A Influência da Fase Sigma em Juntas Soldadas de Aços Inoxidáveis Austeníticos e Duplex

A formação de fase sigma (σ) em juntas soldadas de aços inoxidáveis é um dos fatores microestruturais mais críticos para a durabilidade, resistência à corrosão e segurança mecânica de sistemas utilizados em indústrias como a farmacêutica, alimentícia, química e de biotecnologia.

Neste artigo técnico, a GroupACW explica por que a presença dessa fase intermetálica pode comprometer profundamente a integridade dos materiais inoxidáveis, com exemplos reais, imagens microscópicas e orientações sobre prevenção.

O que é a fase sigma e por que ela é indesejada?

A fase sigma (σ) é uma fase intermetálica dura, frágil e rica em cromo (Cr) e molibdênio (Mo), elementos essenciais para a passividade dos aços inoxidáveis. Ela não faz parte da microestrutura desejada e se forma geralmente em temperaturas entre 600 °C e 950 °C — exatamente a faixa atingida durante a soldagem e resfriamento lento.

📉 Consequências da presença de fase sigma:

• Redução da resistência à corrosão localizada e intergranular

• Comprometimento da camada passiva protetora

• Formação de trincas e perda de resistência mecânica em ambientes agressivos

Como a fase sigma afeta os aços austeníticos?

Em aços como 304L e 316L, a fase sigma pode surgir na zona termicamente afetada (ZTA) da junta soldada, comprometendo a estabilidade da camada passiva.

Além da sigma, ocorre frequentemente a sensitização, caracterizada pela precipitação de carbonetos de cromo (Cr₂₃C₆) nos contornos de grão. Isso gera regiões empobrecidas em cromo, altamente suscetíveis à corrosão intergranular.

Figura 1. Diagrama TTT sensitização dos aços inoxidáveis austeníticos 304L e 316L.

Figura 2a. Gradiente químico de cromo na junta soldada de aços 304 e 316.

Figura 2b. Posição de precipitação de carbonetos de cromo em soldas.

E nos aços inoxidáveis duplex?

Nos aços duplex (ex: 2205), que combinam aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita, a situação é ainda mais crítica. O desequilíbrio de fases favorece a precipitação de sigma e outras fases deletérias, como chi e Laves, especialmente em regiões com excesso de ferrita.

📉 Impactos em duplex:

• Redução da resistência à corrosão por pite (pitting corrosion)

• Aumento do risco de trinca por corrosão sob tensão (SCC)

• Facilitação do crescimento de trincas e descontinuidades

Figura 3. Diagrama TTT de precipitação de fases intermetálicas deletérias à resistência à corrosão e passivação de aços inoxidáveis duplex.

Figura 4. Efeito da fase sigma na corrosão localizada de aços inoxidáveis.

Figura 5. Corrosão seletiva do microconstituinte ferrita devido a presença de fase sigma em seu entorno.

Como prevenir a formação de fase sigma?

✔️ A prevenção começa com controle do ciclo térmico de soldagem, que deve evitar longos períodos na faixa crítica de temperatura.

✔️ A correta especificação de consumíveis e a definição de procedimentos de soldagem qualificados são fundamentais.

✔️ Para aços duplex, deve-se manter o equilíbrio entre ferrita e austenita, utilizando técnicas como resfriamento controlado e análise da microestrutura.

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