A dualidade do carbono no aço inoxidável

O carbono é um dos principais elementos do aço industrial. O desempenho e a estrutura do aço são amplamente determinados pelo teor e distribuição de carbono em sua composição. O efeito do carbono é particularmente significativo no aço inoxidável. A influência do carbono na estrutura do aço inoxidável se manifesta principalmente em dois aspectos. Por um lado, o carbono é um elemento que estabiliza a austenita, e seu efeito é considerável (cerca de 30 vezes maior que o do níquel); por outro lado, devido à alta afinidade entre carbono e cromo, forma uma complexa série de carbonetos. Portanto, em termos de resistência mecânica e resistência à corrosão, o papel do carbono no aço inoxidável é contraditório.

Reconhecendo a lei dessa influência, podemos escolher aços inoxidáveis ​​com diferentes teores de carbono com base em diferentes requisitos de uso.
Por exemplo, o teor padrão de cromo dos cinco tipos de aço de 0Cr13 a 4Cr13, que são os mais utilizados na indústria e os de menor teor, é definido em 12 a 14%, ou seja, considerando os fatores que levam o carbono e o cromo a formar carboneto de cromo. O objetivo principal é que, após a combinação do carbono e do cromo para formar carboneto de cromo, o teor de cromo na solução sólida não seja inferior ao teor mínimo de 11,7%.

No que diz respeito a esses cinco tipos de aço, devido à diferença no teor de carbono, a resistência mecânica e a resistência à corrosão também variam. A resistência à corrosão do aço 0Cr13 a 2Cr13 é melhor, mas a resistência mecânica é menor do que a do aço 3Cr13 e 4Cr13. Ele é usado principalmente na fabricação de peças estruturais.
Devido ao alto teor de carbono, os dois tipos de aço podem atingir alta resistência e são usados ​​principalmente na fabricação de molas, facas e outras peças que exigem alta resistência e durabilidade. Por exemplo, para evitar a corrosão intergranular do aço inoxidável cromo-níquel 18-8, o teor de carbono do aço pode ser reduzido para menos de 0,03%, ou um elemento (titânio ou nióbio) com maior afinidade entre o cromo e o carbono pode ser adicionado para impedir a formação de carbonetos. Por exemplo, quando alta dureza e resistência ao desgaste são os principais requisitos, podemos aumentar o teor de carbono do aço, aumentando também o teor de cromo de forma adequada, para atender às exigências de dureza e resistência ao desgaste, além de considerar a resistência à corrosão. Em aplicações industriais como rolamentos, ferramentas de medição e lâminas, o aço inoxidável 9Cr18 e o 9Cr17MoVCo, embora apresentem um teor de carbono elevado (0,85% a 0,95%), garantem a resistência à corrosão necessária graças ao aumento proporcional do teor de cromo.

De modo geral, o teor de carbono dos aços inoxidáveis ​​atualmente utilizados na indústria é relativamente baixo. A maioria dos aços inoxidáveis ​​apresenta um teor de carbono entre 0,1% e 0,4%, e os aços resistentes a ácidos têm um teor de carbono entre 0,1% e 0,2%. Os aços inoxidáveis ​​com teor de carbono superior a 0,4% representam apenas uma pequena fração do total de classes, pois, na maioria das condições de uso, a resistência à corrosão é a principal função dos aços inoxidáveis. Além disso, o menor teor de carbono também se deve a certas exigências de processo, como facilidade de soldagem e deformação a frio.