Certa vez, um gerente de compras de uma empresa de equipamentos para alimentos me disse que há 8 anos eles especificavam 316 em todas as peças de aço inoxidável porque "é isso que sempre usamos". Quando auditamos a lista técnica, cerca de 60% dessas peças poderiam ser 304 – suportes, placas de montagem, tampas, proteções. A mudança teria economizado cerca de US$ 85 mil por ano apenas em custos de materiais. Eles estavam pagando um prêmio de 25 a 30% pela resistência à corrosão que não precisavam em peças que nunca sofreram uma gota de água salgada ou cloreto.

Isso acontece o tempo todo. Os engenheiros usam como padrão 316 porque soa melhor. “316 é de qualidade marítima, certo? Então deve ser melhor.” Sim, é melhor resistir aos cloretos. Não, não é melhor em tudo. É mais fraco em certos aspectos, mais difícil de usinar e mais caro. Se a sua peça for um suporte que segura um motor em uma esteira interna, o 316 é um desperdício de dinheiro.

Então aqui está o detalhamento real, do chão de fábrica.

Tanto o 304 quanto o 316 são aços inoxidáveis ​​austeníticos, o que significa que não são magnéticos (principalmente - o trabalho a frio pode torná-los ligeiramente magnéticos) e não podem ser endurecidos por tratamento térmico. A principal diferença é o molibdênio.

304 contém cerca de 18% de cromo e 8% de níquel. É isso. O cromo forma uma camada passiva de óxido na superfície que evita a ferrugem em ambientes normais – ar, água, produtos químicos suaves. Funciona muito bem até você introduzir cloretos (sal, água sanitária, produtos químicos para piscina, água do mar). Os cloretos atacam a camada passiva, criando corrosão localizada que se parece com pequenos furos na superfície, mas pode penetrar profundamente no material.

316 adiciona 2-3% de molibdênio à mistura. O molibdênio melhora significativamente a resistência à corrosão por pites e à corrosão em frestas em ambientes de cloreto. Isso não torna o aço "mais forte" no sentido tradicional - na verdade, o 316 tem um limite de escoamento ligeiramente inferior ao do 304 (cerca de 205 MPa vs 215 MPa). O que isso faz é tornar a camada de óxido passiva mais estável e autocurativa na presença de cloretos.

Há também o 316L, que é a versão de baixo carbono (0,03% de carbono máximo vs 0,08% para o 316 padrão). O menor teor de carbono evita a sensibilização – precipitação de carboneto de cromo nos limites dos grãos durante a soldagem – que pode causar corrosão intergranular perto das soldas. Se sua peça 316 for soldada e exposta a um ambiente corrosivo, use 316L.

Do ponto de vista da usinagem, 304 e 316 se comportam de maneira diferente o suficiente para fazer diferença.

304 cortes mais limpos. Possui melhores características de quebra de cavacos, menor tendência de endurecimento e a vida útil da ferramenta é cerca de 20-30% maior em comparação com 316 em parâmetros de corte equivalentes. Operamos o 304 em velocidades superficiais de 80-120 m/min com ferramentas de metal duro e refrigerante de inundação. O acabamento superficial é consistente, os cavacos quebram de forma confiável e não obtemos muitas arestas postiças nas ferramentas.

316 é mais difícil de usinar. O molibdênio e o teor ligeiramente mais alto de níquel o tornam mais pegajoso e mais propenso ao endurecimento por trabalho. A vida útil da ferramenta cai cerca de 20-30% em comparação com a 304. Operamos a 316 em velocidades de superfície ligeiramente mais baixas (70-100 m/min) e usamos pastilhas mais afiadas com um ângulo de saída mais positivo para reduzir as forças de corte. O escoamento de cavacos é mais crítico com 316 - cavacos longos e fibrosos são comuns e podem envolver a ferramenta ou a peça de trabalho se você não tomar cuidado.

A diferença de custo aumenta rapidamente na produção. O estoque de barras 316 custa 25-30% mais por quilograma do que 304. Combinado com a vida útil da ferramenta 20-30% menor e velocidades de usinagem um pouco mais lentas, o custo total de uma peça 316 é normalmente 30-40% maior do que a mesma peça em 304. Em uma série de 5.000 corpos de válvulas, isso é dinheiro de verdade.

A maioria das aplicações industriais internas. Se a sua peça não vê cloretos e não opera acima de 200°C continuamente, 304 é quase sempre a melhor escolha.

O manuseio de água (água potável, água deionizada, a maioria das águas de processos industriais) é adequado para 304. Equipamentos de processamento de alimentos que são lavados com detergentes neutros - 304 lidam com isso o dia todo. Suportes estruturais internos, ferramentas de montagem, painéis de gabinete, tampas, proteções - 304 é perfeitamente adequado e significativamente mais barato.

Usinamos muitos corpos de válvulas 304, carcaças de bombas e conexões para sistemas de fluidos industriais em geral. Essas peças contêm água, vapor, ar, óleo hidráulico - nenhum dos quais contém cloretos suficientes para ameaçar a resistência à corrosão do 304. Usar 316 nessas peças acrescentaria custos com benefício zero de desempenho.

Uma coisa a observar: alguns produtos químicos de limpeza contêm cloretos. Se suas peças 304 forem limpas com soluções de alvejante ou ácido clorídrico, você poderá ver manchas ou corrosão na superfície com o tempo. Mude para produtos de limpeza sem cloreto ou especifique 316.

Água salgada. Este é o grande problema. Ambientes marinhos, instalações costeiras, plataformas offshore, usinas de dessalinização – em qualquer lugar onde o sal esteja presente em quantidades significativas, 316 é o mínimo que você deve especificar. E mesmo assim, o 316 tem seus limites na água do mar – para imersão contínua, alguns engenheiros preferem o 317L ou os graus duplex.

Processamento químico com cloretos ou ácidos fortes. Fabricação farmacêutica. Processamento de alimentos onde o equipamento passa por limpeza regular com desinfetantes contendo cloreto. Equipamento para piscina. Processamento de celulose e papel. Qualquer ambiente onde a temperatura exceda 200C na presença de meios corrosivos.

Tivemos um cliente fabricando carcaças de bombas para um sistema de resfriamento de água do mar. Eles inicialmente especificaram 304 para economizar dinheiro. O primeiro lote corroeu em 8 meses. Mudou para 316 e as mesmas caixas duraram mais de 5 anos. Isso representa um prêmio de material de US$ 15.000 que economizou um ciclo de substituição de US$ 45.000. Às vezes, a opção cara é mais barata.

Faça a si mesmo três perguntas:

1. Esta parte verá cloretos? Água salgada, água sanitária, ácido clorídrico, produtos químicos para piscinas, atmosfera marinha. Se sim, use 316. Se não, 304 provavelmente está bom.

2. Esta peça será soldada e exposta à corrosão? Se sim, considere 316L para evitar a deterioração da solda. Se estiver soldado, mas apresentar apenas condições amenas, 304L está bom.

3. O prêmio de custo é justificado? Para uma faixa de US$ 50 que economiza US$ 15 usando 304, a economia de 30% é de US$ 15. Para uma carcaça de bomba de US$ 5.000, o prêmio para 316 é de US$ 1.500. Calcule o custo do risco de uma falha por corrosão (substituição, tempo de inatividade, garantia) em relação ao prêmio do material. Em peças críticas para a segurança ou com alto custo de inatividade, o 316 quase sempre vale a pena.

Não deixe ninguém lhe dizer que 316 é “melhor” sem perguntar: melhor em quê? Porque em termos de usinabilidade, custo e resistência geral à corrosão interna, 304 é a melhor escolha. 316 é melhor em exatamente uma coisa: sobreviver em ambientes com cloreto. Use a ferramenta certa para o trabalho.

Aqui está algo que a maioria dos engenheiros ignora. O maior fator na resistência à corrosão do aço inoxidável não é o tipo escolhido - é como você trata a superfície após a usinagem.

A usinagem destrói a camada passiva de óxido de cromo. Cada corte, cada furação, cada operação de rosqueamento deixa o aço descoberto exposto. Se você usinar uma peça 316 e enviá-la sem passivação, as superfícies usinadas serão, na verdade, MAIS vulneráveis ​​à corrosão do que o acabamento original da usinagem. O processo de passivação (banho de ácido nítrico ou ácido cítrico conforme ASTM A967) remove o ferro livre da superfície e permite que a camada de óxido de cromo se reforme uniformemente.

Passivamos todas as peças de aço inoxidável antes do envio. Acrescenta 1 a 2 dias ao prazo de entrega e um pequeno custo por peça, mas é a diferença entre uma peça que dura 5 anos e uma peça que começa a enferrujar em 6 meses. Para serviços marítimos ou químicos, também recomendamos o eletropolimento, que vai além da passivação, removendo na verdade uma fina camada de material de superfície (10-20 mícrons) para deixar uma superfície microscopicamente lisa e enriquecida com cromo.