Nitronic 60 – UNS S21800
Inox austenítico resistente a engripamento (galling) e desgaste
Inox austenítico Cr-Ni-Mn com ≈ 4% de silício e nitrogênio. O silício e o manganês inibem desgaste, engripamento (galling) e fretting mesmo no estado recozido: em teste sem lubrificação, Nitronic 60 contra Nitronic 60 só engripou a 345 MPa, enquanto 304 contra 304 engripou a 14 MPa. Tem escoamento típico de 414 MPa recozido, corrosão geral entre a do 304 e a do 316 e resistência a pite em cloretos melhor que a do 316.
Designações e equivalências
| Sistema | Designação |
|---|---|
| UNS | S21800 |
| W.Nr./EN | Sem equivalente EN direto |
| Comercial | Nitronic 60 (Cleveland-Cliffs), Alloy 218, N-60, Fermonic 60 |
| Outras | Fixadores ASTM A193 B8S / A194 8S; fundido CF10SMnN; consumível AWS ER218 (Nitronic 60W) |
Normas por forma de produto
| Forma | Norma |
|---|---|
| Barra e perfil | ASTM A276 / A479 S21800 |
| Chapa, tira e bobina | ASTM A240 S21800 |
| Barra, forjado e arame (aeronáutico) | AMS 5848 |
| Tarugo e barra para forjamento | ASTM A314 |
| Arame | ASTM A580 |
| Parafusos e porcas | ASTM A193 B8S / A194 8S |
| Fundido | ASTM A351 / A743 CF10SMnN |
| Vaso de pressão | ASME Seção VIII Div. 1 (UHA-23) |
Tolerâncias e NCM
- Barras forjadas (redondas e quadradas): sobremetal de 2 mm (Ø 6–16 mm) a 24 mm (Ø 400–500 mm) no diâmetro. Ex.: Ø 100–125 mm acabado: +7 mm, tolerância +6 / −0 (comprimento até 3.500 mm).
- Discos forjados: sobremetal de 4 a 9 mm no diâmetro e de 3 a 11 mm na altura, tolerância só positiva.
- Corte e usinagem: serra fita −0 / +5 a +15 mm no comprimento; jato d’água +10 % da espessura no diâmetro (mín. 2 mm); usinados −0 / +2 a +5 mm no diâmetro. Ver tabelas completas (INF 002 e INF 003, iguais para todas as ligas).
| Forma | NCM (Brasil, 8 dígitos) | HS (internacional, 6 dígitos) | HTS (EUA, 10 dígitos)* | CN (União Europeia, 8 dígitos)* |
|---|---|---|---|---|
| Barra forjada | 7222.30.00 | 7222.30 | 7222.30.0024 | 7222 30 51 |
| Barra laminada a quente | 7222.11.00 | 7222.11 | 7222.11.0059 | 7222 11 11 |
| Chapa grossa (> 10 mm, largura ≥ 600 mm) | 7219.21.00 | 7219.21 | 7219.21.0020 | 7219 21 10 |
| Flange e conexão | 7307.21.00 | 7307.21 | 7307.21.5000 | 7307 21 00 |
Classe fiscal: aço inox (pela composição química, conforme as Notas do Capítulo 72 e a Nota 5 da Seção XV).
*: códigos de EUA e UE de referência. NCM pela legislação vigente (Regras Gerais de Interpretação, Notas dos Capítulos 72, 74 e 75 e Nota 5 da Seção XV). Confirme a NCM final com seu despachante conforme a dimensão e o acabamento do item. HS = 6 primeiros dígitos da NCM.
Composição química (%)
ASTM A276 / A479 (UNS S21800)
| Elemento | Faixa (%) |
|---|---|
| C | ≤ 0,10 |
| Mn | 7,0 – 9,0 |
| Si | 3,5 – 4,5 |
| Cr | 16,0 – 18,0 |
| Ni | 8,0 – 9,0 |
| N | 0,08 – 0,18 |
| P | ≤ 0,060* |
| S | ≤ 0,030 |
| Mo | ≤ 0,75 |
| Cu | ≤ 0,75* |
| Fe | balanço |
Propriedades mecânicas
Recozido – típicos de barra Ø 25 mm (HPA/AK Steel); mínimos de barra acima de 12,7 mm entre parênteses
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Limite de escoamento (0,2%) | 414 MPa típico (≥ 345 MPa*) |
| Resistência à tração | 710 MPa típico (≥ 655 MPa*) |
| Alongamento (4D) | 64% típico (≥ 35%*) |
| Redução de área | 74% típico (≥ 55%*) |
| Dureza | 95 HRB típico (170 – 255 HB) |
| Encruado (Nitronic 60 HS, nível 3, até Ø 89 mm) | LR ≥ 1.103 MPa; LE ≥ 896 MPa |
Propriedades físicas típicas
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Densidade | 7,62 g/cm³ |
| Módulo de elasticidade | 180 GPa |
| Expansão térmica (24 – 93 °C) | ≈ 15,8 µm/m·K |
| Resistividade elétrica | 98,2 µΩ·cm |
| Permeabilidade magnética (recozido) | 1,003 |
Tratamento térmico, soldagem e usinagem
| Item | Prática usual |
|---|---|
| Temperatura de serviço | Do criogênico (–196 °C, onde mantém a resistência ao engripamento) a alta temperatura: resistência à oxidação semelhante à do 309 e boa resistência mecânica até ≈ 980 °C (1.800 °F). |
| Tratamento térmico | Solubilização a ≈ 1.065 °C (1.950 °F)* com resfriamento rápido. Não endurece por tratamento térmico; a resistência sobe por trabalho a frio (Nitronic 60 HS), que não melhora a resistência ao engripamento. |
| Soldagem | Boa, pelos processos usuais de inox. Consumível de mesma liga AWS A5.9 ER218 (Nitronic 60W). Pré-aquecimento e tratamento pós-solda em geral desnecessários além do alívio de tensões normal. |
| Usinagem | Difícil: índice ≈ 23% (AISI B1112 = 100%; 304 = 45%). Usinar a ≈ 50% das velocidades do 304, com metal duro revestido, máquina rígida e potência suficiente. |
Aplicações típicas
- Hastes, sedes e internos (trim) de válvulas
- Anéis de desgaste e lóbulos de bombas
- Pinos, buchas e rolamentos de rolos
- Parafusos, porcas e prisioneiros anti-engripamento (A193 B8S)
- Pinos de pontes e peças críticas de construção
- Peneiras, correntes e sistemas de acionamento
- Componentes de óleo e gás, petroquímica e processamento químico
Alternativas: Nitronic 50 (XM-19) quando a corrosão e a resistência mecânica pesam mais que o engripamento; 17-4PH H950 ou 410 temperado como par do Nitronic 60 em hastes e sedes (não engriparam até 345 MPa no teste); Stellite 6 ou revestimentos duros quando o desgaste abrasivo domina; 316L quando não há contato metal-metal.
Nitronic 60: guia completo
O que é o Nitronic 60
O Nitronic 60 é um aço inoxidável austenítico ao manganês, silício e nitrogênio. O silício (3,5 – 4,5%) e o manganês (7,0 – 9,0%) reduzem desgaste, engripamento e fretting, inclusive no estado recozido, o que torna a liga uma alternativa de custo menor que ligas de cobalto e de alto níquel para combater desgaste. O nitrogênio eleva o escoamento para ≈ 414 MPa recozido.
Resistência ao engripamento: dados de teste
Limiar de engripamento sem lubrificação (tensão em que o galling começou), botão contra bloco, mesmo par de materiais nas duas faces quando não indicado:
- 304 contra 304: 14 MPa; 316 contra 316: 14 MPa; 17-4PH H950 contra 17-4PH H950: 14 MPa.
- Nitronic 60 contra Nitronic 60: 345 MPa.
- Nitronic 60 contra 304, 303, 410 temperado, 440C ou 17-4PH H950: não engripou até 345 MPa.
- Nitronic 60 contra 316: 262 MPa; contra 430 recozido: 248 MPa.
O ensaio também foi feito em nitrogênio líquido (–196 °C), condição em que a liga mantém a resistência ao engripamento. O trabalho a frio aumenta a resistência mecânica, mas não melhora o comportamento ao engripamento.
Desgaste e cavitação
Em desgaste metal-metal sem lubrificação (cilindros cruzados, 415 rpm), o par 304 contra Nitronic 60 perdeu 6,0 mg a cada 1.000 ciclos, contra 24,7 mg do par 304 contra 17-4PH (43 HRC); com 316, foram 4,3 mg contra 18,5 mg. Nitronic 60 contra ele mesmo perdeu 2,8 mg. Na erosão por cavitação, tomando o Nitronic 60 como 1,00, o 304 sofreu erosão 3,67 vezes maior, o 316 3,70, o bronze-alumínio 3,00 e o CA-6NM 6,80 (séries de ensaio diferentes).
Corrosão
A corrosão geral fica entre a do 304 e a do 316, mas a resistência a pite em cloretos é superior à do 316. Em 6 meses de água do mar parada, o Nitronic 60 teve resistência à corrosão em frestas muito melhor que a do 304 e um pouco melhor que a do 316. Quando a corrosão é o requisito principal, o Nitronic 50 (XM-19) é a escolha mais segura.
Formas de fornecimento e serviços da Dustre
Barras redondas e blocos forjados em matriz aberta, cortados em serra fita na medida, com usinagem de desbaste ou acabamento, solubilização em fornos próprios e ensaios de dureza, tração e impacto. Todo o material é fornecido com certificado de inspeção 3.1 e rastreabilidade de corrida.
Perguntas frequentes
Qual a composição química do Nitronic 60?
Pela ASTM A276 / A479 (UNS S21800): C ≤ 0,10; Mn 7,0 – 9,0; Si 3,5 – 4,5; Cr 16,0 – 18,0; Ni 8,0 – 9,0; N 0,08 – 0,18.
Quais normas cobrem o Nitronic 60?
Barra e perfil: ASTM A276 / A479 S21800. Chapa, tira e bobina: ASTM A240 S21800. Barra, forjado e arame (aeronáutico): AMS 5848. Tarugo e barra para forjamento: ASTM A314. Arame: ASTM A580. Parafusos e porcas: ASTM A193 B8S / A194 8S. Fundido: ASTM A351 / A743 CF10SMnN. Vaso de pressão: ASME Seção VIII Div. 1 (UHA-23).
Até que temperatura o Nitronic 60 pode ser usado?
Do criogênico (–196 °C, onde mantém a resistência ao engripamento) a alta temperatura: resistência à oxidação semelhante à do 309 e boa resistência mecânica até ≈ 980 °C (1.800 °F).
Quais materiais substituem o Nitronic 60?
Nitronic 50 (XM-19) quando a corrosão e a resistência mecânica pesam mais que o engripamento; 17-4PH H950 ou 410 temperado como par do Nitronic 60 em hastes e sedes (não engriparam até 345 MPa no teste); Stellite 6 ou revestimentos duros quando o desgaste abrasivo domina; 316L quando não há contato metal-metal.
O que é galling (engripamento)?
É a adesão e o arrancamento de material entre duas superfícies metálicas que deslizam sob carga, típico de inox contra inox. No teste sem lubrificação do fabricante, 304 contra 304 e 316 contra 316 engriparam a 14 MPa; Nitronic 60 contra Nitronic 60, só a 345 MPa.
O Nitronic 60 é magnético?
Não. A permeabilidade magnética no estado recozido é 1,003.
Qual a diferença entre Nitronic 50 e Nitronic 60?
O Nitronic 50 (XM-19) é feito para corrosão e resistência mecânica (PREN típico ≈ 34, escoamento ≥ 380 MPa). O Nitronic 60 troca parte da resistência à corrosão por silício e manganês, que dão resistência a engripamento e desgaste; sua corrosão geral fica entre a do 304 e a do 316.
Existe Nitronic 80?
Não encontramos liga comercial com esse nome. A família Nitronic (Cleveland-Cliffs, antiga AK Steel/Armco) tem os graus 19D, 30, 32, 33, 40, 50 e 60. Para resistência a engripamento, use o Nitronic 60; para corrosão com alta resistência mecânica, o Nitronic 50 (XM-19).
