430 vs 446 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

O Tipo 430 e o Tipo 446 são duas ligas de aço inoxidável ferrítico comumente consideradas quando um projeto deve equilibrar resistência à corrosão, estabilidade térmica, conformabilidade e custo. As equipes de compras e engenharia frequentemente enfrentam um dilema de seleção: escolher a liga de menor custo, mais conformável, com resistência à corrosão adequada para ambientes leves, ou pagar um prêmio por maior cromo, resistência à corrosão em alta temperatura melhorada e maior vida útil em ambientes agressivos.

A principal distinção entre essas ligas é sua estratégia de liga dentro da família ferrítica: uma é um inoxidável ferrítico padrão e econômico com 16–18% de cromo (Tipo 430), enquanto a outra é um inoxidável ferrítico de alto cromo (Tipo 446) otimizado para oxidação em altas temperaturas e resistência aumentada a ambientes de alta cloreto ou de temperaturas mais elevadas. Essa diferença impulsiona sua seleção em chapas, placas, tubos e componentes fabricados.

1. Normas e Designações

• UNS: UNS S43000 (Tipo 430); UNS S44600 (Tipo 446)
• ASTM/ASME: Comumente especificado sob ASTM A240 / ASME SA-240 para aços inoxidáveis de produtos planos
• JIS: SUS430; SUS446 (designações JIS/SUS comuns usadas na Ásia)
• EN/ISO: Ambas as ligas aparecem na série EN/ISO 10088 e equivalentes nacionais (designações numéricas específicas da EN variam por país e forma de produto)
• GB: Normas nacionais chinesas listam equivalentes (normas de produto variam por forma e aplicação)

Classificação: Tanto o Tipo 430 quanto o Tipo 446 são aços inoxidáveis ferríticos (magnéticos, matriz cúbica de corpo centrado). Eles não são aços austeníticos, de ferramenta ou HSLA.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Elemento (wt%)	Tipo 430 (faixa típica)	Tipo 446 (faixa típica)
C	≤ 0.12	≤ 0.20–0.25
Mn	≤ 1.0	≤ 1.0
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
P	≤ 0.04	≤ 0.04
S	≤ 0.03	≤ 0.03
Cr	16.0–18.0	23.0–27.0
Ni	≤ 0.75	≤ 0.6
Mo	tipicamente 0	0–1.0 (algumas ligas incluem pequeno Mo)
V, Nb, Ti	geralmente traço ou nenhum	geralmente traço ou nenhum
N	muito baixo	muito baixo

Notas: - As faixas acima representam composições típicas para ligas comerciais ASTM/UNS na condição recozida. Os limites exatos dependem da especificação e do fornecedor. - O Tipo 430 é uma liga ferrítica de baixo custo com cromo moderado para resistência geral à corrosão e boa conformabilidade. - O Tipo 446 aumenta substancialmente o cromo (e às vezes adiciona pequeno molibdênio) para melhorar a resistência à oxidação, resistência a picotamento e fendas em altas temperaturas, e resistência a escamas em atmosferas carburizantes ou oxidantes.

Como a liga afeta as propriedades: - O cromo é o principal elemento para passividade (comportamento inoxidável); aumentar o Cr para a faixa de 23–27% resulta em melhor oxidação em alta temperatura e melhor resistência à corrosão localizada agressiva. - O carbono aumenta a resistência, mas pode promover a precipitação de carbonetos nas fronteiras de grão; em ferríticos isso pode influenciar o fluência e a ductilidade em altas temperaturas. - O molibdênio, quando presente, melhora a resistência ao picotamento e à corrosão em alta temperatura. - Baixo Ni e baixo N significam que estes são ferríticos: endurecimento limitado através de tratamento térmico, magnéticos e geralmente não endurecem por envelhecimento ou precipitação.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura: - Ambas as ligas exibem uma microestrutura ferrítica (cúbica de corpo centrado, BCC) na condição recozida. - Tipo 430: matriz ferrítica com relativamente poucos precipitados; a precipitação de carbonetos pode ocorrer nas fronteiras de grão se exposta a ciclos de sensibilização com carbono suficiente. - Tipo 446: matriz ferrítica com maior teor de Cr; pode conter carbonetos de cromo ou precipitados ricos em cromo em altas temperaturas, mas o maior teor de Cr favorece um filme passivo mais protetor e melhor resistência a escamas.

Resposta ao tratamento térmico: - Os aços inoxidáveis ferríticos não são endurecíveis por têmpera e revenimento como os aços martensíticos. A dureza e a resistência são controladas principalmente pelo trabalho a frio, tamanho de grão e teor de liga. - Recozimento: Ambos são recozidos em solução para restaurar a ductilidade; o recozimento típico para ferríticos é em torno de 800–950 °C seguido de resfriamento controlado para evitar fragilização. - Estabilização: Para versões de maior carbono, tratamentos de estabilização (por exemplo, adições de Ti ou Nb em outras ligas) podem ser especificados para amarrar o carbono e reduzir a precipitação de carbonetos de cromo; o Tipo 430 e 446 normalmente dependem de baixo carbono ou processamento controlado. - O processamento termo-mecânico (laminação, resfriamento controlado) pode refinar o tamanho do grão e melhorar a resistência e tenacidade; o Tipo 446 se beneficia do controle de processo quando usado para componentes em alta temperatura para gerenciar precipitados e resistência à fluência.

4. Propriedades Mecânicas

Propriedade (recozido, faixas típicas)	Tipo 430	Tipo 446
Resistência à tração (MPa)	400–600	450–700
Resistência ao escoamento (offset de 0,2%, MPa)	200–350	250–450
Alongamento (%)	20–30	10–25
Tenacidade ao impacto (Charpy, J)	moderada; melhora com menor carbono e grão fino	tipicamente menor à temperatura ambiente em comparação com 430 devido ao maior Cr e menor ductilidade; tenacidade em alta temperatura melhor retida
Dureza (HB)	120–180	140–220

Interpretação: - O Tipo 446 é geralmente mais forte e tem maior resistência em alta temperatura e resistência à fluência/oxidação do que o Tipo 430 devido ao seu maior teor de cromo e, em algumas variantes, ligeiramente maior carbono e Mo opcional. - O Tipo 430 é tipicamente mais dúctil e mais fácil de formar; a tenacidade ao impacto em baixa temperatura pode ser melhor no 430 dependendo do processamento. - Os valores exatos dependem da forma do produto (chapas, placas, tubos), espessura e histórico de processamento. Ambas as ligas derivam a maior parte de sua resistência do endurecimento por trabalho e controle da microestrutura, em vez do fortalecimento por tratamento térmico.

5. Soldabilidade

Considerações sobre soldabilidade para aços inoxidáveis ferríticos giram em torno do teor de carbono, ligações que influenciam a endurecibilidade e suscetibilidade ao crescimento de grão e fragilização.

Índices relevantes: - A equação do equivalente de carbono (IIW) é útil para julgar tendências de fissuração a frio/endurecibilidade em ferríticos soldados: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - O parâmetro $P_{cm}$ fornece uma medida de soldabilidade e tendência para endurecimento ou fissuração: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Tipo 430: geralmente boa soldabilidade com processos de fusão comuns quando as temperaturas de pré-aquecimento e interpassagem são controladas; menor carbono e Cr moderado proporcionam valores gerenciáveis de CE e Pcm. O crescimento de grão pode reduzir a tenacidade nas zonas afetadas pelo calor (HAZ) da solda. - Tipo 446: a soldabilidade é mais desafiadora do que a do 430 devido ao maior Cr e frequentemente maior carbono; a fragilização da HAZ e a redução da tenacidade são preocupações. Pré-aquecimento, controle da entrada de calor e práticas de recozimento ou alívio de tensões pós-solda podem ser necessárias em aplicações críticas. A seleção do metal de adição (preenchimentos austeníticos versus ferríticos) influencia o desempenho da junta—o emparelhamento e a diluição devem ser considerados. - Em ambos os casos, evite entrada de calor excessiva e resfriamento rápido que podem promover microestruturas duras e quebradiças na HAZ. Use procedimentos de soldagem qualificados para aplicações estruturais ou de pressão.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

Ambas as ligas são inoxidáveis (formam um filme passivo de óxido de cromo), mas seu comportamento de corrosão difere:

• Corrosão geral: O Tipo 430 oferece boa resistência em ambientes atmosféricos e levemente corrosivos (internos, levemente úmidos e condições não marinhas). É comumente usado onde os riscos de corrosão por picotamento e fendas são baixos.
• Corrosão localizada e oxidação em alta temperatura: O Tipo 446, com teor de cromo significativamente mais alto, mostra resistência superior a escamas, oxidação e algumas formas de corrosão localizada em altas temperaturas e em atmosferas agressivas contendo cloreto. Quando o Mo está presente em variantes 446, a resistência ao picotamento é ainda mais melhorada.

Número Equivalente de Resistência ao Picotamento (onde aplicável): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - O PREN é mais aplicável para avaliar a resistência ao picotamento em ligas onde Mo e N são significativos. Para o 430 padrão com baixo Mo e N, o PREN é baixo e não é um discriminador útil; para algumas variantes 446 com Mo, o PREN será mais alto, refletindo melhor resistência ao picotamento.

Proteção de superfície para comparações não inoxidáveis: - Ambos são inoxidáveis—proteção de superfície especial (galvanização) é desnecessária e incomum. O acabamento de superfície (passivação, decapagem, polimento mecânico) melhora a resistência à corrosão e a aparência. Onde se antecipa ataque de cloreto, considere maior teor de liga ou revestimentos.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Maquinabilidade: Aços inoxidáveis ferríticos geralmente são mais fáceis de usinar do que as ligas austeníticas. O Tipo 430 usina razoavelmente bem com ferramentas convencionais; o endurecimento por trabalho pode ocorrer se as alimentações forem baixas. O Tipo 446, sendo mais duro e com maior Cr, é mais exigente para ferramentas de corte e pode exigir ferramentas mais robustas e velocidades mais lentas.
• Conformabilidade: O Tipo 430 tem melhores características de conformação a frio (profunda, dobra) devido à maior ductilidade. O Tipo 446 é menos dúctil e mais difícil de formar sem fissuras, especialmente em seções mais grossas.
• Acabamento: Ambos aceitam bem polimento e acabamentos de superfície; o 446 pode mostrar ligeiramente maior resistência à descoloração durante processos térmicos.

8. Aplicações Típicas

Tipo 430 — Usos Típicos	Tipo 446 — Usos Típicos
Eletrodomésticos (acabamento de forno, painéis de controle)	Partes de forno em alta temperatura, revestimentos de queimadores
Acabamento decorativo, painéis internos arquitetônicos	Trocadores de calor em ambientes corrosivos de alta temperatura
Acabamentos e componentes de acabamento automotivo (não estruturais)	Equipamentos de processo industrial expostos a atmosferas oxidantes
Arruelas, parafusos, acabamentos onde resistência moderada à corrosão é necessária	Sistemas de gases de combustão, revestimentos de caldeiras, revestimentos de chaminés
Equipamentos de serviço de alimentos (em ambientes leves)	Componentes de flue e exaustão em alta temperatura

Racional de seleção: - Escolha o Tipo 430 quando custo, disponibilidade e conformabilidade forem prioridades em ambientes de corrosão leve a moderada. - Escolha o Tipo 446 quando resistência à oxidação em alta temperatura, resistência a escamas ou vida prolongada em condições mais agressivas forem essenciais, apesar do maior custo do material e potenciais desafios de fabricação.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O Tipo 430 é geralmente um dos aços inoxidáveis de menor custo devido ao modesto teor de cromo e alta disponibilidade. O Tipo 446 tem um custo premium devido ao teor de cromo muito mais alto e, quando presente, adições de liga (Mo).
• Disponibilidade: O Tipo 430 é amplamente estocado em chapas, placas, tiras e formas fabricadas comuns. O Tipo 446 é menos comumente estocado e frequentemente está disponível através de fornecedores especializados em formas de produtos específicas (chapas, placas, tubos) e pode ter prazos de entrega mais longos para grandes volumes ou geometrias incomuns.
• Dica de aquisição: Avalie o custo do ciclo de vida—o custo inicial mais alto do 446 pode ser justificado onde o tempo de inatividade, substituição ou exposição à garantia em ambientes de alta temperatura/oxidação seria caro.

10. Resumo e Recomendação

Métrica de Desempenho	Tipo 430	Tipo 446
Soldabilidade	Boa (com controles padrão)	Mais desafiadora; necessita de procedimentos controlados
Resistência–Tenacidade	Resistência moderada, boa ductilidade	Maior resistência em alta temperatura, menor ductilidade à temperatura ambiente
Corrosão (alta temperatura/picotamento)	Adequada para ambientes leves	Superior para ambientes de alta temperatura e agressivos
Custo	Menor	Maior

Recomendação: - Escolha o Tipo 430 se você precisar de um aço inoxidável ferrítico econômico e facilmente formado para trabalho arquitetônico interno, acabamento de eletrodomésticos ou ambientes moderadamente corrosivos onde a oxidação em alta temperatura e o picotamento agressivo não são preocupações primárias. - Escolha o Tipo 446 se a aplicação envolver altas temperaturas, atmosferas oxidantes, componentes de forno, ambientes de gases de combustão ou exaustão, ou situações onde a superior resistência a escamas e a resistência à corrosão em alta temperatura a longo prazo justifiquem custos mais altos de material e fabricação.

Nota final: Ambas as ligas são aços inoxidáveis ferríticos e são melhor especificadas com forma de produto detalhada, temperatura de serviço esperada, requisitos de soldagem e acabamento de superfície. Para serviços críticos ou em alta temperatura, consulte dados de materiais de fornecedores e realize avaliações específicas de corrosão e mecânicas para a aplicação.