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Engenharia de aplicação – Aço 17-4 PH (630 Cogne) para eixos de bombas

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1. Introdução

A liga 17-4 PH é um aço inoxidável da família denominada “Endurecíveis por Precipitação” ou “Precipitation Hardening”.

Aços inoxidáveis PH são basicamente ligas Fe-C-Cr-Ni que podem ser endurecidas por tratamento térmico de envelhecimento, resultando numa estrutura composta por precipitados coerentes, dispersos em matriz martensítica. No caso da liga 17-4 PH, a adição de 3% de cobre (Cu) garante a formação destes precipitados durante o tratamento térmico de envelhecimento.

É importante pontuar que as ligas inoxidáveis PH apresentam grande vantagem por aliarem alta resistência mecânica, tenacidade e resistência a corrosão. Tal família apresenta grande potencial de consumo, pois preenchem um vazio imposto pelos limites de endurecimento das ligas inoxidáveis austeníticas e ferríticas, assim como pela baixa ductilidade e tenacidade das ligas inoxidáveis martensíticas. Tal versatilidade tem levado a um crescimento de consumo destas ligas, tendo sido abertos mercados em industrias aeroespaciais, químicas, petroquímicas, papel e celulose, nucleares e até mesmo na indústria de processamento de alimentos.

Destaca-se a aplicação em eixos, fusos e pinos. A figura abaixo ilustra duas aplicações da liga 17-4 PH.

Engenharia de aplicação – Aço 17-4 PH (630 Cogne) para eixos de bombas

2. Condição pós-envelhecimento da liga inoxidável 17-4 PH

A partir de informações levantadas em clientes, sugere-se para o caso específico da aplicação em eixos de bombas heterogêneos, a liga 17-4 PH seja utilizada com tratamento térmico conforme condição H1150 da norma ASTM A564 “Hot-Rolled and Cold-Finished Age-Hardening Stainless Steel Bars and Shapes” tabela 4.

A ilustração abaixo apresenta as principais condições de tratamento de envelhecimento para a liga 17-4 PH:

Engenharia de aplicação – Aço 17-4 PH (630 Cogne) para eixos de bombas

A sugestão da condição H1150 se baseia em três fatores:

  • ✓ Resistência mecânica cerca de duas vezes maior que o 304L/316L
  • ✓ Excelente tenacidade [LR = 930 MPa Charpy = 41 J (mín)]
  • ✓ H1150 resulta na melhor condição para soldagem

3. Seleção de eletrodo para solda heterogênea 17-4 PH 316L/304L

Neste caso, pelas informações enviadas, a seleção do eletrodo para solda heterogênea deve ser feita priorizando a tenacidade e a resistência à corrosão. Dessa forma, em caso de solda heterogênea 17-4 PH com 304L, sugere-se eletrodo ER309 (solda TIG) e para solda heterogênea 17-4 PH com 316L, sugere-se eletrodo ER309MoL (solda TIG). A figura abaixo apresenta a aplicação do Diagrama de Schaeffler para ambas situações:

Engenharia de aplicação – Aço 17-4 PH (630 Cogne) para eixos de bombas Engenharia de aplicação – Aço 17-4 PH (630 Cogne) para eixos de bombas

O diagrama de Schaeffler confirma que o cordão de solda resulta, para ambas situações, em estrutura composta de austenita + 10% ferrita, situando-se em região afastada de fases frágeis e componentes deletérios. Além disso, ressalta-se necessidade de pré-aquecimento entre 100°C e 150°C; aplicação de gás de proteção Argônio ou Argônio + Hélio; realização de qualificação de procedimento de soldagem.

4. Procedimentos de Soldagem

Para confirmação de nossa sugestão de eletrodo, apoio na qualificação do procedimento de soldagem indicamos empresas especializadas no mercado brasileiro de soldagem.

  • Adayr Borro Junior
  • Doutor em Engenharia de Materiais pela Universidade de São Paulo
  • Engenheiro Metalurgista – CREA 0682232757

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