35CrMo vs 30CrMo – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Table Of Content

Table Of Content

Introdução

Engenheiros e profissionais de compras rotineiramente decidem entre aços de liga semelhantes ao equilibrar resistência, tenacidade, soldabilidade e custo. 30CrMo e 35CrMo são dois aços de baixo teor de liga e médio carbono comumente especificados, usados para componentes mecânicos onde a resistência e a resistência à fadiga são importantes. Os contextos típicos de decisão incluem escolher entre uma resistência ligeiramente maior após o resfriamento versus melhor soldabilidade e ductilidade, ou ao especificar janelas de tratamento térmico para peças como eixos, engrenagens e fixadores de alta tensão.

A principal diferença prática entre essas duas ligas é seu conteúdo relativo de carbono/ligas: 35CrMo é especificado com um teor de carbono um pouco mais alto (e frequentemente adições de liga marginalmente mais altas) do que 30CrMo. Essa diferença desloca o equilíbrio em direção a uma maior resistência e dureza alcançáveis em 35CrMo após o resfriamento e têmpera, enquanto 30CrMo geralmente oferece uma fabricação mais fácil, melhor soldabilidade e maior ductilidade para tratamentos térmicos equivalentes.

1. Normas e Designações

  • Normas comuns onde esses nomes aparecem:
  • GB (China): 30CrMo, 35CrMo (sistema de designação típico da China)
  • EN / ISO: materiais comparáveis existem (por exemplo, aços Cr–Mo como 34CrMo4, 42CrMo4), mas a equivalência direta requer verificação dos limites de composição e tabelas de propriedades mecânicas na norma aplicável.
  • ASTM / ASME: a série AISI/SAE (por exemplo, família 4130) é frequentemente referenciada como análogos funcionais para seleção de engenharia; a intercambialidade exata requer verificação.
  • JIS: existem graus semelhantes de Cr–Mo; confirme os requisitos químicos/microestruturais correspondentes.
  • Classificação: Tanto 30CrMo quanto 35CrMo são aços de médio carbono e baixo teor de liga usados como aços estruturais de liga (não inoxidáveis, não aços para ferramentas e não HSLA no sentido moderno). Eles são projetados para resistência e endurecibilidade por meio de tratamento térmico (normalização, resfriamento e têmpera).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: intervalos típicos de composição (peso %, indicativo). Os valores reais dependem do fornecedor e da norma vigente — trate estes como intervalos representativos para comparação de engenharia, não como especificações de compra.

Elemento 30CrMo (intervalos típicos, wt%) 35CrMo (intervalos típicos, wt%)
C 0.26 – 0.34 0.30 – 0.40
Mn 0.40 – 0.80 0.45 – 0.85
Si 0.15 – 0.40 0.15 – 0.40
P ≤ 0.025 ≤ 0.025
S ≤ 0.035 ≤ 0.035
Cr 0.80 – 1.20 0.80 – 1.30
Ni ≤ 0.30 (geralmente muito baixo) ≤ 0.30 (geralmente muito baixo)
Mo 0.12 – 0.30 0.12 – 0.30
V traço / opcional traço / opcional
Nb traço / opcional traço / opcional
Ti traço / opcional traço / opcional
B traço (raro) traço (raro)
N residual residual

Como a liga afeta o desempenho - Carbono: controle primário da resistência e endurecibilidade. O teor de carbono ligeiramente mais alto em 35CrMo aumenta a dureza e a resistência à tração alcançáveis após resfriamento e têmpera, mas reduz a ductilidade e a soldabilidade se o equivalente de carbono aumentar. - Cromo e molibdênio: melhoram a endurecibilidade e a resistência à têmpera; ambas as ligas dependem de Cr e Mo para alcançar propriedades mecânicas através da espessura em seções maiores. - Manganês e silício: fortalecem como desoxidantes e contribuem para a endurecibilidade. - Elementos de microliga (V, Nb, Ti) podem aparecer em variantes de microliga para refinar o tamanho do grão e melhorar a tenacidade, mas não são obrigatórios nas designações básicas 30/35CrMo.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas - Na condição normalizada, ambas as ligas mostram uma mistura de ferrita e perlita com tamanhos de grão determinados pelo trabalho a quente e resfriamento. A normalização melhora a usinabilidade e a tenacidade. - Após resfriamento e têmpera, ambas desenvolvem martensita temperada (ou bainítica/bainita temperada dependendo da taxa de resfriamento e do tamanho da seção). O carbono mais alto em 35CrMo promove uma fração maior de martensita dura para um dado resfriamento, aumentando a resistência e a dureza. - O processamento termo-mecânico (laminação controlada) seguido de resfriamento acelerado pode produzir estruturas martensíticas bainíticas/temperadas mais finas que proporcionam combinações excelentes de resistência e tenacidade.

Respostas ao tratamento térmico - Normalização: refina a estrutura como laminada, melhora a usinabilidade e prepara para o resfriamento. - Resfriamento e têmpera (Q&T): rota primária para alcançar a resistência de projeto. Ambas as ligas respondem de forma previsível — 35CrMo geralmente atinge uma resistência à têmpera mais alta em detrimento de uma elongação um pouco menor e potencialmente menor tenacidade ao impacto se supertemperada incorretamente. - Têmpera: necessária para reduzir a fragilidade da martensita como resfriada. 35CrMo frequentemente requer cronogramas de têmpera ligeiramente diferentes para preservar a tenacidade enquanto atinge a resistência alvo.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: propriedades mecânicas indicativas após processamento representativo de resfriamento e têmpera (engenheiro deve verificar a especificação real e o tratamento térmico).

Propriedade 30CrMo (indicativa) 35CrMo (indicativa)
Resistência à tração (MPa) ~700 – 1000 ~800 – 1100
Resistência de escoamento (MPa) ~520 – 850 ~600 – 950
Elongação (%) ~12 – 20 ~8 – 16
Impacto Charpy V-notch (J) ~30 – 80 (varia com a têmpera e espessura) ~20 – 70 (sensível ao tratamento térmico)
Dureza (HB) ~200 – 360 ~240 – 380

Interpretação - Resistência: 35CrMo é geralmente capaz de maiores resistências à tração e ao escoamento sob ciclos de resfriamento e têmpera comparáveis devido ao seu maior teor de carbono e similaridade na endurecibilidade de Cr/Mo. - Tenacidade e ductilidade: 30CrMo geralmente demonstra maior elongação e pode ser mais tenaz em condições transitórias, particularmente se um controle cuidadoso da têmpera e do grão for aplicado. - O equilíbrio real entre resistência e tenacidade depende fortemente do tamanho da seção, da taxa de resfriamento e da têmpera; a especificação deve definir esses parâmetros.

5. Soldabilidade

A soldabilidade dos aços de liga depende do carbono e da liga — resumido qualitativamente usando expressões de equivalente de carbono aceitas.

Fórmulas de avaliação úteis: - Equivalente de carbono (forma IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm Internacional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa - 35CrMo, com seu maior teor de carbono, produzirá um $CE_{IIW}$ / $P_{cm}$ mais alto do que 30CrMo sob níveis semelhantes de Cr/Mo e, portanto, é mais exigente para soldar. Um CE mais alto sugere um aumento do risco de zonas afetadas pelo calor (HAZ) duras e quebradiças e fissuras a frio, a menos que mitigado. - Controles práticos de soldagem: pré-aquecimento, temperatura de interpassagem controlada, uso de metais de enchimento correspondentes ou superdimensionados e tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) são mais frequentemente necessários para 35CrMo, especialmente em seções mais espessas. 30CrMo geralmente permite pré-aquecimento menos rigoroso e pode ser soldado mais facilmente com varas de enchimento padrão de Cr–Mo, embora o PWHT ainda seja recomendado para componentes que suportam carga. - Para ambas as ligas, siga as especificações relevantes de procedimentos de soldagem (WPS) e confirme por meio de PWHT e verificações de dureza na HAZ.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

  • Nenhum dos dois, 30CrMo ou 35CrMo, são ligas inoxidáveis; a resistência à corrosão é semelhante à do aço carbono e depende do acabamento da superfície e do ambiente.
  • Métodos típicos de proteção:
  • Galvanização a quente para proteção atmosférica geral (verifique como a galvanização afeta as tolerâncias dimensionais e superfícies críticas à fadiga).
  • Revestimentos orgânicos: primers, tintas e revestimentos em pó para ambientes industriais.
  • Revestimentos especializados (por exemplo, cádmio, zinco-níquel) para requisitos funcionais específicos ou componentes finos.
  • Índices inoxidáveis como PREN não são aplicáveis a esses aços de baixo teor de liga Cr–Mo, porque não são graus inoxidáveis resistentes à corrosão. Para contexto, PREN é definido como: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ mas é significativo apenas para aços inoxidáveis que contêm Cr e N significativos. Para aços de liga Cr–Mo, a mitigação da corrosão depende de revestimentos e proteção catódica, não de passividade intrínseca.

7. Fabricação, Usinabilidade e Formabilidade

  • Usinabilidade:
  • 30CrMo geralmente é mais fácil de usinar do que 35CrMo em condições comparáveis devido ao seu menor teor de carbono e menor dureza no estado normalizado.
  • Quando as peças são especificadas na condição de resfriamento e têmpera, ambas as ligas são mais difíceis de usinar; a prática recomendada é realizar usinagem pesada na condição normalizada ou recozida e finalizar a usinagem após o tratamento térmico final, quando viável.
  • Formabilidade:
  • A conformação a frio e a dobra são mais fáceis com 30CrMo. O maior teor de carbono em 35CrMo reduz a ductilidade e aumenta o risco de fraturas durante a conformação severa.
  • Quando a conformação é necessária, realize operações antes do tratamento térmico final ou use estratégias de conformação a temperaturas mais altas.
  • Acabamento de superfície:
  • Ambas respondem bem à moagem padrão e ao jateamento para melhorias na vida útil à fadiga; a maior dureza em 35CrMo pode exigir ferramentas e abrasivos mais robustos.

8. Aplicações Típicas

Tabela: usos típicos e justificativa de seleção.

30CrMo — Aplicações típicas 35CrMo — Aplicações típicas
Eixos, eixos, pinos e parafusos onde são necessárias ductilidade e resistência combinadas Eixos altamente tensionados, virabrequins, engrenagens de serviço pesado e componentes que requerem maior resistência após resfriamento
Componentes de tratores e agrícolas, engrenagens de médio porte Componentes de transmissão de alta carga, pinos de máquinas pesadas e peças críticas à cisalhamento
Componentes estruturais onde a flexibilidade de soldagem e fabricação é necessária Peças onde a menor tenacidade da seção transversal é aceita em troca de maior resistência e resistência ao desgaste
Componentes onde custo e facilidade de reparo/soldagem são importantes Componentes de longa vida, críticos à fadiga, onde maior resistência à têmpera é priorizada

Justificativa de seleção - Escolha 30CrMo quando o projeto exigir soldagem mais fácil, maior formabilidade ou quando as peças forem reparadas em campo. Também é favorável quando o controle de custos é importante e os requisitos de resistência final são moderados. - Escolha 35CrMo quando maior resistência à têmpera, resistência ao desgaste e resistência à fadiga em tensões estáticas elevadas forem os principais fatores, e quando soldagem controlada/PWHT for viável.

9. Custo e Disponibilidade

  • Custo relativo: 35CrMo é tipicamente um pouco mais caro do que 30CrMo devido ao teor de liga (e carbono) ligeiramente mais alto e requisitos de tratamento térmico mais rigorosos para aplicações de alto desempenho. O custo incremental geralmente é modesto, mas pode ser significativo para grandes volumes.
  • Disponibilidade por forma de produto: ambas as ligas estão comumente disponíveis como barras, forjados e seções prensadas ou laminadas através de fornecedores de aço industrial. A profundidade do estoque depende das redes de fornecedores regionais; 30CrMo pode ser mais amplamente estocado em tamanhos de engenharia geral devido ao seu uso mais amplo em estruturas reparáveis e soldadas.
  • Dica de compra: especifique critérios de aceitação química e mecânica, requisitos de tratamento térmico e quaisquer necessidades de PWHT para evitar surpresas e obter cotações competitivas.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: comparação rápida.

Atributo 30CrMo 35CrMo
Soldabilidade Melhor (CE típico mais baixo) Inferior (CE mais alto; precisa de controles mais rigorosos)
Equilíbrio Resistência–Tenacidade Boa ductilidade & tenacidade com resistência moderada Maior resistência e dureza; a tenacidade pode ser menor se não for temperada corretamente
Custo Mais baixo Mais alto

Conclusões - Escolha 35CrMo se precisar de maior resistência ou dureza após resfriamento e têmpera para componentes críticos à fadiga, de alta carga ou propensos ao desgaste e se puder acomodar controles de soldagem mais rigorosos (pré-aquecimento, PWHT) e custo de material ligeiramente mais alto. - Escolha 30CrMo se suas prioridades forem melhor soldabilidade, conformação/usinagem mais fácil, maior ductilidade, reparos em campo mais simples e menor custo, enquanto ainda alcança boa resistência após tratamento térmico adequado.

Nota prática final: Sempre confirme a seleção da liga em relação aos requisitos químicos e mecânicos exatos na norma ou desenho aplicável. Para o projeto de soldagem, calcule o equivalente de carbono para a composição proposta e consulte seu engenheiro de soldagem para definir pré-aquecimento, temperatura de interpassagem, metal de enchimento e PWHT para garantir a integridade do componente.

Voltar para o blog

Deixe um comentário