Inox 304 ou 316L: que qualidade escolher para as suas peças?

Os aços inoxidáveis austeníticos 304 e 316L são os mais difundidos para peças maquinadas, chapas e conjuntos soldados. O seu nome muda consoante a norma: a designação americana AISI (304, 316L) e a designação europeia da EN 10088, por número (1.4301…) ou por composição química. Para um fabrico na Europa, é a designação EN que consta em geral do certificado do material: faça-a constar do seu desenho ou indique «equivalente aceite».

O «L» significa low carbon. A densidade é de cerca de 7,9 g/cm³ para o 304 e 8,0 g/cm³ para o 316L: a igual volume, a massa é quase idêntica, e a ferramenta de cálculo de massa dá-lhe o peso do material em bruto. Ambas as qualidades são não magnéticas no estado recozido, mas podem tornar-se ligeiramente magnéticas após deformação a frio: o íman não permite, por isso, distingui-las.

No estado recozido, as duas qualidades têm características mecânicas próximas (um limite de elasticidade mínimo da ordem de 200 MPa, com um alongamento importante): raramente se distinguem, portanto, pela resistência, mas pela resistência à corrosão. Nenhuma endurece por têmpera; só o encruamento aumenta a sua dureza. Para uma dureza elevada, é preciso recorrer a outras famílias de inox, nomeadamente as martensíticas.

O inox resiste à corrosão graças a uma camada de óxido de crómio, extremamente fina, que se reforma ao ar. Os iões cloreto (sal marinho, sais de descongelação, lixívia, muitos produtos de limpeza e desinfetantes) atacam localmente esta camada e provocam corrosão por picadas, ou corrosão em fenda nos interstícios e sob os depósitos. O molibdénio do 316L reforça a camada face a estes ataques.

Um índice permite comparar as qualidades: o PREN (pitting resistance equivalent number), calculado a partir do crómio, do molibdénio e do azoto. Os seus valores típicos são da ordem de 18 a 20 para o 1.4301 e de 23 a 26 para o 1.4404. Quanto mais elevado, melhor a qualidade resiste às picadas, em condições iguais.

O que isso muda consoante a utilização

• O 304 basta no interior, em atmosfera sem cloro: cozinha profissional, mobiliário, proteções, muitas peças mecânicas.
• O 316L é preferido junto ao mar, em meio marinho, em processos químicos e farmacêuticos, e sempre que haja uma limpeza ou desinfeção com cloro regulares.
• Para além do 316L: também ele tem limites (imersão prolongada em água do mar, cloretos a quente, folgas estreitas). Há então que estudar os aços duplex, como o 1.4462, ou as qualidades super-austeníticas.

O estado de superfície conta tanto como a qualidade: uma superfície lisa e limpa resiste melhor do que uma superfície rugosa ou contaminada.

Os inox austeníticos maquinam-se com menos facilidade do que o aço ou o alumínio. Encruam: o material endurece sob a ferramenta se esta roçar em vez de cortar. A sua baixa condutibilidade térmica concentra o calor na aresta de corte, e as suas aparas longas e filamentosas quebram-se mal. O 316L é em geral um pouco mais delicado do que o 304: mais tenaz, desgasta mais as ferramentas.

As oficinas de maquinagem CNC compensam com ferramentas afiadas e adaptadas, velocidades de corte mais baixas do que no aço, um avanço suficiente para cortar sob a zona encruada, uma lubrificação abundante e estratégias de quebra-aparas. O resultado: tempos de ciclo mais longos e ferramentas substituídas mais cedo, logo um custo de maquinagem mais elevado. A ferramenta de velocidade de corte dá uma referência para calcular os regimes.

O 303 (1.4305), quando a corrosão não é crítica

Para a torneagem e a maquinagem em torno automático em série, uma qualidade com enxofre, o 303 (1.4305), quebra-se mais facilmente e maquina-se bastante mais depressa. Em contrapartida, a sua resistência à corrosão é menor (os sulfuretos favorecem as picadas) e a sua soldadura é desaconselhada. Não substitui o 304 ou o 316L numa peça soldada ou exposta à corrosão, mas, se a utilização o permitir, pode reduzir o preço: faça a pergunta à oficina.

O 304 e o 316L soldam-se muito bem, em TIG como em MAG (ver o guia TIG, MIG, MAG ou elétrodo revestido). Dois pontos requerem atenção.

• A sensibilização. Entre cerca de 450 °C e 850 °C, o carbono pode combinar-se com o crómio e formar carbonetos nas fronteiras de grão; o metal empobrece em crómio em redor da soldadura e torna-se sensível à corrosão intergranular. As versões «L» (carbono inferior ou igual a 0,03 %) limitam este risco: são a escolha natural para peças soldadas, sobretudo espessas. As qualidades estabilizadas com titânio, como o 316Ti (1.4571), são outra resposta.
• As deformações. Os austeníticos dilatam-se cerca de 16 µm por metro e por kelvin, contra 12 para um aço de construção, e conduzem três vezes menos bem o calor: as deformações de soldadura são maiores, o que impõe fixação, sequência de soldadura e, por vezes, tolerâncias mais largas.

Após a soldadura, a zona aquecida apresenta óxidos coloridos, menos resistentes à corrosão do que o metal são. Uma decapagem, seguida de passivação, restaura a camada protetora. As ferramentas que serviram em aço-carbono (escovas, mós) deixam ferro livre e provocam ferrugem: exija ferramentas reservadas ao inox.

O 316L custa mais do que o 304 na compra do material: o molibdénio e o níquel são elementos de liga caros. Os fabricantes de aço faturam suplementos de liga que evoluem todos os meses: a diferença entre as duas qualidades não é, portanto, constante, e não a quantificamos. Peça o preço das duas qualidades em vez de o presumir.

O preço da peça acabada depende de muito mais do que o quilo de material: tempo de maquinagem mais longo do que em aço, ferramentas, deformações de soldadura, acabamentos, controlo. Para uma peça pequena, o sobrecusto de material do 316L pode manter-se modesto face ao custo de maquinagem; para uma chapa grande ou um material em bruto volumoso, pesa mais. Quanto à disponibilidade, o 304 (ou 304L) e o 316L existem em chapas, barras, tubos e perfis na maioria dos distribuidores; os formatos atípicos e as qualidades especiais alongam o prazo. O acabamento da chapa também conta: um escovado, um polido ou uma película de proteção acrescentam um custo que o preço ao quilo não mostra.

A tabela resume as diferenças. A decisão toma-se com base no ambiente da peça, não no hábito.

Uma regra simples: parta do 304 (ou do 304L se a peça for soldada) e passe ao 316L se encontrar cloretos, uma limpeza com cloro, um meio marinho ou uma exigência de corrosão mais severa. É frequente no setor naval e náutico e na indústria agroalimentar, onde os desinfetantes contêm muitas vezes cloro.

Dois casos requerem prudência. Para o contacto alimentar, especifique-o: a qualidade, o estado de superfície e o acabamento devem satisfazer os requisitos aplicáveis (Regulamento (CE) n.º 1935/2004 relativo aos materiais em contacto com os alimentos). Para o setor médico, a qualidade é na maioria das vezes fixada por uma especificação precisa: não a substitua por uma «equivalência» sem validação.

• a designação exata, de preferência em EN (1.4301, 1.4307, 1.4404…), ou «304L ou 316L, equivalente aceite»;
• a forma do material em bruto: barra redonda, chato, chapa (espessura, acabamento de superfície como 2B ou escovado), tubo;
• o certificado do material pretendido (por exemplo 3.1 segundo a EN 10204), único meio fiável de verificar a qualidade e a corrida: nem o íman nem o aspeto distinguem um 304 de um 316L;
• o ambiente da peça: exterior, junto ao mar, produtos de limpeza, contacto alimentar;
• a eventual soldadura, para que a oficina escolha a versão de baixo carbono;
• os acabamentos: decapagem, passivação, eletropolimento, estado de superfície (Ra);
• as tolerâncias, as quantidades e o prazo.

Se a utilização não justificar o 316L, diga-o: a oficina poderá propor o 304. Para comparar o inox com os outros materiais, ver o guia materiais para peças maquinadas. Na Meaflow, publicar um pedido é gratuito e sem comissão: compara as propostas de várias oficinas e troca mensagens antes de escolher.