Aço Inoxidável 318 (Duplex): Propriedades e Principais Aplicações

O aço inoxidável 318, também conhecido como aço inoxidável duplex, é uma liga única que combina as propriedades benéficas dos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos. Classificado como um aço inoxidável duplex, geralmente contém uma microestrutura balanceada de aproximadamente 50% de austenita e 50% de ferrita. Os principais elementos de liga incluem cromo (Cr), níquel (Ni) e molibdênio (Mo), que influenciam significativamente sua resistência à corrosão, resistência mecânica e desempenho geral.

Visão Geral Abrangente

O aço inoxidável 318 é particularmente conhecido por sua alta resistência e excelente resistência à corrosão, tornando-o adequado para várias aplicações exigentes. A liga contém tipicamente cerca de 24% de cromo, 6% de níquel e 3% de molibdênio, que contribuem para seu desempenho robusto em ambientes severos. A microestrutura de dupla fase proporciona maior tenacidade e ductilidade em comparação com os aços inoxidáveis austeníticos tradicionais.

Vantagens:
- Resistência à Corrosão: Resistência excepcional à corrosão por fissuração e picotamento, especialmente em ambientes com cloro.
- Resistência Mecânica: Maior resistência à fluência em comparação com graus austeníticos, permitindo seções mais finas em aplicações estruturais.
- Soldabilidade: Boa soldabilidade com materiais de eletrodo apropriados, tornando-o adequado para fabricação.

Limitações:
- Custo: Geralmente mais caro do que os aços inoxidáveis austeníticos padrão devido aos elementos de liga.
- Brittle em Baixas Temperaturas: Potencial para redução da tenacidade em aplicações criogênicas.
- Sensibilidade à Formação da Fase Sigma: Em temperaturas elevadas, a exposição prolongada pode levar à formação da fase sigma, que pode tornar a liga quebradiça.

Historicamente, aços inoxidáveis duplex como o 318 foram desenvolvidos para superar as limitações dos graus austeníticos e ferríticos, particularmente em termos de resistência e resistência à corrosão. Hoje, ocupam uma posição significativa no mercado, especialmente em indústrias como petróleo e gás, processamento químico e aplicações marinhas.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Normativa	Designação/ Grau	País/ Região de Origem	Notas/ Observações
UNS	S31803	EUA	Equivalente mais próximo do 318L
AISI/SAE	318	EUA	Diferências composicionais menores a serem observadas
ASTM	A240/A240M	EUA	Especificação padrão para chapa, folha e fita de aço inoxidável cromo e cromo-níquel para vasos de pressão e aplicações em geral
EN	1.4462	Europa	Equivalente europeu com propriedades semelhantes
JIS	SUS318	Japão	Designação padrão japonesa

As diferenças entre os graus equivalentes podem ser sutis, mas significativas. Por exemplo, enquanto S31803 e 1.4462 têm composições semelhantes, suas propriedades mecânicas e resistência à corrosão podem variar ligeiramente devido a diferenças nos processos de fabricação e tratamento térmico.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentagem (%)
Cromo (Cr)	24.0 - 26.0
Níquel (Ni)	4.5 - 6.5
Molibdênio (Mo)	2.5 - 3.5
Manganês (Mn)	0.5 - 1.5
Azoto (N)	0.08 - 0.20
Carbono (C)	≤ 0.03
Fósforo (P)	≤ 0.03
Enxofre (S)	≤ 0.02

O papel principal do cromo é aumentar a resistência à corrosão, enquanto o níquel contribui para a tenacidade e ductilidade. O molibdênio melhora ainda mais a resistência ao picotamento e corrosão por fissuração, especialmente em ambientes com cloro. O azoto é adicionado para aumentar a resistência e melhorar a resistência à corrosão por estresse.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor Típico/ Faixa (Métrico - Unidades SI)	Valor Típico/ Faixa (Unidades Imperiais)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Recuo	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Resistência à Fluência (0.2% de desvio)	Recuo	450 - 650 MPa	65 - 94 ksi	ASTM E8
Elongação	Recuo	25 - 40%	25 - 40%	ASTM E8
Dureza (Rockwell B)	Recuo	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
Resistência ao Impacto (Charpy)	-20°C	40 J	29.5 ft-lbf	ASTM E23

A combinação de alta resistência à tração e resistência à fluência torna o aço inoxidável 318 adequado para aplicações que exigem integridade estrutural sob carregamento mecânico. Sua elongação e resistência ao impacto indicam boa ductilidade e tenacidade, essenciais para condições de carregamento dinâmico.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico - Unidades SI)	Valor (Unidades Imperiais)
Densidade	-	7.8 g/cm³	0.283 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Condutividade Térmica	20 °C	15 W/m·K	86 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Calorífica Específica	20 °C	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	20 °C	0.72 µΩ·m	0.00000072 Ω·m
Coeficiente de Expansão Térmica	20 - 100 °C	16.5 x 10⁻⁶ /K	9.2 x 10⁻⁶ /°F

A densidade do aço inoxidável 318 indica um material robusto, enquanto sua condutividade térmica e capacidade calorífica específica sugerem que pode lidar com tensões térmicas de forma eficaz. O coeficiente de expansão térmica é crucial para aplicações que envolvem flutuações de temperatura, garantindo estabilidade dimensional.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Classificação de Resistência	Notas
Cloretos	3-10	20-60 °C / 68-140 °F	Excelente	Risco de picotamento em altas concentrações
Ácido Sulfúrico	10-30	20-40 °C / 68-104 °F	Bom	Resistência limitada a altas temperaturas
Ácido Clorídrico	1-5	20-25 °C / 68-77 °F	Justo	Não recomendado para altas concentrações
Água Do Mar	-	Ambiente	Excelente	Altamente resistente à corrosão por água do mar

O aço inoxidável 318 exibe excelente resistência a uma variedade de agentes corrosivos, particularmente em ambientes marinhos e aplicações de processamento químico. Seu desempenho contra cloretos é notável, tornando-o adequado para aplicações em alto-mar e costeiras. No entanto, é aconselhável ter cautela em ambientes com altas concentrações de ácidos sulfúrico e clorídrico, onde materiais alternativos podem ser mais apropriados.

Quando comparado a outros aços inoxidáveis, como 316L e 2205, o 318 oferece resistência superior ao picotamento e à corrosão por estresse, particularmente em ambientes ricos em cloro. No entanto, o 316L pode apresentar melhor desempenho em condições altamente ácidas, enquanto o 2205 fornece maior resistência.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limitação	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	300 °C	572 °F	Adequado para uso contínuo nesta temperatura
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	350 °C	662 °F	Exposição de curto prazo pode ser tolerada
Temperatura de Escalonamento	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação além desta temperatura
Considerações sobre Resistência à Fluência	500 °C	932 °F	A resistência à fluência começa a diminuir nesta temperatura

Em temperaturas elevadas, o aço inoxidável 318 mantém boas propriedades mecânicas, embora a exposição prolongada possa levar à oxidação e à formação da fase sigma, que pode tornar a liga quebradiça. É essencial considerar o ambiente de serviço e as flutuações de temperatura ao selecionar este material para aplicações em alta temperatura.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Material de Enchimento Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
TIG	ER318L	Argônio	Boas resultados com técnica adequada
MIG	ER318L	Mistura de Argônio/CO2	Adequado para seções mais grossas
SMAW	E318-16	-	Requer pré-aquecimento para seções mais grossas

O aço inoxidável 318 é geralmente considerado ter boa soldabilidade, particularmente com os materiais de enchimento apropriados. O pré-aquecimento pode ser necessário para seções mais grossas para evitar rachaduras. O tratamento térmico pós-soldagem pode melhorar as propriedades mecânicas e aliviar tensões residuais.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Aço Inoxidável 318	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice de Usinabilidade Relativo	40%	100%	Requer velocidades de corte mais lentas
Velocidade de Corte Típica	20-30 m/min	60-80 m/min	Use ferramentas de metal duro para melhores resultados

Usinar o aço inoxidável 318 pode ser desafiador devido à sua resistência e tenacidade. É aconselhável usar ferramentas de aço de alta velocidade ou de metal duro e manter velocidades de corte mais baixas para obter resultados ideais.

Formabilidade

O aço inoxidável 318 exibe boa formabilidade, permitindo processos de conformação a frio e a quente. No entanto, devido à sua resistência, pode exigir forças mais altas em comparação com os graus austeníticos. O material pode ser dobrado e moldado com ferramentas apropriadas, mas deve-se ter cuidado para evitar endurecimento por trabalho.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Propósito Primário / Resultado Esperado
Recocção em Solução	1020 - 1100 °C / 1868 - 2012 °F	30 minutos	Ar ou água	Dissolver carbonetos e melhorar a ductilidade
Alívio de Tensão	300 - 600 °C / 572 - 1112 °F	1 hora	Ar	Reduzir tensões residuais

Processos de tratamento térmico como a recocção em solução são cruciais para otimizar a microestrutura e as propriedades do aço inoxidável 318. Esse tratamento ajuda a dissolver carbonetos e aumenta a ductilidade, tornando o material mais adequado para fabricação.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Sector	Exemplo Específico de Aplicação	Propriedades Chaves do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção (Resumo)
Petróleo e Gás	Plataformas offshore	Alta resistência, resistência à corrosão	Essencial para ambientes marinhos severos
Processamento Químico	Tanques de armazenamento	Excelente resistência a produtos químicos agressivos	Garante longevidade e segurança
Marinho	Construção naval	Resistência à corrosão por água do mar	Crítico para integridade estrutural
Geração de Energia	Trocadores de calor	Boa condutividade térmica e resistência à corrosão	Transferência de calor eficiente em condições severas

Outras aplicações incluem:
- Indústria de Celulose e Papel: Usado em processos de branqueamento e recuperação química.
- Processamento de Alimentos: Equipamentos que exigem altos padrões de higiene e resistência à corrosão.
- Farmacêuticos: Equipamentos e sistemas de tubulação onde a limpeza e resistência à corrosão são fundamentais.

A seleção do aço inoxidável 318 para essas aplicações é principalmente devido às suas propriedades mecânicas superiores e resistência à corrosão, que são essenciais para manter desempenho e segurança em ambientes desafiadores.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Insights Adicionais

Recurso/Propriedade	Aço Inoxidável 318	Aço Inoxidável 316L	Aço Inoxidável Duplex 2205	Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Alta resistência	Boa ductilidade	Maior resistência	O 318 oferece um equilíbrio entre resistência e ductilidade
Aspecto de Corrosão Chave	Excelente em cloretos	Bom em ácidos	Excelente em cloretos	O 318 é superior em ambientes com cloro
Soldabilidade	Boa	Excelente	Boa	O 316L é mais fácil de soldar
Usinabilidade	Moderada	Boa	Moderada	O 316L é mais fácil de usinar
Formabilidade	Boa	Excelente	Moderada	O 316L oferece melhor formabilidade
Custo Aproximado Relativo	Mais alto	Moderado	Mais alto	O custo varia com a demanda de mercado
Disponibilidade Típica	Moderada	Alta	Moderada	O 316L é mais comumente estocado

Ao selecionar o aço inoxidável 318, considerações como custo-efetividade, disponibilidade e requisitos específicos de aplicação são cruciais. Embora possa ser mais caro do que os graus austeníticos padrão, seu desempenho superior em ambientes corrosivos muitas vezes justifica o investimento. Além disso, suas propriedades únicas o tornam adequado para aplicações de nicho onde outros materiais podem falhar.

Em resumo, o aço inoxidável 318 é um material versátil e robusto que se destaca em várias aplicações exigentes, particularmente em ambientes onde a resistência à corrosão e a resistência mecânica são primordiais. Suas propriedades únicas e vantagens o tornam uma escolha preferida em muitas indústrias, garantindo segurança e longevidade em aplicações críticas.