316 vs 317 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura frequentemente enfrentam a escolha entre os aços inoxidáveis 316 e 317 ao especificar componentes para ambientes corrosivos. O dilema da seleção geralmente equilibra resistência à corrosão versus custo, soldabilidade versus facilidade de fabricação, e disponibilidade versus desempenho sob condições de serviço. Ambas as ligas são aços inoxidáveis austeníticos com comportamento mecânico semelhante, mas são diferenciadas principalmente pela estratégia de liga — notavelmente a quantidade de molibdênio e níquel — que impulsiona as diferenças na resistência à corrosão por picotamento e fendas e influencia o preço.

A diferença prática mais importante é que o 317 contém uma quantidade maior de molibdênio (e geralmente um equilíbrio ligeiramente diferente de níquel/cromo) do que o 316; isso aumenta a resistência à corrosão localizada em ambientes agressivos de cloreto ou ácidos redutores. Como essas ligas são frequentemente usadas para funções semelhantes (bombas, válvulas, equipamentos de processo, tubulações), os engenheiros as comparam diretamente para determinar se o custo adicional de material para o 317 é justificado pelas condições de serviço.

1. Normas e Designações

Normas e designações comuns que cobrem os aços inoxidáveis 316 e 317 incluem: - ASTM / ASME: A240 / SA-240 (chapas, placas), A276 (barras), A312 (tubos) — ambas as ligas aparecem nas especificações ASTM em várias formas de produto. - UNS: 316 → UNS S31600 (e S31603 de baixo carbono para 316L), 317 → UNS S31700 (e S31703 para 317L). - EN: 316 geralmente corresponde a EN 1.4401 / 1.4404 (equivalentes 316L); 317 tem equivalentes EN na família 1.4440/1.4449 dependendo da variante. - JIS / GB: Normas nacionais correspondem a especificações químicas/físicas semelhantes para formas de produto.

Classificação: tanto o 316 quanto o 317 são aços inoxidáveis austeníticos (categoria inoxidável), não tratáveis termicamente por endurecimento convencional; não são aços carbono ou aços para ferramentas nem HSLA.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A tabela a seguir mostra intervalos de composição típicos para os aços inoxidáveis 316 e 317 padrão (não de baixo carbono L ou estabilizados). Os valores abaixo são apresentados como intervalos típicos usados em especificações comerciais; os limites exatos dependem da norma específica e da forma do produto.

Elemento	316 (típico, wt%)	317 (típico, wt%)
C	≤ 0.08	≤ 0.08
Mn	≤ 2.0	≤ 2.0
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
P	≤ 0.045	≤ 0.045
S	≤ 0.03	≤ 0.03
Cr	16.0–18.0	18.0–20.0
Ni	10.0–14.0	11.0–15.0
Mo	2.0–3.0	3.0–4.0
V	≈ 0	≈ 0
Nb	≈ 0 (exceto ligas estabilizadas)	≈ 0
Ti	≈ 0 (exceto ligas estabilizadas)	≈ 0
B	traço	traço
N	traço/≤0.11	traço/≤0.11

Como a liga afeta o desempenho: - O cromo (Cr) fornece resistência geral à corrosão e forma o filme de óxido passivo. - O níquel (Ni) estabiliza a fase austenítica e melhora a tenacidade e soldabilidade. - O molibdênio (Mo) aumenta significativamente a resistência ao picotamento e à corrosão por fendas em ambientes contendo cloreto e redutores. - O carbono influencia a sensibilização e a resistência a altas temperaturas; variantes de baixo carbono (L) são usadas para melhorar a soldabilidade e reduzir a precipitação de carbonetos. - Elementos menores e estabilizadores (Ti, Nb) são usados em ligas específicas para prevenir a sensibilização em estruturas soldadas.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura: - Tanto o 316 quanto o 317 são totalmente austeníticos após processamento padrão (estrutura cristalina cúbica de face centrada) e permanecem austeníticos à temperatura ambiente para composições típicas. - A presença de Ni e N aumenta a estabilidade da austenita; o Mo não altera o caráter austenítico básico, mas afeta a formação de precipitados e o comportamento de corrosão.

Resposta ao tratamento térmico: - Nem o 316 nem o 317 são endurecidos por tratamento térmico convencional de têmpera e revenimento; eles não são tratáveis termicamente no sentido de transformação martensítica. As propriedades mecânicas são definidas principalmente pelo trabalho a frio e recozimento em solução. - Rota de processamento típica: recozimento em solução a 1010–1150 °C (dependendo da norma) seguido de resfriamento rápido para manter uma matriz austenítica homogênea e dissolver carbonetos. - Sensibilização: exposição prolongada na faixa de 450–850 °C pode causar precipitação de carboneto de cromo nas fronteiras de grão (sensibilização), reduzindo a resistência à corrosão intergranular. O uso de ligas de baixo carbono (L) ou estabilizadas, ou o recozimento em solução adequado, mitiga isso. - O processamento termo-mecânico e o trabalho a frio aumentam a densidade de discordâncias e a resistência ao escoamento/tensão, enquanto reduzem a ductilidade. O endurecimento por trabalho é pronunciado para aços inoxidáveis austeníticos e deve ser considerado durante a conformação.

Normalização/resfriamento & revenimento: - Não aplicável como mecanismos de endurecimento — "normalização" no sentido ferrítico/pearlítico é irrelevante; o passo necessário é o recozimento em solução para restaurar a resistência à corrosão após a fabricação.

4. Propriedades Mecânicas

As duas ligas têm propriedades mecânicas amplamente semelhantes na condição recozida porque ambas são aços inoxidáveis austeníticos. O desempenho mecânico típico para produto recozido, fora de fábrica (chapas/barras/tubos) é resumido qualitativamente abaixo.

Propriedade	316 (recozido, típico)	317 (recozido, típico)
Resistência à tração (UTS)	~ faixa de 500 MPa (varia por produto)	Comparável a ligeiramente superior ao 316
Resistência ao escoamento (0.2% offset)	~200–300 MPa (depende da forma)	Semelhante; pode ser marginalmente maior
Alongamento (A%)	Alta ductilidade; tipicamente ≥ 40% em chapa	Comparável; excelente ductilidade
Tenacidade ao impacto	Excelente em temperatura ambiente e baixa temperatura	Comparável; austenita proporciona boa tenacidade
Dureza	Baixa a moderada (recozido macio)	Semelhante

Interpretação: - O 317 não é dramaticamente mais forte em termos mecânicos; a principal vantagem de desempenho do 317 sobre o 316 reside na resistência à corrosão, em vez da resistência mecânica. - O trabalho a frio aumenta a resistência em ambas as ligas, mas reduz a ductilidade e aumenta as tensões residuais; o recozimento final é usado conforme necessário para restaurar a conformabilidade e a resistência à corrosão.

5. Soldabilidade

Tanto o 316 quanto o 317 são facilmente soldáveis usando processos comuns (GTAW/TIG, GMAW/MIG, SMAW), e ambos têm variantes com baixo carbono (L) ou elementos estabilizadores para melhorar o desempenho à corrosão pós-solda.

Índices de soldabilidade úteis: - O equivalente de carbono para considerações de fissuração a quente e endurecimento pode ser estimado qualitativamente com fórmulas como: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ e o mais complexo $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - Interpretação: ambas as ligas têm baixo carbono e conteúdo moderado de níquel, proporcionando boa soldabilidade. O maior Mo no 317 aumenta ligeiramente a contribuição para $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ via o termo Cr+Mo, mas o efeito é modesto em comparação com elementos formadores de carbono ou ferrita.

Orientação prática: - Use 316L/317L para componentes soldados para reduzir o risco de sensibilização e corrosão intergranular. - O recozimento em solução pós-solda restaura o desempenho à corrosão quando prático; caso contrário, projete para alívio de tensões ou especifique ligas estabilizadas. - Seleção de metal de adição: combine ou use um metal de adição ligeiramente mais ligado para proteger contra corrosão localizada; consulte as especificações do procedimento de soldagem.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

Para ligas inoxidáveis (austeníticas) como 316 e 317, as principais considerações de desempenho à corrosão são corrosão geral, picotamento, corrosão por fendas e fissuração por corrosão sob tensão (SCC) em ambientes de cloreto.

Número Equivalente de Resistência ao Picotamento: - Para comparar a resistência à corrosão localizada, use PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Como o 317 geralmente contém mais Mo (e frequentemente um equilíbrio ligeiramente maior de Cr/Ni), seu PREN é maior que o do 316, indicando superior resistência ao picotamento e à corrosão por fendas em ambientes contendo cloreto e ácidos redutores.

Quando PREN e índices não são aplicáveis: - Para aços não inoxidáveis (não relevante aqui) ou para ambientes dominados por corrosão uniforme sob condições oxidantes, as taxas de corrosão geral e revestimentos (galvanização, pintura, revestimentos poliméricos) são as principais estratégias de proteção.

Implicação prática: - Escolha 317 onde o picotamento induzido por cloreto e a corrosão por fendas são preocupações primárias (por exemplo, serviços de cloreto concentrado, ácidos redutores agressivos). Para ambientes mais brandos ou onde o custo é crítico, o 316 geralmente oferece desempenho adequado.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Maquinabilidade: ambas as ligas são moderadamente usináveis em comparação com aços ferríticos/martensíticos; aços inoxidáveis austeníticos endurecem rapidamente, então as estratégias de usinagem enfatizam ferramentas de alta rigidez, carga de cavaco controlada e refrigerante generoso. O conteúdo ligeiramente maior de liga no 317 pode afetar modestamente o desgaste da ferramenta e as forças de corte.
• Conformabilidade: ambas exibem excelente ductilidade e conformabilidade na condição recozida; o trabalho a frio aumenta a resistência, mas aumenta o retorno elástico e o endurecimento por trabalho.
• Acabamento de superfície: ambas aceitam acabamentos de superfície comuns (polimento, passivação); a passivação após a fabricação ou acabamento de solda é recomendada para restaurar o desempenho à corrosão ideal.
• Conformação a frio e estampagem profunda: viável com ciclos de recozimento adequados e seleção de ferramentas; o 316 é amplamente utilizado em oficinas de fabricação para componentes formados; o 317 se comporta de maneira semelhante, mas pode exigir parâmetros de processo ligeiramente diferentes para o mesmo acabamento de superfície.

8. Aplicações Típicas

316 — Usos Típicos	317 — Usos Típicos
Conexões marinhas, eixos de bomba, eixos de hélice, ferragens de convés	Equipamentos de processo químico expostos a cloretos e ácidos redutores
Equipamentos de processamento de alimentos e farmacêuticos (superfícies higiênicas)	Tubulações de transporte químico, tanques e trocadores de calor em meios agressivos
Trocadores de calor e condensadores	Tanques de decapagem, sistemas de recuperação de ácido e serviços de salmoura concentrada
Aplicações arquitetônicas em ambientes costeiros (exposição moderada)	Ambientes onde maior resistência ao picotamento é necessária (maior desafio de cloreto/austenítico)

Racional de seleção: - Escolha 316 quando a resistência geral à corrosão, conformabilidade e custo-efetividade forem prioridades e o ambiente for moderadamente corrosivo. - Escolha 317 quando o risco de corrosão localizada (picotamento/fenda) estiver elevado e o conteúdo extra de molibdênio fornecer a vida útil necessária.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: o 317 é geralmente mais caro que o 316 devido ao maior conteúdo de molibdênio e frequentemente maior conteúdo de níquel. O Mo é um elemento de liga relativamente caro, então a diferença de preço pode ser significativa dependendo dos preços de mercado para Ni e Mo.
• Disponibilidade: o 316 é uma das ligas austeníticas mais comumente estocadas e está amplamente disponível em chapa, placa, barra, tubo e conexões. O 317 também está disponível, mas pode ser menos comumente estocado em algumas regiões e formas de produto; os prazos de entrega e as quantidades mínimas de pedido podem ser maiores para formas especializadas.

Conselhos de aquisição: - Avalie o custo do ciclo de vida: um custo inicial de material mais alto para o 317 pode ser justificado se o tempo de inatividade, vazamentos relacionados à corrosão ou custos de substituição forem reduzidos. - Para fabricação soldada, garanta a disponibilidade de metais de adição correspondentes e considere especificar variantes L (baixo carbono) se a corrosão da solda for uma preocupação.

10. Resumo e Recomendação

Classe	Soldabilidade	Resistência–Tenacidade	Custo
316	Excelente (melhorado com 316L)	Boa ductilidade & tenacidade; resistências recozidas típicas	Custo mais baixo; amplamente disponível
317	Muito boa (317L para trabalho soldado)	Propriedades mecânicas semelhantes; resistência marginalmente maior possível	Custo mais alto; melhor resistência à corrosão localizada

Recomendações: - Escolha 316 se: - O serviço envolve exposição moderada à corrosão (splash marinho, alimentos/fármacos, serviço químico geral) e custo ou disponibilidade é uma prioridade. - A fabricação requer ampla disponibilidade de material e soldabilidade comprovada; considere 316L para soldagem extensiva. - Escolha 317 se: - O ambiente inclui concentrações mais altas de cloreto, ácidos redutores ou um alto risco de corrosão por picotamento/fenda e um maior conteúdo de molibdênio é necessário para estender a vida útil. - A análise de custo do ciclo de vida favorece o investimento inicial em liga para evitar falhas prematuras por corrosão.

Nota final: Sempre combine a seleção de material ao ambiente químico específico, temperatura, carga mecânica e restrições de fabricação. Quando em dúvida, consulte dados de testes de corrosão (imersão em laboratório, testes cíclicos de picotamento) para as condições de serviço pretendidas e envolva especialistas em materiais para confirmar a seleção da liga e os procedimentos de soldagem/fabricação.