Caracterização do comportamento em fluência dos aços inoxidáveis AISI 321 e AISI 441 pela metodologia Sag Test.

Abstract

O sistema de exaustão dos automóveis vem passando por grande avanço tecnológico nas últimas décadas, tanto para atender às novas legislações ambientais, quanto para minimização de custo, assim como alcançar maior durabilidade e eficiência dos componentes do sistema. Há uma tendência mundial em se substituir os clássicos motores aspirados por motores turbinados. Com a implementação do sistema turbo, as temperaturas máximas de trabalho de alguns componentes do escapamento aumentam de 900°C para 1050°C e, consequentemente, a seleção de materiais para a manufatura dos mesmos é algo crítico. Devido a este cenário, os aços inoxidáveis têm sido os materiais mais utilizados para superar esses desafios da atualidade e, para isto, vários trabalhos científicos vêm sendo realizados para se obter as melhores condições de viabilidade econômica e performática dos sistemas de exaustão dos automóveis. Nesse contexto, esse trabalho avaliou o comportamento em fluência (Sag Test) do aço inoxidável ferrítico AISI 441, geralmente utilizado na manufatura de coletores e catalizadores de veículos com motores aspirados, comparando-o com o desempenho do aço inoxidável austenítico AISI 321. Os resultados mostraram que o comportamento em fluência dos aços AISI 321 e AISI 441 são semelhantes nas temperaturas de 900°C e 950°C. Entretanto, na temperatura de 1000°C o aço AISI 441 apresentou uma expressiva mudança de comportamento, atingindo uma flecha máxima de 26mm após 100h de ensaio, enquanto o aço AISI 321 apresentou apenas 5mm. Baseado nos resultados obtidos, pode-se afirmar que o aço AISI 441 apresenta desempenho limitado em fluência para aplicação em escapamentos automotivos com motorização turbo. Em um segundo momento da pesquisa foi avaliado se o crescimento de grão seria uma metodologia viável para melhorar o desempenho dos dois aços quanto ao seu comportamento em fluência, e foi constatado a inviabilidade da metodologia pelos inexpressíveis resultados alcançados associado ao alto custo do processo. Apesar da dificuldade em se avaliar os mecanismos de fluência mais atuantes, aplicando-se a metodologia aqui proposta, sugere-se que o mecanismo de fluência preponderante nos casos estudados foi o de difusão com importante componente Harper-Dorn.