Qual utilidade do diagrama de Schaeffler? Qual o significado do cromo equivalente e do níquel equivalente?

Passo 1

O enunciado pergunta sobre a utilidade do diagrama de Schaeffler e o significado dos equivalentes de cromo e níquel. Esse conteúdo faz parte da metalurgia física de aços inoxidáveis e ligas ferríticas/austêniticas. Para resolver, vamos (1) definir o que são os equivalentes de cromo e níquel e (2) mostrar como o diagrama de Schaeffler usa esses valores para prever a microestrutura.

Passo 2

Os equivalentes de cromo e níquel são formas de agrupar diferentes elementos de liga conforme seu efeito na estabilidade das fases ferrita (α) e austenita (γ). A fórmula clássica é:
\text{Cr}_\text{eq} = \%\mathrm{Cr} + \%\mathrm{Mo} + 1,5\,\%\mathrm{Si} + 0,5\,\%\mathrm{Nb} + \ldots
\text{Ni}_\text{eq} = \%\mathrm{Ni} + 30\,\%\mathrm{C} + 0,5\,\%\mathrm{Mn} + \ldots
Aqui, todo elemento que estabiliza a ferrita entra em \text{Cr}_\text{eq}, enquanto os estabilizadores de austenita entram em \text{Ni}_\text{eq}. Os coeficientes (1,5; 0,5; 30; etc.) refletem a força relativa de cada elemento em deslocar o equilíbrio de fases.

Passo 3

O diagrama de Schaeffler é um gráfico bidimensional de \text{Cr}_\text{eq} (eixo vertical) versus \text{Ni}_\text{eq} (eixo horizontal). Nele, zonas delimitadas indicam as microestruturas esperadas após solidificação ou soldagem (por exemplo, ferrit a+martensita, austenita, martensita). Assim, a partir da composição química de um aço inox (ou depósito de solda), calcula-se \text{Cr}_\text{eq} e \text{Ni}_\text{eq}, localiza-se o ponto no diagrama e prevê-se:
  • Fração relativa de ferrita e austenita.
  • Risco de trincas por fissuração na solidificação.
  • Propriedades mecânicas e de corrosão associadas à microestrutura resultante.

Resposta

A utilidade do diagrama de Schaeffler é prever de forma rápida a microestrutura final (fração de ferrita, austenita, martensita etc.) de aços inoxidáveis ou depósitos de solda com base na sua composição química.
O cromo equivalente \text{Cr}_\text{eq} agrupa os elementos que estabilizam a fase ferrita, enquanto o níquel equivalente \text{Ni}_\text{eq} agrupa os que estabilizam a fase austenita. Esses equivalentes permitem reduzir a composição complexa a dois parâmetros, facilitando a leitura direta da microestrutura no diagrama.

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