O que é fluência e quais os requisitos recomendados para aços resistentes ao calor?
Passo 1
O enunciado pede que a gente explique o que é fluência (creep) e, em seguida, liste os requisitos recomendados para aços resistentes ao calor. O conteúdo envolve fenômenos de deformação a alta temperatura e critérios de projeto e seleção de ligas ferrosas para serviço contínuo em temperaturas elevadas.
Passo 2
Fluência é a deformação plástica lenta, acumulativa e irreversível que um material sofre quando submetido a uma tensão constante por longos períodos em temperatura elevada (tipicamente acima de
vezes a temperatura de fusão em escala Kelvin). Em aços, esse processo ocorre em três estágios – primário (taxa de deformação decrescente), secundário (taxa quase constante) e terciário (aceleração até a ruptura) – e leva ao eventual colapso do componente se não for controlado.
O mecanismo fundamental de fluência em aços envolve
escorregamento e difusão de vacâncias nos contornos de grão e pelo interior dos grãos,
precipitação e dissolução de carbetos e nitretos que influenciam a resistência ao escorregamento,
e coalescência de cavidades (núcleos de trincas) nos contornos de grão durante a fase terciária.
Por isso, controlar o tamanho de grão e a distribuição de fases e precipitados é crucial.
O mecanismo fundamental de fluência em aços envolve
Por isso, controlar o tamanho de grão e a distribuição de fases e precipitados é crucial.
Passo 3
Requisitos químicos para aços resistentes ao calor
teor de carbono reduzido (<
%) para minimizar a formação de carbonetos excessivos que fragilizem a matriz;
cromo em geral entre
% e
% para formar escala protetora de C
e resistência à oxidação;
molibdênio e vanádio (
%–
%) para endurecimento por precipitação de carbetos (MoC, VC) estabilizando a microestrutura;
silício e alumínio (
%–
%) auxiliam na formação de óxidos protetores e na inibição de crescimento excessivo de grão;
baixo teor de impurezas (P
%, S
%, N controlado) para evitar fragilização por segregação nos contornos de grão.
Passo 4
Requisitos estruturais, físicos e mecânicos
microestrutura martensítica ou ferrítico-martensítica fina e homogênea, com grãos estáveis mesmo após exposição prolongada;
elevada resistência à fluência a serviço (por exemplo, resistência à ruptura por fluência
X MPa a
C por
h, conforme norma);
boa tenacidade a quente e à temperatura ambiente (alongamento e redução de área adequados);
coeficiente de expansão térmica moderado e condutividade térmica suficiente para evitar gradientes de temperatura excessivos;
excelente resistência à oxidação e corrosão em gases de combustão;
soldabilidade satisfatória para permitir reparos e montagem sem degradação da zona termicamente afetada.
Resposta
Fluência é a deformação plástica lenta e irreversível que ocorre em materiais submetidos a tensão constante em altas temperaturas, manifestando-se em três estágios (primário, secundário e terciário). Para aços resistentes ao calor, recomenda-se:
– composição química com baixo carbono e adições de Cr ( %–
%), Mo e V para endurecimento por precipitação, Si e Al para formação de óxidos protetores, e impurezas minimizadas;
– microestrutura martensítica/ferrítico-martensítica estável com grão fino;
– alta resistência à fluência (ruptura por fluência conforme normas, ex. h a
C), boa tenacidade e soldabilidade;
– resistência à oxidação e coeficientes térmicos controlados.
– composição química com baixo carbono e adições de Cr (
– microestrutura martensítica/ferrítico-martensítica estável com grão fino;
– alta resistência à fluência (ruptura por fluência conforme normas, ex.
– resistência à oxidação e coeficientes térmicos controlados.