Guia do aço inoxidável 304: Propriedades, vantagens e utilizações industriais

O aço inoxidável 304 é um aço de utilização geral mancha austeníticamenos aço. É constituído por mais de 18% de crómio (Cr) e mais de 8% de níquel (Ni), com pequenas quantidades de carbono, manganês e outros elementos. Este material é amplamente reconhecido como um dos tipos mais comuns de aço inoxidável, representando mais de 30% de todo o aço inoxidável consumido globalmente numa base anual.

Porque é que é mais comum?

• Económica: em comparação com as que contêm molibdénio Aço inoxidável 316, 304 é mais barato de produzir
• Vasta gama de aplicações: do equipamento de transformação de alimentos à decoração arquitetónica
• Boa processabilidade: adequado para estampagem, soldadura, dobragem, etc.

Panorama dos sectores de atividade

• Indústria alimentar e das bebidas: equipamentos expostos a líquidos ácidos ou vapores a alta temperatura, etc.
• Equipamento médico: instrumentos cirúrgicos, utensílios esterilizados, etc.
• Equipamentos industriais: dobradiças eléctricas para armários, caixas de máquinas, etc.
• Decoração de edifícios: corrimãos, suportes para fachadas, etc.

Composição química do aço inoxidável 304

Rácio dos elementos principais (percentagem em massa)

Elemento	Gama de conteúdos (percentagem em massa)	Papel
Crómio (Cr)	18.0% – 20.0%	Formação de uma camada protetora de óxido de crómio, que confere resistência à corrosão
Níquel (Ni)	8.0% – 10.5%	Estabiliza a estrutura da austenite, melhora a ductilidade, o desempenho a altas temperaturas e a resistência à corrosão
Carbono (C)	≤ 0,08%	O baixo teor de carbono reduz a precipitação de carbonetos e melhora a soldabilidade (304L: ≤ 0,03%; 304H: ≥ 0,04%)
Manganês (Mn)	≤ 2.0%	Melhorar a resistência e a capacidade de endurecimento
Silício (Si)	≤ 1.0%	Melhorar a resistência à oxidação e a resistência a altas temperaturas
Fósforo (P)	≤ 0,045%	Elementos de impureza, que devem ser rigorosamente controlados para manter a tenacidade dos materiais
Enxofre (S)	≤ 0,030%	Elementos de impureza, o excesso reduzirá a resistência à corrosão e o desempenho do processamento
Ferro (Fe)	equilíbrio	como metal de base, constituem o corpo principal da liga
Azoto (N)	≤ 0,10% (traço)	podem estar presentes em pequenas quantidades, mas não são os principais elementos adicionados
Molibdénio (Mo)	Normalmente não está presente	A versão com molibdénio é o aço inoxidável 316 (maior resistência à corrosão)

Caraterísticas dos produtos isentos de molibdénio

• Resistência mais fraca à corrosão por cloretos do que o aço inoxidável 316
• Redução do custo em cerca de 20-30%
• Mais adequado para ambientes não marinhos

Efeito da composição nas propriedades

• Elevado teor de crómio: cria uma camada densa de óxido de crómio na superfície, impedindo a continuação da corrosão.
• Níquel: garante que o material se mantém resistente a baixas temperaturas (pode suportar -196°C)
• Conceção com baixas emissões de carbono: reduz o risco de corrosão intergranular após a soldadura

Propriedades mecânicas do aço inoxidável 304

Indicadores de desempenho

Indicador	Valores típicos (condição recozida)	Observações
Resistência à tração	515 - 620 MPa	Alta resistência equilibrada com boa plasticidade, adequada para componentes estruturais.
Resistência ao escoamento	205 - 310 MPa	Resistência ao escoamento a 0,2% de deformação residual, que pode ser significativamente aumentada após trabalho a frio (por exemplo, ≥1000 MPa após laminagem a frio).
Alongamento	≥ 40% (50 mm)	Elevada ductilidade, adequada para estiramento profundo, dobragem e outros processos.
Dureza	Brinell (HB): ~201	Baixa dureza no estado recozido, a dureza aumenta após o trabalho a frio (por exemplo, HRB 90 no estado recozido, HRB 200+ após laminagem a frio).
Resistência ao impacto (Impacto)	à temperatura ambiente ≥ 100 J (ensaio de impacto Charpy)	a estrutura austenítica proporciona uma boa tenacidade, o desempenho a baixa temperatura é melhor do que o do aço inoxidável ferrítico (mas inferior ao do aço duplex).
Módulo de elasticidade (Modulus)	193 - 200 GPa	Semelhante a outros aços inoxidáveis austeníticos.

Vantagens mecânicas

• Elevada ductilidade: adequado para processos de moldagem por estampagem profunda (por exemplo, para o fabrico de tachos e panelas)
• Resistência à fadiga: pode suportar mais de 10⁶ cargas cíclicas (adequado para dobradiças com abertura e fecho frequentes)
• Dureza a baixa temperatura: sem fissuras, mesmo a temperaturas de azoto líquido

Propriedades físicas

Propriedades	Valor numérico	Efeito de aplicação
Densidade	8,0 g/cm³	aprox. 10% mais leve que o aço-carbono, adequado para componentes estruturais que exijam redução de peso.
Coeficiente de expansão térmica	17,2 μm/m-°C (20-100°C)	É necessária uma folga de expansão.
Condutividade térmica	16,2 W/m-K	A entrada de calor deve ser controlada durante a soldadura para evitar a deformação.
Resistividade	0,73 μΩ-m	Pode ser utilizado para peças condutoras de baixa corrente.

Vantagens do núcleo em aço inoxidável 304

Excelente resistência à corrosão

De acordo com os dados do Outokumpu Stainless Steel Corrosion Handbook:

• Taxa de corrosão anual <0,01mm a pH 4-9
• Resistente à concentração 85% de ácido nítrico (à temperatura ambiente)
• Sem ferrugem visível durante 10 anos em atmosferas industriais a uma humidade de 60%

Excelente processabilidade

• Estampagem e enformação: até 2,2 LDR (Limit Depth Ratio - rácio de profundidade limite)
• Compatibilidade de soldadura: Soldadura TIG sem material de enchimento para soldaduras de elevada resistência
• Acabamento da superfície: Polimento eletrolítico até um acabamento espelhado com Ra ≤ 0,1μm.

Higiene e estética

• Acabamento da superfície: a taxa de adesão das bactérias é 90% inferior à da superfície rugosa.
• Limpeza cómoda: pode ser limpo com ácidos e álcalis fortes (por exemplo, desinfetante de hipoclorito de sódio)

Resumo

Com a sua resistência equilibrada à corrosão, facilidade de processamento e custo controlável, o aço inoxidável 304 domina o sector do hardware industrial. À medida que aumentam as exigências da indústria transformadora em termos de longevidade dos materiais e de proteção ambiental, o aço inoxidável 304 continuará a desempenhar um papel fundamental nos domínios do transporte ferroviário, do equipamento para novas energias e dos cuidados médicos inteligentes.

FAQs

Q: O aço inoxidável 304 pode ser utilizado em ambiente marinho?

R: Não se recomenda a exposição prolongada à água do mar. Em ambientes com salinidade moderada, é necessário utilizar um revestimento de superfície.

Q: Qual é a diferença entre o aço inoxidável 304 e 201?

R: 201 com manganês para substituir parte do níquel, a resistência à corrosão é pior, o custo é cerca de 40% inferior.

Q ： Como julgar o verdadeiro aço inoxidável 304?

R: O método profissional consiste em testar o teor de níquel com um espetrómetro. Teste simples: deixar cair uma solução de sulfato de cobre sobre a superfície, ficar vermelho é falso 304.

P ： O aço inoxidável 304 enferruja?

R: A corrosão por picadas pode ocorrer na presença de iões de cloreto ou de danos mecânicos não tratados atempadamente.