Aço Inoxidável 347H: Propriedades e Principais Aplicações
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O aço inoxidável 347H é um grau de aço inoxidável austenítico de alto desempenho, conhecido principalmente por sua excelente resistência à oxidação e corrosão em altas temperaturas. É classificado sob a série 300 de aços inoxidáveis, que são caracterizados por seu alto teor de cromo e níquel. Os principais elementos de liga no 347H incluem cromo (Cr), níquel (Ni) e nióbio (Nb), com um baixo teor de carbono que melhora sua soldabilidade e resistência à corrosão intergranular.
Visão Geral Abrangente
O aço inoxidável 347H é um aço inoxidável austenítico que é particularmente adequado para aplicações em altas temperaturas. Sua composição geralmente inclui cerca de 18% de cromo, 11% de níquel e 5% de nióbio, que contribuem para suas propriedades únicas. A adição de nióbio estabiliza a estrutura e ajuda a prevenir a precipitação de carbonetos durante a soldagem, tornando-o uma escolha ideal para aplicações que requerem soldagem em ambientes de alta temperatura.
Características Principais:
- Resistência a Altas Temperaturas: O 347H pode suportar temperaturas de até 900°C (1650°F) sem perda significativa de propriedades mecânicas.
- Resistência à Corrosão: Apresenta excelente resistência a uma variedade de ambientes corrosivos, incluindo ácidos sulfúrico e fosfórico.
- Soldabilidade: O baixo teor de carbono e a adição de nióbio melhoram sua soldabilidade, tornando-o adequado para processos de fabricação.
Vantagens:
- Excelente resistência à oxidação em altas temperaturas.
- Boas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas.
- Soldabilidade aprimorada em comparação com outros aços inoxidáveis.
Limitações:
- Custo mais alto em comparação com aços inoxidáveis padrão.
- Não é adequado para aplicações envolvendo ambientes redutores fortes.
O aço inoxidável 347H possui uma forte presença no mercado, particularmente em indústrias como petroquímica, geração de energia e aeroespacial, onde o desempenho em altas temperaturas é crítico. Seu significado histórico reside em seu desenvolvimento para enfrentar os desafios da corrosão intergranular em aplicações de alta temperatura.
Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes
Organização Padrão | Designação/Grau | País/Região de Origem | Notas/Observações |
---|---|---|---|
UNS | S34709 | EUA | Equivalente mais próximo do AISI 347 com maior teor de carbono. |
AISI/SAE | 347H | EUA | Variante de alto carbono do 347 para melhor resistência em altas temperaturas. |
ASTM | A240 | EUA | Especificação padrão para chapas, folhas e tiras de aço inoxidável de cromo e cromo-níquel. |
EN | 1.4961 | Europa | Designação equivalente nas normas europeias. |
JIS | SUS347H | Japão | Equivalente na norma industrial japonesa. |
As diferenças entre 347 e 347H residem principalmente no teor de carbono, com o 347H possuindo uma porcentagem de carbono mais alta, o que melhora sua resistência em altas temperaturas. Essa distinção é crucial ao selecionar materiais para aplicações onde a estabilidade térmica é primordial.
Propriedades Principais
Composição Química
Elemento (Símbolo e Nome) | Faixa de Percentagem (%) |
---|---|
Cr (Cromo) | 17.0 - 19.0 |
Ni (Níquel) | 9.0 - 12.0 |
Nb (Nióbio) | 5.0 - 7.0 |
C (Carbono) | 0.04 - 0.10 |
Mn (Manganês) | 2.0 max |
Si (Silício) | 1.0 max |
P (Fósforo) | 0.045 max |
S (Enxofre) | 0.030 max |
O papel principal do cromo é melhorar a resistência à corrosão, enquanto o níquel contribui para a tenacidade e ductilidade do aço. O nióbio estabiliza a estrutura austenítica e previne a precipitação de carbonetos, o que é crítico durante os processos de soldagem. O baixo teor de carbono minimiza o risco de corrosão intergranular, tornando o 347H particularmente adequado para aplicações em altas temperaturas.
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 | Recocido | 520 - 750 MPa | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
Limite de Escoamento (0.2% de deslocamento) | Recocido | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
Elongação | Recocido | 40% | 40% | ASTM E8 |
Dureza (Rockwell B) | Recocido | 85 max | 85 max | ASTM E18 |
Resistência ao Impacto | -20°C | 40 J | 30 ft-lbf | ASTM E23 |
A combinação de alta resistência à tração e limite de escoamento, juntamente com boa elongação, torna o aço inoxidável 347H adequado para aplicações que requerem integridade estrutural sob carga mecânica. Sua resistência ao impacto em baixas temperaturas garante desempenho em aplicações criogênicas.
Propriedades Físicas
Propriedade | Condição/Temperatura | Valor (Métrico - Unidades SI) | Valor (Unidades Imperiais) |
---|---|---|---|
Densidade | Temperatura Ambiente | 7.93 g/cm³ | 0.286 lb/in³ |
Ponto de Fusão | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
Condutividade Térmica | Temperatura Ambiente | 16.2 W/m·K | 112 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
Capacidade Térmica Específica | Temperatura Ambiente | 500 J/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
Resistividade Elétrica | Temperatura Ambiente | 0.72 µΩ·m | 0.0000143 Ω·in |
A densidade e o ponto de fusão do 347H indicam sua robustez, enquanto sua condutividade térmica e capacidade térmica específica sugerem boas propriedades de gerenciamento térmico em aplicações de alta temperatura. Essas propriedades físicas são essenciais para indústrias onde a estabilidade térmica é crítica.
Resistência à Corrosão
Agente Corrosivo | Concentração (%) | Temperatura (°C/°F) | Classificação de Resistência | Notas |
---|---|---|---|---|
Ácido Sulfúrico | 10% | 25°C / 77°F | Boa | Risco de picotamento em temperaturas mais altas. |
Ácido Fosfórico | 20% | 25°C / 77°F | Excelente | Resistência muito boa. |
Cloretos | 3% | 60°C / 140°F | Justa | Susceptível à corrosão por picotamento. |
Água do Mar | - | 25°C / 77°F | Boa | Geralmente resistente, mas cautela é aconselhada. |
O aço inoxidável 347H exibe excelente resistência a uma variedade de agentes corrosivos, particularmente em ambientes ácidos. No entanto, é suscetível à corrosão por picotamento em ambientes ricos em cloretos, o que é uma consideração crítica para aplicações marinhas. Em comparação com o aço inoxidável 316L, que também oferece boa resistência à corrosão, o 347H proporciona desempenho superior em aplicações de alta temperatura, mas pode ser menos eficaz em ambientes redutores.
Resistência ao Calor
Propriedade/Limite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Observações |
---|---|---|---|
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo | 900°C | 1650°F | - |
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente | 1000°C | 1832°F | - |
Temperatura de Escamação | 1150°C | 2102°F | - |
Considerações sobre Resistência ao Fluência | 600°C | 1112°F | Começa a perder resistência. |
O aço inoxidável 347H mantém suas propriedades mecânicas em altas temperaturas, tornando-o adequado para aplicações em usinas de energia e processamento químico. Sua resistência à oxidação permite que tenha um bom desempenho em ambientes onde ocorrem ciclos térmicos. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar exposição prolongada a temperaturas acima de 900°C, onde a fluência pode se tornar uma preocupação.
Propriedades de Fabricação
Soldabilidade
Processo de Soldagem | Metal de Reposição Recomendado (Classificação AWS) | Gás/Fundo de Proteção Típico | Notas |
---|---|---|---|
TIG | ER347H | Argônio | Resultados excelentes com técnica adequada. |
MIG | ER347H | Argônio + 2% O2 | Bom para seções finas. |
Stick | E347 | - | Adequado para aplicações em campo. |
O aço inoxidável 347H é altamente soldável, e o uso de metais de reposição apropriados garante soldas fortes com risco mínimo de defeitos. O pré-aquecimento pode ser necessário para seções mais grossas para evitar trincas. O tratamento térmico pós-soldagem pode melhorar ainda mais as propriedades da solda.
Usinabilidade
Parâmetro de Usinagem | Aço Inoxidável 347H | AISI 1212 | Notas/Dicas |
---|---|---|---|
Índice Relativo de Usinabilidade | 50 | 100 | Usinabilidade moderada; requer ferramentas de carboneto. |
Velocidade de Corte Típica | 30 m/min | 60 m/min | Ajustar velocidades com base em ferramentas e operação. |
O aço inoxidável 347H possui usinabilidade moderada, que pode ser melhorada com o uso de ferramentas de aço rápido ou carboneto. Velocidades de corte e avanços adequados são essenciais para evitar endurecimento por trabalho.
Formabilidade
O aço inoxidável 347H pode ser moldado usando técnicas padrão, tanto a quente quanto a frio. No entanto, apresenta endurecimento por trabalho, o que pode exigir força adicional durante as operações de formação. O raio mínimo de dobra deve ser considerado para evitar trincas.
Tratamento Térmico
Processo de Tratamento | Faixa de Temperatura (°C/°F) | Tempo Típico de Imersão | Método de Resfriamento | Objetivo Principal / Resultado Esperado |
---|---|---|---|---|
Recocção em Solução | 1050 - 1100 °C / 1922 - 2012 °F | 30 min | Ar ou Água | Dissolver carbonetos, melhorar ductilidade. |
Alívio de Tensão | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 - 2 horas | Ar | Reduzir tensões residuais. |
Os processos de tratamento térmico, como a recocção em solução, melhoram a ductilidade e tenacidade do aço inoxidável 347H. As transformações metalúrgicas durante esses tratamentos impactam significativamente a microestrutura, melhorando seu desempenho em aplicações em alta temperatura.
Aplicações Típicas e Usos Finais
Indústria/Sector | Exemplo de Aplicação Específica | Propriedades Chave do Aço Utilizadas nesta Aplicação | Razão para Seleção (Breve) |
---|---|---|---|
Petroquímica | Vasos de Reação | Alta resistência a temperatura e corrosão | Essencial para a integridade do processo. |
Geração de Energia | Tubos de Caldeira | Resistência à oxidação em altas temperaturas | Garante longa vida útil. |
Aeroespacial | Sistemas de Escape | Alta resistência e estabilidade térmica | Crítico para desempenho. |
O aço inoxidável 347H é comumente utilizado em aplicações onde a resistência em alta temperatura e resistência à corrosão são primordiais. Sua seleção é frequentemente impulsionada pela necessidade de confiabilidade e durabilidade em ambientes severos.
Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações
Característica/Propriedade | Aço Inoxidável 347H | Aço Inoxidável 316L | Inconel 625 | Observação Breve sobre Prós/Contras ou Troca |
---|---|---|---|---|
Propriedade Mecânica Chave | Alta resistência | Boa ductilidade | Excelentes forças | 347H oferece melhor desempenho em altas temperaturas. |
Aspeto de Corrosão Chave | Bom em ácidos | Excelente em cloretos | Excelente em altas temperaturas | 316L é melhor para ambientes ricos em cloretos. |
Soldabilidade | Excelente | Boa | Moderada | 347H é mais fácil de soldar. |
Usinabilidade | Moderada | Boa | Pobre | 347H requer usinagem cuidadosa. |
Custo Aproximado Relativo | Moderado | Inferior | Mais alto | Considerações de custo variam conforme a aplicação. |
Disponibilidade Típica | Moderada | Alta | Baixa | 347H pode estar menos disponível do que 316L. |
Ao selecionar o aço inoxidável 347H, as considerações incluem sua relação custo-benefício, disponibilidade e requisitos específicos da aplicação. Seu desempenho em altas temperaturas torna-o uma escolha preferida em indústrias onde a confiabilidade é crítica. No entanto, o potencial de picotamento em ambientes ricos em cloretos pode necessitar de avaliação cuidadosa em relação a alternativas como 316L ou Inconel 625, dependendo da aplicação específica e das condições ambientais.
Em resumo, o aço inoxidável 347H é um material versátil e robusto que se destaca em ambientes de alta temperatura e corrosivos, tornando-se uma escolha valiosa para diversas aplicações industriais.