Efeito dos elementos Ti e Nb no comportamento em fadiga de aços inoxidáveis ferríticos utilizados no sistema de exaustão de veículos automotores.

Abstract

A indústria automobilística é um setor industrial de alta competitividade que objetiva melhoria da qualidade na aplicação final aliada à redução de custo. O sistema de exaustão dos veículos sofreu uma grande evolução nos últimos 20 anos, tendo que se adequar às leis ambientais mais exigentes e a uma maior garantia de vida útil. Estes fatores têm contribuído para a maior utilização de aços inoxidáveis, principalmente, ferríticos, neste componente. É observado que, entre os danos mais comumente observados no sistema de exaustão de veículos automotores, 80% são atribuídos à corrosão e os 20% restantes à fadiga. Neste trabalho é feito um estudo do efeito dos elementos estabilizadores da ferrita, titânio e nióbio, sobre o comportamento mecânico de aços inoxidáveis ferríticos. Para tal, foram realizados diversos ensaios de fadiga avaliando o efeito da temperatura e do meio corrosivo em aços inoxidáveis ferríticos em diferentes condições de estabilização (mono e biestabilização). O estudo foi completado com ensaios de fluência, corrosão, oxidação cíclica além de análises microestruturais. Os elementos titânio e nióbio apresentaram efeito nas propriedades dos aços inoxidáveis ferríticos, principalmente, quando encontrados livres em solução sólida (∆Nb e ∆Ti). Para temperaturas até 300ºC, não se verificou o efeito direto da composição química nas propriedades mecânicas dos aços estudados, mas sim através do controle do tamanho de grão. Melhoria da resistência à corrosão foi obtida com a presença de cromo e titânio. Os aços inoxidáveis ferríticos estudados apresentaram comportamento mecânico muito próximos até a temperatura de 850ºC. Para temperaturas elevadas, ∆Ti teve o efeito de diminuir a resistência à oxidação cíclica e aumentar a vida útil em fadiga térmica. ∆Nb teve o efeito de aumentar a vida útil em fadiga térmica e fadiga isotérmica bem como a resistência à fluência. O maior teor de ∆Nb propiciou a precipitação de Fases de Laves em contornos de grão impedindo o crescimento de grão e aumentando a coesão entre os mesmos.