

• Ductilidade: Todos os graus têm excelente alongamento (>40%), tornando-os altamente conformáveis para operações de estampagem, laminação ou dobra.​

• Desempenho em altas temperaturas: O teor de carbono do 304H melhora a resistência à fluência em temperaturas acima de 500°C, tornando-o ideal para aplicações em altas temperaturas.​

Resistência à corrosão: como eles diferem​

Todos os três graus exibem excelente resistência à corrosão em ambientes neutros ou ligeiramente corrosivos (por exemplo, exposição atmosférica, água ou ácidos não oxidantes). No entanto, seu desempenho varia em cenários específicos:​

1. Juntas soldadas e sensibilização​

• 304: Resistência moderada. O alto carbono (≤ 0,08%) pode levar à precipitação de carboneto de cromo (sensibilização) nos limites dos grãos durante a soldagem, reduzindo a resistência à corrosão na zona afetada pelo calor (ZAC).​

• 304L: Resistência superior. O baixo carbono (≤ 0,03%) minimiza a formação de carboneto, tornando-o "resistente à sensibilização" sem tratamento térmico pós-soldagem. Crítico para estruturas soldadas em ambientes corrosivos.​

• 304H: Semelhante ao 304. O carbono mais alto aumenta o risco de sensibilização, portanto, o tratamento térmico pós-soldagem pode ser necessário para aplicações sensíveis à corrosão.​

2. Ambientes ácidos e cloretos​

• Todos os graus lutam em cloretos fortes (por exemplo, água do mar) ou ácidos concentrados (por exemplo, ácido sulfúrico). No entanto, o baixo carbono do 304L oferece resistência marginalmente melhor em componentes soldados expostos a esses meios.​

3. Atmosferas oxidantes​

• 304H se destaca aqui. Seu carbono mais alto estabiliza a estrutura austenítica em altas temperaturas, mantendo a resistência em ambientes oxidantes como fornos ou sistemas de caldeiras.​

Soldabilidade e fabricação​

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Desempenho em altas temperaturas​

Quando escolher 304H?​

• Temperatura de serviço: 304H foi projetado para uso contínuo a 500–870°C, onde seu maior teor de carbono melhora a resistência à ruptura por fluência e resistência à oxidação.​

• Aplicações: Peças de fornos, trocadores de calor, tubulações de vapor e sistemas de exaustão automotivos que experimentam altas temperaturas prolongadas.​

Limitações de 304 e 304L em altas temperaturas​

• 304 é adequado até 425°C para aplicações não críticas, enquanto o baixo carbono do 304L reduz sua resistência em altas temperaturas, tornando-o menos ideal para serviço em altas temperaturas em comparação com 304H.​

Aplicações comuns por grau​

1. Tira de aço inoxidável 304​

• Indústria de alimentos e bebidas: correias transportadoras, equipamentos de processamento e tanques de armazenamento (devido à não toxicidade e fácil limpeza).​

• Arquitetura: acabamentos decorativos, painéis de fachada e telhados (resistência às intempéries).​

• Fabricação geral: molas, suportes e componentes estampados (excelente conformabilidade).​

2. Tira de aço inoxidável 304L​

• Estruturas soldadas: tanques químicos, reatores farmacêuticos e aplicações marítimas (onde as juntas soldadas devem resistir à corrosão).​

• Dispositivos médicos: instrumentos cirúrgicos e componentes implantáveis (baixo carbono reduz o risco de corrosão em fluidos corporais).​

• Sistemas de alta pureza: fabricação de semicondutores e engarrafamento de bebidas (formação mínima de carboneto garante limpeza).​

3. Tira de aço inoxidável 304H​

• Geração de energia: tubos de caldeiras, superaquecedores e revestimentos de fornos (resistência a altas temperaturas).​

• Automotivo: coletores de escape e conversores catalíticos (suporta ciclos térmicos).​

• Aeroespacial: componentes não críticos de alta temperatura (por exemplo, suportes de motor em funções não estruturais).​

Como escolher o grau certo?​

• Ambiente de corrosão:​

• Ambientes leves: 304 é econômico.​

• Componentes soldados em meios corrosivos: 304L (sem risco de sensibilização).​

• Uso em altas temperaturas não soldado: 304H.​

• Requisitos de temperatura:​

• Abaixo de 425°C: 304 ou 304L (304L para peças soldadas).​

• 425–870°C: 304H (prioriza a resistência à fluência).​

• Necessidades de fabricação:​

• Soldagem complexa: 304L para processamento sem problemas.​

• Formação em altas temperaturas: 304H para resistência retida durante o trabalho a quente.​

• Considerações de custo:​

• 304 é o mais econômico, 304L é ligeiramente mais caro (devido ao processamento de baixo carbono) e 304H é o mais caro (tratamento térmico especializado necessário).​

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