Conhecido pela sua resistência à corrosão e pela ampla gama de utilizações no manuseamento de alimentos, talheres e muitas outras aplicações, o aço inoxidável é um dos metais mais populares em uso atualmente. As dezenas de variantes de ligas tornam a soldadura do aço inoxidável mais complexa do que a do aço carbono tradicional. No entanto, embora as ligas inoxidáveis já tenham sido consideradas um grande desafio para a soldadura, hoje são descritas como “diferentes” em vez de “difíceis” entre a maioria dos soldadores.
Os aços inoxidáveis são aços de alta liga contendo, no mínimo, 10,5% de crómio. Além disso, geralmente são ligados a outros elementos para melhorar a resistência ao calor, as propriedades mecânicas e as características de fabrico. Estes elementos de liga também modificam e influenciam a soldabilidade do aço inoxidável.
Para soldar inox com sucesso, é importante conhecer os diversos tipos de inox e as suas propriedades. Eles são divididos em cinco tipos principais: ferríticos, martensíticos, endurecidos por precipitação, duplex e austeníticos.
Tipos de aço inoxidável
Austenítico
Oferecemos: 301, 302, 303, 304, 316, 321, 347, N50 e N60. Esta classe de aço inoxidável é altamente resistente à corrosão, forte e altamente moldável. No entanto, é propensa a fissuras por tensão. Estes são considerados os aços inoxidáveis mais facilmente soldáveis. Não há necessidade de tratamento térmico pré ou pós-soldadura. As ligas austeníticas são normalmente soldadas com cargas de composição correspondente ao material de base. Existem algumas exceções; a carga 308 é usada para as ligas 302 e 304, e a carga tipo 347 é usada para as ligas 321.
Ferrítico
Oferecemos: 430. Todas as ligas ferríticas pertencem às famílias 400, mas nem todas as ligas 400 são ferríticas. Estas ligas têm menor ductilidade, são mais frágeis, propensas a fissuras a quente e possuem menor resistência à corrosão do que os graus austeníticos. Contudo, oferecem maior resistência à corrosão sob tensão. Este tipo é geralmente considerado de baixa soldabilidade porque em altas temperaturas sofre rápido crescimento de grão. Isto leva a zonas frágeis e afetadas pelo calor. Se ligas ferríticas estiverem a ser soldadas, isso será feito em secções com menos de 6 mm de espessura. Qualquer perda de resistência é insignificante numa peça tão fina. Ao soldar aço inoxidável ferrítico, devem ser usados metais de adição que correspondam ou excedam o nível de crómio da liga base. 409 e 430 são comumente usados como enchimentos e os tipos austeníticos 309 e 312 são para juntas diferentes.
Martensítico
Oferecemos: 410, 420, 440. As séries 400 e 500 constituem as classes martensíticas. Estas ligas têm maior resistência, resistência ao desgaste e resistência à fadiga do que as classes austeníticas e ferríticas, mas são menos resistentes à corrosão. Esta classe torna-se dura e quebradiça após o arrefecimento, tornando-a um excelente material para resistência ao desgaste, mas mais difícil de soldar, pois tende a fissurar durante o arrefecimento. No entanto, o aço inoxidável martensítico pode ser soldado com precauções cuidadosas. Os metais de adição geralmente devem corresponder ao teor de crómio e carbono do metal martensítico base. O enchimento tipo 410 é usado para soldar aços dos tipos 402, 410, 414 e 420. Os tipos austeníticos 308, 309 e 310 também são usados para soldar aços martensíticos entre si ou com metais diferentes.
Endurecimento por precipitação
Oferecemos: 455, 13-8, 15-5, 17-4. Os aços inoxidáveis endurecidos por precipitação contêm crómio e níquel. Estes metais fornecem uma combinação das propriedades dos graus martensíticos e austeníticos. Podem ser endurecidos através de tratamento térmico a níveis comparáveis aos aços martensíticos, ao mesmo tempo que são resistentes à corrosão como os aços austeníticos. Os aços PH podem ser facilmente soldados usando procedimentos semelhantes aos dos aços inoxidáveis da série 300. O grau 17-4 é comumente soldado com enchimento 17-7 e pode ser soldado sem pré-aquecimento. Tal como acontece com muitas outras ligas, alcançar as mesmas propriedades mecânicas na solda e no material original é difícil para os aços PH. Mesmo ao utilizar enchimento correspondente, é necessária uma preparação cuidadosa. O tratamento térmico após a soldadura pode ser usado para ajudar a solda a obter características semelhantes ao metal original.
Dúplex
Os aços inoxidáveis duplex são “duplex” porque possuem uma microestrutura bifásica, contendo grãos de aço inoxidável ferrítico e austenítico. Estes aços têm tenacidade e ductilidade significativamente melhores do que os graus ferríticos. No entanto, não atingem os excelentes valores dos graus austeníticos, embora partilhem uma resistência à corrosão comparável aos aços austeníticos. Os aços duplex modernos são facilmente soldáveis, mas o procedimento para manter a faixa de entrada de calor deve ser rigorosamente seguido. Devido à complexa composição química do material, o excesso de calor também afeta negativamente o aço inoxidável duplex. Da mesma forma, selecionar um metal de adição é um pouco mais desafiante. Muitos tipos de metais base duplex inoxidáveis não estão disponíveis como metais de adição, devido ao facto de que o metal de adição arrefece muito mais rapidamente do que o metal base.
Preparando-se para soldar
Como em qualquer tipo de soldadura, é importante limpar o aço inoxidável antes de soldá-lo. O que pode não perceber é o quão sensível o aço inoxidável é à presença de qualquer aço carbono. Certifique-se de que todas as ferramentas usadas para limpar o aço inoxidável sejam usadas apenas para limpar este tipo de aço. Por exemplo, se utilizar uma escova de aço inoxidável para limpar aço carbono, não a use novamente em aço inoxidável. O mesmo se aplica aos martelos e pinças de aço inoxidável. Vestígios de aço carbono podem ser transferidos para o aço inoxidável, causando ferrugem. Da mesma forma, rebarbar aço carbono próximo ao aço inoxidável pode resultar em problemas. O pó de aço carbono suspenso no ar pode assentar sobre o aço inoxidável próximo e causar ferrugem. Por isso, é uma boa ideia manter as áreas de trabalho de aço carbono e de aço inoxidável separadas.
Processos
O procedimento para soldar aço inoxidável não é muito diferente do procedimento para soldar aço carbono. A maior parte do aço inoxidável pode ser unido por meio de vários tipos de soldadura. Para ajudá-lo a encontrar o melhor para o seu material, aqui está uma análise das classificações de soldabilidade do aço inoxidável e outras propriedades de fabrico para cada tipo de aço inoxidável.
Características e propriedades dos aços inoxidáveis
Defeitos comuns de solda inoxidável
Compreender os defeitos comuns durante a soldadura é o primeiro passo para evitá-los. A soldadura de aço inoxidável não é muito diferente da exigida na soldadura de aço carbono padrão, com algumas exceções. Primeiro, deve ter mais cuidado e controlo em relação ao aquecimento e arrefecimento do aço inoxidável. Em segundo lugar, é importante combinar adequadamente os metais de adição com o material a ser soldado.
Rachadura
A imperfeição de soldadura mais comum no aço inoxidável são as fissuras. Mesmo os aços inoxidáveis austeníticos, os mais facilmente soldados de todos os aços inoxidáveis, apresentam risco de fissuras. Isso ocorre porque os aços austeníticos não possuem ferrite, que dissolve impurezas prejudiciais que resultam em fissuras. Para evitar fissuras nestes metais, especialmente em estruturas totalmente austeníticas, a escolha de uma carga contendo ferrite é altamente recomendada. Os aços inoxidáveis ferríticos, por outro lado, podem fissurar durante o processo de soldadura devido ao crescimento excessivo dos grãos, o que leva a uma baixa tenacidade na zona afetada pelo calor. Ao soldar secções finas, não são necessárias precauções especiais. Em materiais mais espessos ou juntas altamente restritas, no entanto, o uso de uma baixa entrada de calor pode minimizar o tamanho da zona de grão grosso e reduzir a sensibilidade à fissuração. Da mesma forma, o uso de uma carga austenítica pode ajudar a produzir um metal de solda mais tenaz. Os aços martensíticos são muito propensos a fissuras a frio devido ao hidrogénio, o que também ocorre com aços de baixa permeabilidade. O risco de fissuras geralmente aumenta com o teor de carbono. O risco de fissuras em aços inoxidáveis martensíticos pode ser mitigado utilizando um processo de soldadura com baixo teor de hidrogénio, como TIG ou MIG, ou usando cargas controladas por hidrogénio. Além disso, os tratamentos pré e pós-soldadura, especialmente para secções mais espessas e materiais com maior teor de carbono, ajudarão a endurecer a estrutura, permitirão que o hidrogénio se difunda do metal de solda e reduzirão o risco de fissuras.
