202 vs 204 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

As ligas de aço inoxidável austenítico da série 200, como "202" e "204", são comumente propostas como alternativas de baixo níquel para as classificações da série 300, onde custo, conformabilidade e resistência à corrosão devem ser equilibrados. Engenheiros e equipes de compras frequentemente enfrentam um dilema de seleção: escolher uma composição com maior manganês e menor níquel que minimize o custo do material, mas que pode ser mais difícil de conformar (202), ou selecionar uma liga mais nova e otimizada em custo que reduz o níquel sem sacrificar a conformabilidade, adicionando cobre ou ajustando outros elementos de liga (comumente referida como 204 ou 204Cu).

A principal diferença direcional entre essas duas famílias é um compromisso entre custo e desempenho impulsionado pela estratégia de liga: 202 reduz o níquel principalmente com maior manganês, enquanto as variantes 204 tentam manter ou melhorar a conformabilidade e o desempenho à corrosão usando um equilíbrio diferente de Ni, Cr, Mn e adições controladas de cobre. Como ambas são aços inoxidáveis austeníticos destinados a serem substitutos econômicos para 304 em muitas aplicações, elas são frequentemente comparadas durante o design, fabricação e aquisição.

1. Normas e Designações

• 202: Comumente referenciado como AISI/UNS S20200 (às vezes abreviado como SS202). Encontrado em faixas de produtos de chapa e fita comerciais e referenciado em especificações de aço inoxidável laminado a frio (por exemplo, ASTM A240 para chapa/placa em alguns mercados) e vários catálogos nacionais.
• 204: Frequentemente encontrado como 204Cu (UNS S20430) ou designações comerciais que enfatizam o aço inoxidável austenítico de baixo níquel e com cobre. Nem toda norma nacional tem um equivalente direto EN/JIS/GB; os fabricantes publicam especificações de usina ou números UNS.
• Normas a serem verificadas para limites exatos: ASTM/ASME (A240, A480 para placas/chapas), listas UNS (S20200, S20430) e certificados de usina do fornecedor. Equivalentes regionais EN (europeus) ou GB/JIS podem diferir e devem ser verificados quanto aos critérios de aceitação.

Classificação: Tanto 202 quanto 204 são aços inoxidáveis austeníticos (não magnéticos na condição totalmente recozida), não são aços carbono, aços para ferramentas ou HSLA.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: intervalos de composição típicos (wt%). Os valores são intervalos representativos de fichas de dados comerciais comuns; sempre confirme com o certificado de usina ou especificação para o lote que você está comprando.

Elemento	202 (típico, wt%)	204 / 204Cu (típico, wt%)
C	≤ 0.15 (baixo)	≤ 0.08–0.10 (baixo)
Mn	Relativamente alto (por exemplo, vários wt% para substituir Ni)	Moderado (menor que 202)
Si	≤ ~1.0 (desoxidante menor)	≤ ~0.8–1.0
P	≤ 0.03–0.05 (limite de impureza)	≤ 0.03–0.045
S	≤ 0.03 (limite de impureza)	≤ 0.03
Cr	~17–19	~18–20
Ni	Moderado (reduzido em relação ao 304, mas maior que algumas variantes 204)	Menor que 304; semelhante ou ligeiramente menor que 202, dependendo do subgrau
Mo	Tipicamente nulo ou traço	Tipicamente nulo ou traço
Cu	Traço a ~0.5–1.0 (geralmente baixo)	Adição intencional (por exemplo, ~0.5–1.5) em 204Cu
N	Baixo a moderado (pequenas quantidades para estabilizar austenita)	Baixo (controlado)
V, Nb, Ti, B	Não são adições típicas de liga	Não típico

Como a estratégia de liga afeta as propriedades: - O cromo (Cr) fornece o filme passivo e a resistência à corrosão básica comum aos aços inoxidáveis austeníticos. - O níquel (Ni) estabiliza a austenita e melhora a tenacidade e a conformabilidade; reduzir o Ni diminui o custo do material, mas pode afetar a tenacidade e o comportamento à corrosão, a menos que compensado. - O manganês (Mn) é usado para estabilizar a austenita quando o Ni é reduzido — é mais barato que o Ni, mas aumenta o endurecimento por trabalho e pode afetar a ductilidade e a usinabilidade. - O cobre (Cu) nas variantes 204 é usado para melhorar a resistência e a conformabilidade e compensar parcialmente a redução do Ni no desempenho à corrosão; o Cu também pode ajudar na resistência a certos ácidos e melhorar o acabamento superficial. - O carbono e o nitrogênio são controlados para equilibrar a resistência (via solução sólida e endurecimento intersticial) e evitar sensibilização ou dureza excessiva.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Tanto 202 quanto 204 são totalmente austeníticos quando produzidos e recozidos. Pontos-chave:

• Microestrutura típica: austenita cúbica de face centrada (FCC) estável com grãos austeníticos uniformemente distribuídos; ausência de ferrita ou martensita em material corretamente processado e totalmente recozido.
• Resposta ao trabalho a frio: Ambas as classificações endurecem facilmente por deformação (aços inoxidáveis austeníticos endurecem por deformação), mas 202 — com maior Mn — tende a endurecer mais rapidamente, o que pode reduzir os limites de conformabilidade em dobras profundas e complicar a estampagem, a menos que recozimentos intermediários sejam usados.
• Tratamento térmico: Aços inoxidáveis austeníticos não podem ser endurecidos por têmpera/tempera convencional. O recozimento (tipicamente na faixa de 1000–1150 °C seguido por têmpera em água) restaura a ductilidade e a tenacidade. O 204Cu pode mostrar um comportamento modesto de endurecimento por envelhecimento sob certas condições de temperatura/tempo devido à precipitação de cobre, mas isso não é comparável a graus de aço inoxidável endurecidos por precipitação e geralmente não é explorado para design de alta resistência.
• Processamento termo-mecânico: A laminação a quente seguida de recozimento controlado estabelece o tamanho do grão e as propriedades finais; controlar a deformação residual e evitar a martensita induzida por trabalho a frio (se presente) melhora a tenacidade.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela — comparação qualitativa (condição recozida, a menos que indicado de outra forma). Os valores exatos dependem da forma do produto, espessura, tratamento e ficha de dados específica do fornecedor.

Propriedade	202	204 / 204Cu
Resistência à Tração (aprox, recozido)	Moderada — comparável a outros da série 200; maior que algumas variantes de baixo Ni devido ao Mn	Comparável ao 202; pode apresentar um equilíbrio ligeiramente melhor entre resistência/ductilidade devido ao Cu
Resistência ao Esforço	Moderada	Moderada; semelhante ou ligeiramente menor que 202 no estado recozido
Alongamento (ductilidade)	Bom, mas reduzido em relação ao 204 após trabalho a frio (endurece mais rápido)	Geralmente ligeiramente melhor conformabilidade e alongamento em muitas placas de fornecedores
Tenacidade ao Impacto	Boa em temperatura ambiente; pode ser menor em temperaturas criogênicas se o Ni for muito baixo	Boa em temperatura ambiente; cobre e Ni controlado ajudam a manter a tenacidade
Dureza (recozido)	Baixa a moderada (endurece rapidamente)	Baixa a moderada (tende a manter melhor maciez durante a conformação)

Por que: O maior Mn e o menor Ni do 202 aumentam a estabilidade da austenita, mas também intensificam o endurecimento por trabalho; isso produz maior resistência instantânea durante a conformação, mas reduz o alongamento total alcançável antes da falha. O equilíbrio de liga do 204Cu visa preservar a ductilidade e a tenacidade, enquanto ainda reduz o teor de níquel e o custo.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é influenciada pelo equivalente de carbono, endurecibilidade e microligação. Equações preditivas úteis:

• Equivalente de Carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Pcm (índice de soldabilidade europeu): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação (qualitativa): - Tanto 202 quanto 204 são facilmente soldados usando procedimentos padrão de aço inoxidável austenítico (GMAW, TIG, etc.) com baixo risco de trincas a frio, pois os aços inoxidáveis austeníticos mantêm a ductilidade no metal de solda. - O maior Mn (202) aumenta $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ moderadamente, o que significa que pode ser necessário um pouco mais de atenção à entrada de calor e à temperatura entre passes para evitar endurecimento local ou microestruturas indesejáveis na zona afetada pelo calor. - O 204Cu, com adições de cobre, geralmente solda de forma comparável a outros austeníticos; o cobre pode influenciar ligeiramente a seleção do material de enchimento — combinar a composição com materiais de enchimento austeníticos apropriados (por exemplo, equivalentes da família 308/309 ou materiais de enchimento de baixo Ni especificados pelo fornecedor) evita problemas de microsegregação. - O recozimento pós-solda raramente é necessário para serviços típicos, mas o alívio de tensões e o controle do risco de corrosão intergranular devem ser considerados para geometrias propensas à sensibilização ou temperaturas de serviço elevadas.

6. Corrosão e Proteção Superficial

• Ambas as classificações são aços inoxidáveis austeníticos com passividade à base de cromo. Nenhuma contém molibdênio significativo, portanto, a resistência à corrosão por pite é menor do que a dos aços da série 300 com Mo (por exemplo, 316).
• PREN não é tipicamente útil para essas classificações (é significativo para aços inoxidáveis contendo Mo). Para referência, a fórmula do PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Como Mo ≈ 0 para 202/204, o PREN não indicará alta resistência à corrosão por pite.
• Orientação prática:
• 202: aceitável em ambientes levemente corrosivos (internos, contato com alimentos, decorativos), mas menos resistente a cloretos e ambientes ácidos do que 304/316. Suscetível a manchas superficiais e pites em ambientes agressivos com cloretos.
• 204/204Cu: destinado a ser uma alternativa de baixo Ni mais robusta ao 304; o cobre pode marginalmente melhorar a resistência a certos ácidos e suprimir a iniciação de corrosão em fendas em algumas condições de serviço, mas não é um substituto para o Mo em exposição intensa a cloretos.
• Para aços não inoxidáveis (não aplicável aqui): use galvanização, pintura ou revestimentos. Para essas classificações de aço inoxidável, considere eletropolimento, passivação ou revestimentos protetores para ambientes agressivos.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Conformação a frio: 202 endurece mais rápido — os projetistas devem considerar o retorno elástico e podem exigir recozimentos intermediários; dobras profundas podem ser mais desafiadoras. O 204Cu tende a oferecer melhor conformabilidade e é frequentemente preferido onde dobras apertadas e estampagem complexa são necessárias.
• Usinabilidade: Nenhuma das classificações é tão fácil de usinar quanto os aços carbono de corte livre. O maior Mn no 202 pode reduzir a usinabilidade; o 204Cu geralmente usina de forma semelhante ou ligeiramente melhor, e o Cu controlado pode melhorar a formação de cavacos e o acabamento superficial.
• Acabamento superficial: Ambos aceitam polimento e acabamento bem; o 204Cu pode produzir uma aparência superficial ligeiramente melhor em algumas operações.
• Soldagem e pós-fabricação: O ajuste adequado e a seleção do material de enchimento são importantes; evite resfriamento rápido que pode aprisionar tensões; o decapagem/passivação após a soldagem é recomendada para restaurar a resistência à corrosão.

8. Aplicações Típicas

202 — Usos Típicos	204 / 204Cu — Usos Típicos
Bens de consumo, utensílios de cozinha, acabamentos arquitetônicos leves, painéis decorativos, eletrodomésticos internos onde o custo é um fator determinante	Eletrodomésticos (máquinas de lavar, secadoras), pias de cozinha, painéis arquitetônicos decorativos, acessórios sanitários onde melhor conformabilidade e acabamento superficial são necessários
Acabamentos automotivos e pequenos componentes estruturais com exposição limitada a cloretos	Tubos e componentes moldados que requerem boa capacidade de conformação e controle dimensional melhorado
Chapas estruturais leves onde a exposição à corrosão é leve	Aplicações substituindo 304 onde a redução de níquel é desejada, mas a conformabilidade ou tenacidade devem ser mantidas

Racional de seleção: escolha 202 onde o custo do material inicial é a principal restrição e a exposição à corrosão é moderada; escolha 204/204Cu onde um custo de material ou processamento ligeiramente mais alto é justificado por melhor conformabilidade, acabamento superficial mais consistente e retenção de tenacidade com redução de Ni.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo: Ambos são posicionados como alternativas de menor custo ao 304. O 202 geralmente tem a estratégia de menor teor de níquel (compensada por maior Mn), o que historicamente gera economia de custos — mas os preços sazonais de matérias-primas (Mn vs Ni vs Cu) podem mudar a economia relativa. O 204/204Cu é projetado para equilibrar a redução de níquel com propriedades preservadas e pode ser competitivo, especialmente quando o Ni é caro e o Cu é econômico.
• Disponibilidade: O 202 está amplamente disponível globalmente como chapa/fita comercial padrão. A disponibilidade do 204/204Cu depende da região e do fabricante; está se tornando cada vez mais comum, mas pode ser menos onipresente que o 202 em alguns mercados e formas de produto (por exemplo, bobinas específicas, opções de chapa pré-acabadas).

10. Resumo e Recomendação

Tabela — comparação rápida (qualitativa):

Atributo	202	204 / 204Cu
Soldabilidade	Boa; monitorar a entrada de calor (endurecimento por trabalho)	Boa; o cobre tem impacto mínimo na prática de soldagem padrão
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Resistência moderada, aumento do endurecimento por trabalho; tenacidade adequada em temperatura ambiente	Resistência semelhante, ductilidade/conformabilidade ligeiramente melhor e tenacidade mantida
Custo (material)	Tipicamente mais baixo em muitos mercados (depende da precificação de Mn/Ni)	Otimizado em custo para redução de Ni enquanto retém a conformabilidade; pode ser semelhante ou ligeiramente mais alto que 202

Escolha 202 se: - Sua prioridade é minimizar o custo do material e a aplicação envolve ambientes leves, operações de conformação simples e onde os fornecedores podem fornecer prontamente as formas de bobina/chapa necessárias. - Você pode projetar etapas de fabricação para levar em conta o endurecimento por trabalho mais forte (recozimentos intermediários, folgas de ferramentas).

Escolha 204 (204Cu) se: - Você precisa de conformabilidade mais apertada, melhor acabamento superficial após a conformação ou um equilíbrio mecânico mais próximo do 304, enquanto ainda reduz o teor de níquel. - A aplicação exige tenacidade consistente e risco reduzido de problemas de processo devido ao endurecimento rápido por trabalho (estampagens complexas, dobras profundas, peças de eletrodomésticos de alto volume).

Nota de fechamento: Ambas as classificações são opções de aço inoxidável austenítico otimizadas em custo úteis. A seleção final deve sempre ser feita com base em certificados de usina verificados, forma do produto (bobina, chapa, tubo), tratamento/acabamento requerido e uma análise de custo de ciclo de vida que considere a volatilidade do custo do material, tempo de ciclo de fabricação (por exemplo, necessidade de recozimentos) e exposição à corrosão a longo prazo.