Propriedades Gerais
A liga 309 (UNS S30900) é um aço inoxidável austenítico desenvolvido especificamente para aplicações de resistência à corrosão em alta temperatura. Aqui estão alguns pontos-chave sobre a liga 309: A liga 309 exibe boa resistência à oxidação em altas temperaturas. Pode suportar a oxidação até 1900°F (1038°C) em condições não cíclicas. No entanto, a ciclagem térmica frequente pode reduzir sua resistência à oxidação para aproximadamente 1850°F (1010°C). Atmosferas contendo enxofre: Devido ao seu alto teor de cromo e baixo teor de níquel, a Liga 309 pode ser usada em ambientes com teor de enxofre de até 1000°C (1832°F). Isso o torna adequado para aplicações onde atmosferas contendo enxofre estão presentes. Atmosferas de cementação: A liga 309 não é recomendada para uso em atmosferas altamente carburadoras, pois apresenta apenas resistência moderada à absorção de carbono. Pode não fornecer proteção suficiente contra a difusão de carbono e posterior carburação. Aplicações: A liga 309 pode ser utilizada em aplicações de oxidação leve, nitretação, cimentação e ciclagem térmica. No entanto, a temperatura máxima de serviço deve ser reduzida nessas aplicações em comparação com as condições de não ciclagem. Quando aquecida entre 1202 – 1742°F (650 – 950°C), a Liga 309 é suscetível à precipitação de fase sigma. Isso pode resultar em tenacidade e propriedades mecânicas reduzidas. Para restaurar a tenacidade, recomenda-se um tratamento de recozimento de solução a 2012 – 2102°F (1100 – 1150°C).
309S (UNS S30908) é a versão de baixo carbono da liga. É utilizado para facilitar a fabricação.
309H (UNS S30909) é uma modificação de alto carbono desenvolvida para maior resistência à fluência. Na maioria dos casos, o tamanho do grão e o teor de carbono da placa podem atender aos requisitos do 309S e do 309H.
A liga 309 pode ser facilmente soldada e processada pelas práticas padrão de fabricação de fábrica.
Aplicativos
- Fornos — queimadores, portas, ventiladores, tubulações e recuperadores
Fornos de Leito Fluidizado — redes, tubulações, caixas eólicas
Equipamentos para Fábrica de Papel
Refino de petróleo — sistemas de recuperação catalítica, recuperadores
Geração de energia — queimadores de carvão pulverizado, cabides de tubo
Processamento térmico — tampas e caixas de recozimento, grades de queimadores, portas, ventiladores, panelas de chumbo e panelas de sal neutras, muflas e retortas, recuperadores, vigas de passeio
Tratamento de resíduos — incineradores, fornos rotativos e calcinadores
Padrões
ASTM........ A 240ASME........ SA 240
AMS.......... 5523
Resistência à corrosão
Corrosão úmida
A liga 309 não foi projetada especificamente para manutenção em ambientes corrosivos úmidos. O alto teor de carbono na liga 309, que é adicionado para melhorar as propriedades de fluência, pode ter um efeito prejudicial sobre sua resistência à corrosão aquosa. Aqui estão alguns pontos adicionais sobre sua resistência à corrosão: O alto teor de carbono na liga 309 pode torná-la mais suscetível à corrosão em ambientes aquosos. A exposição prolongada a altas temperaturas pode levar à corrosão intergranular nesta liga. Resistência à corrosão em comparação com ligas resistentes ao calor: Apesar de suas limitações em ambientes corrosivos úmidos, a liga 309 oferece melhor resistência à corrosão do que muitas outras ligas resistentes ao calor. Isso se deve principalmente ao seu alto teor de cromo, que é de 23% na liga 309.
Corrosão a Altas Temperaturas
A liga 309 resiste à corrosão a altas temperaturas na maioria das condições em serviço. As temperaturas de operação são as seguintes:
Condições oxidantes (teor máximo de enxofre – 2 g/m3)
Serviço contínuo de 1922°F (1050°C)
2012°F (1100°C) temperatura de pico
Condições oxidantes (teor máximo de enxofre superior a 2 g/m3)
Temperatura máxima de 950°C (1742°F)
Baixa atmosfera de oxigênio (teor máximo de enxofre – 2 g/m3)
1000°C (1832°F) temperatura máxima
Atmosferas de nitretação ou cementação
1562 –1742°F (850 – 950°C) máximo
A liga não tem um desempenho tão bom quanto a Liga 600 (UNS N06600) ou a Liga 800 (UNS N08800) em atmosferas de redução, nitretação ou cementação, mas supera a maioria dos aços inoxidáveis resistentes ao calor nessas condições.
Propriedades de Creep
Propriedades típicas de fluência
Temperatura |
Tensão de fluência (MPa) |
Arrebatamento Creep (MPa) |
|||||
°C |
°F |
1000 H |
10000 H |
100000 H |
1000 H |
10000 H |
100000 H |
600 |
1112 |
120 |
80 |
40 |
190 |
120 |
65 |
700 |
1292 |
50 |
25 |
20 |
75 |
36 |
16 |
800 |
1472 |
20 |
10 |
8 |
35 |
18 |
7.5 |
900 |
1652 |
8 |
4 |
3 |
15 |
8.5 |
3 |
1000 |
1832 |
4 |
2.5 |
1.5 |
8 |
4 |
1.5 |
Análise Química
Peso % (todos os valores são máximos, a menos que um intervalo seja indicado de outra forma)
Elemento |
309 |
309S |
309H |
Cromo |
22,0 min.-24,0 máx. |
22,0 min.-24,0 máx. |
22,0 min.-24,0 máx. |
Níquel |
12,0 min.-15,0 máx. |
12,0 min.-15,0 máx. |
12,0 min.-15,0 máx. |
Carbono |
0.20 |
0.08 |
0,04 min.-0,10 máx. |
Manganésio |
2.00 |
2.00 |
2.00 |
Fósforo |
0.045 |
0.045 |
0.045 |
Sulfo |
0.030 |
0.030 |
0.030 |
Silício |
0.75 |
0.75 |
0.75 |
Ferro |
Equilíbrio |
Equilíbrio |
Equilíbrio |
Propriedades Físicas
Densidade
0,285 lbs/pol37,89 g/cm3
Calor específico
32 – 212°F (0,12 BTU/lb-°F)502 J/kg-°K (0 – 100°C)
Módulo de elasticidade
28,5 x 106 psi193 GPa
Condutividade térmica 100°C (212°F)
9,0 BTU/h/ft2/ft/°F15,6 W/m-°K
Faixa de Derretimento
2500 – 2590°F1480 – 1530°C
Resistividade Elétrica
30,7 Microhm-in a 68°C78 Microhm-cm a 20°C
Propriedades Mecânicas
Valores típicos a 20°C (68°F)
Resistência ao Rendimento 0,2% de Compensação |
Tração definitiva Força |
Elongação em 2 pol. |
Dureza |
||
psi (mín.) |
(MPa) |
psi (mín.) |
(MPa) |
% (mín.) |
(máx.) |
45,000 |
310 |
85,000 |
586 |
50 |
202 (HBN) |
Dados de fabricação
A liga 309 pode ser facilmente soldada e processada pelas práticas padrão de fabricação de fábrica.
Conformação a quente
Calor uniforme em 1742 – 2192°F (950 – 1200°C). Após a formação a quente, recomenda-se um recozimento final a 1832 – 2101°F (1000 – 1150°C) seguido de resfriamento rápido.
Conformação a Frio
A liga é bastante dúctil e se forma de maneira muito semelhante ao 316. A conformação a frio de peças com exposição a longo prazo a altas temperaturas não é recomendada, uma vez que a liga está sujeita a precipitação de carboneto e precipitantes de fase sigma.
Soldagem
A liga 309 pode ser facilmente soldada pela maioria dos processos padrão, incluindo TIG, PLASMA, MIG, SMAW, SAW e FCAW.