Estudo da corrosão por pite em aços inoxidáveis austeníticos

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CENTRO PAULA SOUZA 
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE ITAQUERA 
PROFESSOR MIGUEL REALE 
 
 
 
 
 
 
 
FÁBIO HENRIQUE DA SILVA COSTA 
LUCAS CERQUEIRA VALLERIO 
 
O USO DE UMA MICROCÉLULA DE GOTA PARA O ESTUDO DA 
CORROSÃO POR PITE EM AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2019 
 
CENTRO PAULA SOUZA 
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE ITAQUERA 
PROFESSOR MIGUEL REALE 
 
 
 
 
 
 
FÁBIO HENRIQUE DA SILVA COSTA 
LUCAS CERQUEIRA VALLERIO 
 
O USO DE UMA MICROCÉLULA DE GOTA PARA O ESTUDO DA 
CORROSÃO POR PITE EM AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS 
 
 
Trabalho acadêmico realizado como 
requisito parcial para a conclusão do 
curso de tecnologia em Mecânica: 
Fabricação Mecânica 
 
Orientador: 
Dr. Jean Pierre Garcia 
 
Coorientador: 
Dr. José Wilmar Calderón Hernández 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2019 
 
 
 
Dedicatória 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Primeiramente gostaríamos de agradecer a Deus, sem ele não chegaríamos 
até esse momento. Em segundo, a nossos familiares e amigos que nos 
apoiaram e motivaram desde o início da nossa vida acadêmica. 
 
 
 Agradecimentos 
Agradecemos primordialmente ao Prof. Dr. Jose Wilmar Hernández Calderón 
pela confiança e acreditar incondicionalmente em nós. Sem ele jamais 
conseguiríamos chegar tão longe. Obrigado! 
A doutoranda Janeth Marlene Quispe Avilés, pela paciência, apoio, e 
colaboração em nos ajudar durante todo o período em que estivemos no PMT. 
Ao prof. Hercílio Gomes de Melo por nos permitir estagiar no laboratório de 
processos eletroquímicos, de maneira que, conseguimos utilizar os recursos 
necessários para a realização de nossa pesquisa. 
Ao Prof. Dr. Jean Pierre Garcia pelas orientações, correções e empenho em 
contribuir no desenvolvimento da pesquisa. 
Aos docentes da Fatec Itaquera que nos proporcionaram conhecimento e 
excelência no aprendizado, especialmente, ao Prof. Ricardo Wagner que nos orientou 
na etapa inicial do nosso TCC. 
Por fim, ao Departamento de Engenharia Metalúrgica de Materiais da Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo por ter nos proporcionado a oportunidade 
de ter contato com grandes profissionais e recursos para que pudéssemos executar 
esse trabalho de conclusão de curso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“A persistência é o caminho do êxito” 
Charles Chaplin 
RESUMO 
 
Os aços inoxidáveis austeníticos são os mais comuns entre os aços inoxidáveis 
e são caracterizados pela excelente resistência à corrosão. A metalurgia dos aços 
inoxidáveis austeníticos pode mostrar como é importante a presença do níquel (Ni) 
para a estabilização da fase austenítica. Em torno de aproximadamente 8% de níquel 
obtém-se uma estrutura completamente austenítica no sistema. (COSTA E SILVA; 
MEI, 2010). O objetivo do trabalho é estudar a resistência à corrosão por pite em dois 
aços inoxidáveis austeníticos, sendo eles, o aço experimental não normalizado 
denominado 298 e o UNS S30403. Foi utilizando uma célula eletroquímica do tipo 
microcélula de gota. Para tal feito, foi trabalhado com duas variáveis: o efeito da 
temperatura de solubilização e da composição química do eletrólito. Foi constituída 
por soluções aquosa com teor constante de 0,6M NaCl e adições de Na2SO4 com 
intuito de averiguar o efeito inibidor do íon de sulfato nos diferentes aços e no 
tratamento de solubilização à 1100° C. A corrosão por pite foi determinada através de 
ensaios de polarização potenciodinâmica cíclica e os resultados coletados 
evidenciaram que o aço 304L detém melhor aptidão sobre a resistência à corrosão 
por pite que o aço 298. 
Palavras-chave: corrosão por pite; microcélula de gota; aço inoxidável austenítico; 
cloreto de sódio; sulfato de sódio. 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Austenitic stainless steels are the most common among stainless steels and are 
characterized by excellent corrosion resistance. Austenitic stainless-steel metallurgy 
can show how important is the presence of nickel (Ni) for the stabilization of the 
austenitic phase, around approximately 8% of the nickel obtained, if a completely 
austenitic structure in the system. (COSTA AND SILVA; MEI, 2010). The objective of 
this work to study corrosion resistance is the non-standard experimental steel named 
298 and UNS S30403. It was using a droplet cell type electrochemical cell. For this 
purpose, it was performed with two variables: the effect of the solubilization 
temperature and the chemical composition of the electrolyte. It was developed by 
aqueous solutions with constant 0.6M NaCl content and Na2SO4 additions to measure 
or inhibit the effect of sulfate on different air types and without solubilization treatment 
at 1100 ° C of cyclic potentiodynamic polarization and collected results. evidenced that 
304L steel detects better resistance to corrosion resistance by corrosion by steel 298. 
 
Keywords: pitting corrosion; drop microcellular; austenitic stain less steel; 
sodium chloride; sodium sulfate. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1- Consumo de Aço Inox no Brasil ................................................................19 
Figura 2 - Aço inoxidável austenítico ABNT 304.......................................................22 
Figura 3 – Região empobrecida de cromo ...............................................................25 
Figura 4 – Forno industrial utilizado para o tratamento térmico de solubilização......26 
Figura 5- Diferentes tipos de corrosão......................................................................28 
Figura 6 – Formato de um pite no metal....................................................................29 
Figura 7- Esquema da curva de polarização potenciodinâmica cíclica, realizada 
sobre aço UNS S30403 em solução 0,6 M NaCl. 23 ................................................31 
Figura 8- Processo de passivação no aço inoxidável................................................32 
Figura 9- (a) Embutidora Metalográfica; (b) Lixadeira semiautomática.....................35 
Figura 10- (a) Corpos de prova após o polimento; (b) Politriz de bancada...............36 
Figura 11- Potenciostato acoplado ao computador e célula eletroquímica...............37 
Figura 12- Detalhes da microcélula de gota..............................................................38 
Figura 13 - Dispositivo auxiliar conectado a célula....................................................38 
Figura 14 - Preparador de eletrólitos.........................................................................39 
Figura 15- Microscópio Óptico Olympus BX60M.......................................................41 
Figura 16- Microscópio Eletrônico de Varredura.......................................................41 
Figura 17-Imagem de microscopia ótica do aço 298 TCR........................................42 
Figura 18- Detalhes da figura anterior. Aumento de 500x.........................................43 
Figura 19 - Imagem de microscopia ótica do aço 298 solubilizado a 1100°C ..........44 
Figura 20 -Imagem de microscopia ótica do aço 298 solubilizado a 1100°C...........44 
Figura 21 - Imagem de microscopia ótica do aço 304L TCR....................................45 
Figura 22 - Imagem de microscopia ótica do aço 304L TCR....................................45 
Figura 23 - Imagem de microscopia ótica do aço 304L solubilizado a 1100°C.........46 
Figura 24 - Imagem de microscopia ótica do aço 304L solubilizado a 1100.............46 
Figura 25 – Curvas de PPC obtidaspara o aço 298 - TCR em 0,6M em NaCl.........47 
Figura 26 – Curvas de PPC obtidas para o aço 298 – solubilizados a 1100°C em 
0,6M NaCl + 0,6M NA2SO4........................................................................................48 
Figura 27 – Gráfico de PPC obtidas para o aço 304L - TCR em 0,6M em 
NaCl............................................................................................................................48 
Figura 28 - Curvas de PPC obtidas para o aço 304L – solubilizados a 1100°C em 
0,6M NaCl + 0,6M NA2SO4........................................................................................49 
Figura 29 - Representação do potencial de pite (Ep) para o aço 298.......................51 
Figura 30 – Representaçao do potencial de pite (ep) para o aço 298 em NaCl a 
1100°C.......................................................................................................................51 
Figura 31 - Representação do potencial de pite (Ep) para o aço 298 em (0,6M 
NaCl) e (0,6M NaCl +0,6M Na2SO4) .........................................................................52 
Figura 32 - Representação do potencial de pite (Ep) para o aço 304L em NaCl 
solubilizado a 1100°C.................................................................................................53 
Figura 33 - Representação do potencial de pite (Ep) para o aço 298 em (0,6M NaCl) 
e (0,6M NaCl +0,6M Na2SO4) ...................................................................................53 
Figura 34 – Representação dos potencias de pite (Ep) do aço 304L ......................54 
Figura 35 - Potenciais de pite médios (Ep) dos aços 298 e 304L.............................55 
Figura 36 - Potenciais de pite médios (Ep) dos aços 298 em eletrólitos de 0,6M 
NaCl e 0,6M NaCl + 0,6M Na2SO4............................................................................55 
Figura 37 -Imagens de elétrons secundários do aço 298 TCR após o ataque 
eletrolítico com ácido oxálico......................................................................................57 
 Figura 38 -Imagem de elétrons secundários do aço 298 tratados termicamente a 
1100°C. Após o ataque eletrolítico com ácido oxálico...............................................57 
Figura 39 - Imagem de elétrons secundários do aço 304L TCR, após o ataque 
eletrolítico com ácido oxálico......................................................................................58 
Figura 40 - Imagem de elétrons secundários do aço 304L tratados termicamente a 
1100°C, após o ataque eletrolítico com ácido oxálico................................................58 
Figura 41 - Célula eletroquímica convencional e seus componentes.......................63 
Figura 42 – a) Célula eletroquímica convencional. b) Microcélula de gota...............64 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Produção Bruta de Aço Inoxidável em toneladas métricas ...................19 
Tabela 2 - Propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis .....................................21 
Tabela 3 - Composição química de aços inoxidáveis austeníticos da série 300 ....23 
Tabela 4 - Composição química de aços da série 200............................................24 
Tabela 5 - Equações obtidas para o aço 18Cr -8Ni após a construção de curvas de 
polarização, por método potenciostático ...................................................................33 
Tabela 6 - Composição química dos aços estudados, em porcentagem em massa 
....................................................................................................................................34 
Tabela 7- Valores médios dos Eps e desvios padrão do aço 304L...........................50 
Tabela 8 - Valores médios dos Eps e desvio padrão do aço 298..............................50 
Tabela 9 - Composição dos elementos químicos dos aços 298 e 304L ...................60 
Tabela 10 – Variação da energia livre de Gibbs de formação de condições padrão 
(∆G°) de substancias constituídas pelos principais elementos da essência (Fe, N, Cr, 
Cu e Mg) e íons dos eletrólitos de sulfato e cloreto...................................................61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................13 
 1.2 OBJETIVO ................................................................................................15 
 1.2.1 OBJETIVO GERAL.........................................................................15 
 1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................15 
 1.3 JUSTIFICATIVA ..................................................................................... 16 
 1.4 METODOLOGIA ..................................................................................... 17 
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................18 
2.1 ASPECTOS ECONÔMICOS ....................................................................18 
 2.2 AÇOS INOXIDÁVEIS .............................................................................. 20 
 2.2.1 Aços inoxidáveis austeníticos ...................................................... 21 
 2.2.2 Aços da série 200......................................................................... 23 
 2.3 SENSITIZAÇÃO .......................................................................................25 
 2.4 SOLUBILIZAÇÃO......................................................................................26 
 2.5 CORROSÃO .............................................................................................27 
 2.5.1 Corrosão por pite.......................................................................... 28 
 2.5.2 Corrosão por pite em aços inoxidáveis austeníticos ................... 30 
 2.5.3 Técnica potenciodinâmica cíclica..................................................30 
 2.5.4 Passivação ...................................................................................32 
 2.6 SULFATO COMO INIBIDOR DE CORROSÃO POR PITE .....................33 
3. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................... 34 
3.1 Material de estudo .....................................................................................34 
3.2 Preparação dos corpos de prova ...............................................................35 
3.3 Ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica cíclica ..............37 
3.4 Preparação das soluções Eletrolíticas ...................................................... 39 
3.5 Caracterização Microestrutural .................................................................40 
 3.5.1 Microscopia Ótica .........................................................................40 
3.5.2 Microscopia Eletrônica de Varredura ..........................................41 
4. RESULTADOS EXPERIMENTAIS.....................................................................42 
4.1 Caracterização Microestrutural............................................................42 
4.2 Resistência à corrosão por pite............................................................47 
4.3 Potenciais de pite (Ep) .........................................................................50 
5. ANÁLISE MICROESTRUTURAL.......................................................................56 
 5.1 Microscopia eletrônica de varredura ...................................................56 
 6. DISCUSSÃO ......................................................................................................596.1 Comparação dos potenciais de pite dos aços 298 e 304L ...................60 
 6.2 Sulfato como inibidor da corrosão .......................................................61 
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS...............................................................................65 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................67