Por que a precipitação de carbonetos de cromo em contorno de grão, de aços inoxidáveis, é prejudicial. Por que ocorre a corrosão em contorno de grão, neste caso, e quais as formas de combater este problema?
Passo 1
O enunciado pergunta por que a precipitação de carbonetos de cromo em contorno de grão em aços inoxidáveis é prejudicial, qual a origem da corrosão intergranular nesse caso e como combater o problema. O conteúdo envolve difusão de carbono, formação de carbonetos (
), zonas de depleção de cromo e passivação em aços inoxidáveis.
Passo 2
Em aços inoxidáveis do tipo austenítico (por ex. 304), quando o material é exposto a temperaturas entre aproximadamente
e
, o carbono em solução sólida tende a migrar para os contornos de grão, regiões de maior energia livre. Ali, ele reage com átomos de cromo para formar o carboneto
segundo a reação simplificada:
Essa precipitação localizada consome o cromo imediatamente adjacente aos contornos.
Passo 3
A formação de
cria nas vizinhanças do contorno uma zona empobrecida em cromo. Como a passivação dos aços inoxidáveis depende de um teor mínimo de cromo livre no aço (cerca de 10,5–12 % em massa), nas regiões deplecionadas esse teor cai abaixo do limite crítico e a camada passiva de óxido de cromo não se forma adequadamente. O resultado é ataque preferencial nessas regiões, caracterizando a corrosão intergranular.
Passo 4
Formas de combater a corrosão em contorno de grão por carbonetos de cromo:
- Reduzir o teor de carbono na liga para valores abaixo de
(graus “L”, como 304L), de modo a limitar a quantidade de carbonetos que podem precipitar. - Adotar aços estabilizados com titânio ou nióbio (por ex. 321, 347), que formam carbonetos destes elementos em vez de
, preservando o cromo em solução. - Fazer têmpera de solução, aquecendo a cerca de
para dissolver todos os carbonetos e em seguida resfriar rapidamente (“quench”), evitando nova precipitação. - No processo de soldagem, usar técnicas de baixa entrada de calor e resfriamento rápido ou aplicar tratamento pós-soldagem de solução, para impedir que a zona termicamente afetada permaneça tempo suficiente na faixa de sensibilização.
Resposta
A precipitação de
em contorno de grão é prejudicial porque empobrece localmente o cromo necessário à formação da camada passiva, gerando ataques intergranulares. A corrosão ocorre pela queda do teor de cromo abaixo do limite crítico nas zonas adjacentes, impedindo a passivação. Para combater, pode-se usar baixíssimo carbono (
), aços estabilizados (Ti, Nb), têmpera de solução com resfriamento rápido e cuidados térmicos em soldagem.