25# vs 35# – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Engenheiros e equipes de compras frequentemente escolhem entre 25# e 35# ao especificar aços carbono para eixos, pinos, buchas e componentes estruturais gerais onde custo, usinabilidade e desempenho mecânico devem ser equilibrados. Os contextos típicos de decisão incluem se priorizar a formação e soldagem mais fáceis para grandes fabricados, ou maior resistência como forjado/tratado termicamente em componentes que suportarão cargas estáticas ou dinâmicas mais altas.

A principal distinção entre os dois graus é o teor de carbono e o equilíbrio resultante entre resistência e ductilidade: o grau de maior carbono exibe maior potencial de resistência e dureza em detrimento da ductilidade e de alguma soldabilidade. Como ambos são aços carbono comuns amplamente utilizados em formas de produtos semelhantes, os projetistas os comparam diretamente para decidir se a resistência adicional (e potencialmente o tratamento térmico) justifica as compensações em conformabilidade, tenacidade e complexidade de fabricação.

1. Normas e Designações

• Sistemas de normas nacionais e internacionais comuns podem referenciar aços carbono equivalentes, mas as designações literais “25#” e “35#” são mais comumente encontradas na nomenclatura de materiais chinesa.
• Famílias de normas relevantes típicas:
• GB (China): 25#, 35# (aços carbono comuns)
• ASTM/ASME: graus de aço carbono comum comparáveis (seleção por composição/propriedade em vez de designação literal “#”)
• EN: aços nas famílias EN 10025/10083 ou equivalentes EN selecionados por requisitos de carbono e resistência à tração
• JIS: equivalentes de aço carbono comum japonês listados por teor de C e propriedades mecânicas

Classificação: Tanto 25# quanto 35# são aços carbono comuns (não-ligados). Eles não são aços inoxidáveis, HSLA ou aços para ferramentas em suas formas padrão. O tratamento térmico pode ser aplicado para modificar propriedades, mas não altera a classificação base.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Notas: - A diferença composicional mais significativa é o carbono. Pequenos ajustes em Mn e Si influenciam as propriedades de tração e desoxidação. Outros elementos de liga estão geralmente ausentes nos aços 25#/35# padrão; se presentes, indicam um grau especificado diferente. - A estratégia de liga para esses graus é mínima: manter a química simples, controlar impurezas e usar tratamento térmico ou micro-ligação apenas quando aumentos específicos de propriedades forem necessários.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura: - Ambos os graus na condição como laminados ou normalizados geralmente consistem em uma microestrutura de ferrita–pearlita. A fração volumétrica de pearlite aumenta com o teor de carbono. - 25#: maior fração de ferrita, pearlite mais grossa/fina dependendo do resfriamento, geralmente mais dúctil e tenaz na condição como laminado. - 35#: maior fração de pearlite e potencialmente pearlite mais fina se processada para acelerar o resfriamento, resultando em maior resistência e dureza na condição normalizada.

Resposta ao tratamento térmico: - Normalização: Refina a estrutura do grão e produz uma distribuição de ferrita–pearlita mais uniforme. Ambos os graus respondem bem à normalização; 35# atingirá maior resistência normalizada do que 25# devido ao seu maior carbono. - Recocção: Amolece e melhora a usinabilidade ou conformabilidade para ambos os graus; 25# se tornará mais dúctil em relação a 35# após o recocção total. - Dureza e tempera: Ambos podem ser endurecidos, mas a endurecibilidade é limitada em relação aos aços de liga. 35#, com maior carbono, atinge maior dureza após a têmpera, mas também maior risco de trincas induzidas por têmpera e redução da tenacidade, a menos que cuidadosamente temperado. - Processamento termo-mecânico: Laminação controlada e resfriamento acelerado melhoram a resistência e tenacidade, mas mudanças dramáticas na endurecibilidade requerem adições de liga não presentes nos aços 25#/35# padrão.

4. Propriedades Mecânicas

Interpretação: - 35# é a opção mais forte/dura em estados termo-mecânicos equivalentes; 25# oferece melhor ductilidade e tipicamente melhor resistência ao impacto para componentes que se espera que passem por conformação ou cargas dinâmicas. - Para componentes que necessitam de alta tenacidade e grande deformação plástica, 25# é geralmente preferível, a menos que um pós-processamento (por exemplo, têmpera) esteja planejado para 35#.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende principalmente do teor de carbono, da liga combinada e da espessura da seção. Para aços carbono como 25# e 35#, índices equivalentes de carbono são amplamente utilizados para estimar as necessidades de pré-aquecimento/pós-aquecimento.

Fórmulas comuns de equivalente de carbono: - Exibir exemplo para orientação internacional: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Uma fórmula mais detalhada usada para prever a suscetibilidade a trincas a frio: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - 35# tem maior $C$, então o $CE_{IIW}$ e o $P_{cm}$ calculados serão maiores do que para 25#, indicando maior tendência para endurecimento na zona afetada pelo calor (HAZ) e maior risco de trincas a frio assistidas por hidrogênio. Portanto, 35# geralmente requer procedimentos de soldagem mais conservadores: pré-aquecimento, temperatura de interpassagem controlada, eletrodos de baixo hidrogênio e tratamento térmico pós-soldagem quando a espessura e a restrição são significativas. - 25#, com menor $C$, é mais tolerante para soldagem, mais fácil de unir sem pré-aquecimento para espessuras moderadas e geralmente requer menos controle rigoroso de hidrogênio.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto 25# quanto 35# são aços carbono não inoxidáveis e dependem de revestimentos e barreiras para proteção contra corrosão. Estratégias comuns:
• Galvanização a quente para componentes estruturais externos.
• Sistemas de pintura (primers epóxi, revestimentos de poliuretano) para proteção atmosférica.
• Proteção catódica ou revestimentos em aplicações enterradas ou imersas.
• Índices inoxidáveis como PREN não são aplicáveis a aços carbono comuns. Para ilustração, PREN é: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ mas isso é relevante apenas para ligas inoxidáveis; nem 25# nem 35# devem ser avaliados por PREN.
• Nota de seleção: Se a resistência à corrosão for um fator de design primário, escolha uma liga inoxidável ou resistente à corrosão em vez de depender de 25# ou 35# mais tratamento de superfície.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Conformabilidade e dobra: 25# é mais fácil de dobrar e formar a frio devido à maior ductilidade; 35# é mais propenso a retorno elástico e pode trincar se dobrado além dos raios recomendados.
• Usinabilidade: Ao ser recebido, 25# produz condições de usinagem mais fáceis quando mais macio; no entanto, um ligeiramente maior teor de carbono pode melhorar a formação de cavacos para algumas operações. Em geral, 35# de maior carbono requer forças de corte mais altas e pode encurtar a vida útil da ferramenta se estiver em condição endurecida.
• Corte, moagem e acabamento: Ambos respondem a práticas de usinagem padrão, mas operações em 35# que são temperadas ou tratadas devem ser planejadas como para aços de maior resistência (velocidades mais lentas, ferramentas mais duras, refrigerante).
• Tratamentos de superfície (revestimento, pintura) se comportam de maneira semelhante para ambos os graus, embora a preparação da superfície para soldagem ou revestimentos possa ser mais crítica em superfícies temperadas de maior resistência.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: - Escolha 25# quando a soldabilidade, ductilidade e facilidade de conformação forem fundamentais e resistência extrema não for necessária. - Escolha 35# quando maior resistência básica ou endurecibilidade for necessária e o design puder tolerar redução da ductilidade ou controles adicionais de tratamento térmico/soldagem.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: Ambos são aços carbono de commodity; 25# é tipicamente marginalmente menos caro que 35# devido ao menor teor de carbono e menos restrições de processamento. A diferença de preço geralmente é pequena em relação a aços de liga ou especiais.
• Disponibilidade: Ambos os graus estão amplamente disponíveis em formas de produtos comuns: barras, chapas, lingotes e forjados, especialmente em regiões onde a designação “#” é comum. Os prazos de entrega são geralmente curtos para produtos padrão laminados a quente ou normalizados; entregas de temperados e tratados demoram mais.
• Nota de aquisição: Especifique o tratamento térmico e as propriedades mecânicas necessárias nos documentos de compra; a designação simples pode levar a variabilidade nas propriedades entregues.

10. Resumo e Recomendação

Recomendações: - Escolha 25# se você precisar de boa conformabilidade, soldagem mais fácil, melhor resistência ao impacto na condição como laminado, e o componente não requer alta resistência ou processamento pesado posterior. - Escolha 35# se a resistência à tração/ao escoamento básica mais alta for importante, ou se a peça for tratada termicamente para atingir metas especificadas de desgaste ou resistência e você puder aplicar controles adequados de soldagem e fabricação.

Orientação prática conclusiva: - Para fabricados soldados com grandes espessuras de chapa ou onde o risco de trincas por hidrogênio deve ser minimizado, opte por 25# de menor carbono ou especifique procedimentos de pré-aquecimento/pós-aquecimento se 35# for necessário. - Para componentes usinados que serão endurecidos ou operados sob carga cíclica, considere 35# com um cronograma definido de têmpera e tempera, ou melhor ainda, avalie um aço de baixa liga com superior endurecibilidade e tenacidade se alto desempenho for necessário. - Sempre especifique o padrão exato do material, as propriedades mecânicas necessárias e quaisquer requisitos de tratamento térmico ou inspeção na documentação de aquisição para evitar ambiguidade entre as entregas de “25#” e “35#”.