Os parafusos feitos de ferrugem de aço inoxidável quando o permutador de calor está a trabalhar a uma temperatura normal de 1000°F (aprox. 283°C)! Porque é que isto acontece? Acontece que a temperaturas mais elevadas, o ciclo térmico transforma algum aço inoxidável em aço não inoxidável. Por isso, deve ter cuidado na escolha dos materiais de fixação para evitar acidentes.
Fundo em aço inoxidável :
Por definição, o aço inox deve conter não menos de 10,5% de cromo, mas os autores acreditam que o conteúdo ainda é baixo. Para evitar que o aço inoxidável enferruje à temperatura ambiente, o teor de cromo da matriz de aço inoxidável deve ser em torno de 12%.
Ao contrário da opinião popular, o aço inoxidável nem sempre será aço inoxidável. A ciclagem térmica fará baixar o teor de cromo de alguns aços inoxidáveis a um nível que os tornará enferrujados. No entanto, existem muitos tipos de aço inoxidável, portanto um deles pode ser selecionado para atender a uma determinada aplicação.
Aço Inoxidável Série 300
O aço inoxidável série 300, também conhecido como aço 18-8, é o material mais comumente utilizado para fixações, acessórios, tubos e tubulações. O aço inoxidável do tipo 304 é o material mais comum para elementos de fixação em aço inoxidável. O aço 18-8 é o teor nominal de cromo e níquel em aço inoxidável da série 300. Estes materiais têm boa resistência à corrosão na superfície, mas o aço inoxidável 304 será aquecido acima de 850 ° F (cerca de 199 ° C), devido ao papel da deposição de carbono. Irá fazer diminuir o teor de cromo. A alta temperatura do cromo e carbono combinado para formar carboneto de cromo, e o carboneto de cromo não é resistente à ferrugem. O problema pode ser atenuado utilizando aço inoxidável 304L, que contém 1/3 do carbono do aço inoxidável tipo 304. O aço inoxidável 321 ou aço inoxidável 347 pode eliminar a formação de carboneto de crómio. O aço inoxidável 321 e o aço inoxidável 347 contêm titânio e nióbio respectivamente, que são muito estáveis na natureza. Como a afinidade do titânio e do nióbio para o carbono é maior que o cromo, eles formam carboneto de titânio e carboneto de nióbio respectivamente com carbono a altas temperaturas, retendo assim o cromo. Os aços inoxidáveis da série 300 para parafusos em ASTMAl93 são os aços inoxidáveis 304, 321 e 347.
Como a resistência do aço inoxidável da série 300 só é reforçada durante a conformação a frio, o ciclo térmico reduz a resistência do fixador a uma condição recozida quando as temperaturas atingem 1000°F (aproximadamente 283°C). Se a queda de resistência for inaceitável, então os materiais estáveis 321 ou 347 também são insatisfatórios. Portanto, outros materiais têm de ser considerados.
Aço Inoxidável Série 400
O aço inoxidável da série 400 tem um teor de cromo inferior ao do aço inoxidável da série 300, mas não tem problemas de deposição de carbono como a série 300, e pode ser tratado termicamente e utilizado em ambientes de trabalho com temperaturas até 1200°F (aproximadamente 393°C). Mas como o teor de cromo é de apenas 12% a 14%, em uma atmosfera química grave será utilizado no ambiente de corrosão, e a série 300 contém 16% a 20% de cromo, não corroerá. O aço inoxidável da série 300 e o aço inoxidável da série 400 na resistência do mesmo. O aço inoxidável da série 300 é não magnético, enquanto que o aço inoxidável da série 400 é magnético. Segundo a ASTMF593, os aços inoxidáveis da série 400 nas séries 410, 416 e 430 para elementos de fixação.
Materiais à base de níquel como a série lnconel (fornecida pela lnconel International) ou a série Haynes (pela Haynes International) são excelentes para aplicações a altas temperaturas. A maioria destas ligas de aço contém pelo menos 16% de cromo e são utilizadas para a protecção anticorrosiva. Eles também podem ser tratados termicamente. Altamente resistentes a altas temperaturas, os aços de liga 718 são provavelmente o material mais utilizado para fixações e são o fixador padrão de dentes finos em naves espaciais. Há também o Monel (cerca de 65% níquel e 33% cobre) que também é usado para fixadores mas é muito baixo em resistência. haynes international nomeou o seu material Haslelloy ou HaynesXX. Inconel e Haynes oferecem ambos alguns dos mesmos materiais de fixação, como o 718 e X-750.
A-286 aço inoxidável
Este é um dos aços inoxidáveis mais amplamente utilizados na indústria aeroespacial. É um aço inoxidável à base de ferro contendo 15% de cromo e é tratável a quente e temperável a frio. A resistência à tração é de 140-180ksi sem endurecimento a frio e pode atingir 220ksi com tratamento térmico e endurecimento a frio, mas o alongamento é muito baixo para a carga de fadiga. Quase todos os fornecedores de fixadores para a indústria aeroespacial são capazes de fornecer fixadores A-286.
MP35N e MPl59
Os materiais MP35N e MPl59 da SPS Technologies são materiais muito bons para aplicações em ambientes de alta temperatura e corrosivos e contêm 19% de cromo. Estes materiais são considerados caros mesmo na indústria aeroespacial, sendo a Waspalloy outro material deste grupo para temperaturas muito elevadas. Estes materiais só são utilizados quando não há alternativa e são ambos caros e não estão facilmente disponíveis.
Resumo
Em um ambiente de trabalho de 1000 °F (283 ° C) utilizando aço inoxidável 304 não é sensato, como a diminuição da resistência do material perto do estado recozido aceitável, pode escolher materiais estáveis como o aço inoxidável 321 ou 347: tais como requisitos de alta resistência, e corrosão ambiental não é muito grave, pode usar aço inoxidável série 400 deve ser capaz de cumprir os requisitos. Se os aços inoxidáveis das séries 300 e 400 não conseguirem resolver o problema, o uso do A-286. Inconel, Haynes, MP35N e MPl59 são materiais muito bons, mas o custo é elevado. E não é fácil de obter. A regra geral do design é: utilizar materiais caros apenas quando necessário para obter um desempenho de design satisfatório.