35CrMo vs 42CrMo – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

35CrMo e 42CrMo são dois aços de liga de cromo-molibdênio intimamente relacionados, comumente usados para componentes estruturais e mecânicos onde um equilíbrio entre resistência, tenacidade e temperabilidade é necessário. Engenheiros e equipes de compras frequentemente enfrentam a escolha entre eles ao especificar eixos, engrenagens, fixadores ou componentes de pressão intermediária — uma decisão que troca resistência e resistência ao desgaste contra ductilidade, desempenho em impacto e capacidade de fabricação.

O principal diferenciador entre essas classificações é o nível nominal de carbono e o efeito resultante na resistência e resistência ao temperamento em temperaturas de operação elevadas. Como o cromo e o molibdênio estão presentes em ambas as classificações para promover a temperabilidade e a resistência ao temperamento, seu comportamento durante o resfriamento e o temperamento e sua adequação para aplicações em temperaturas moderadamente elevadas são razões comuns para que essas duas ligas sejam comparadas em design e fabricação.

1. Normas e Designações

• Normas e equivalentes comuns:
• GB/T (China): 35CrMo, 42CrMo
• EN: frequentemente comparado com os aços da série EN 41xx (por exemplo, 35CrMo ≈ 1.7035/34CrMo; 42CrMo ≈ 1.7225/42CrMo4, embora os equivalentes precisos dependam da especificação)
• AISI/SAE: equivalentes aproximados são 35CrMo ≈ 4135, 42CrMo ≈ 4140 (nota: a equivalência direta depende da forma do produto e da especificação)
• JIS: classificações semelhantes existem nas famílias JIS G4105/G4106
• Classificação:
• Ambos são aços estruturais de baixa liga (aços de carbono ligados) — não inoxidáveis, não HSLA no sentido moderno; usados como aços de liga tratáveis por calor para forjados, barras e peças de máquinas.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: intervalos de composição típicos (wt %). Estes são intervalos representativos encontrados em especificações comerciais comuns; sempre consulte o certificado específico do moinho ou norma para aquisição.

Elemento	35CrMo (intervalo típico)	42CrMo (intervalo típico)
C	0.30 – 0.38	0.38 – 0.45
Mn	0.50 – 0.80	0.60 – 1.00
Si	0.15 – 0.35	0.15 – 0.40
P	≤ 0.035	≤ 0.035
S	≤ 0.035	≤ 0.035
Cr	0.80 – 1.10	0.90 – 1.20
Ni	≤ 0.30 (traço)	≤ 0.30 (traço)
Mo	0.15 – 0.30	0.15 – 0.30
V	≤ 0.05 (traço)	≤ 0.05 (traço)
Nb, Ti, B	— (microaleação de traço possível)	— (microaleação de traço possível)
N	≤ 0.012	≤ 0.012

Notas: - A principal distinção composicional é o maior teor de carbono em 42CrMo, que aumenta a temperabilidade, resistência e resistência ao desgaste, mas tende a reduzir a ductilidade e a soldabilidade se não for devidamente pré-aquecido e tratado termicamente após a soldagem. - Cr e Mo são os principais elementos de liga aqui: o cromo aumenta ligeiramente a temperabilidade, resistência e resistência à corrosão; o molibdênio melhora a temperabilidade e a resistência ao temperamento (ou seja, mantém a resistência em temperaturas de temperamento elevadas). - Elementos de microaleação de traço (V, Nb, Ti) podem estar presentes em algumas variantes comerciais para refinar o tamanho do grão e melhorar a resistência sem grandes aumentos de carbono.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura: - Na condição recozida ou normalizada, ambos os aços são tipicamente compostos de ferrita + perlita, com a fração de perlita aumentando com o carbono. - Após o resfriamento da temperatura de austenitização, uma estrutura martensítica (ou bainítica + martensítica) se desenvolve, com o teor de austenita retida dependendo da taxa de resfriamento e da composição.

Efeitos do tratamento térmico: - Normalização: refina o tamanho do grão, produz uma microestrutura fina de ferrita-perlita. 35CrMo geralmente resulta em microestruturas ligeiramente mais finas e mais dúcteis na mesma taxa de resfriamento devido ao menor teor de carbono. - Resfriamento e tempera: ambos respondem bem. 42CrMo, com maior teor de carbono, atinge maior dureza e resistência à tração após a têmpera; também requer tempera cautelosa para evitar fragilidade excessiva. O teor de molibdênio ajuda ambas as classificações a resistir ao amolecimento em temperaturas de temperamento mais altas (resistência ao temperamento melhorada). - Processamento termo-mecânico: laminação controlada e resfriamento acelerado produzem microestruturas bainíticas ou martensíticas finas com melhor tenacidade; a microaleação e a temperatura de acabamento são importantes para controlar o crescimento do grão. - Implicação prática: para um determinado regime de resfriamento e tempera, 42CrMo atinge maior resistência alcançável, mas precisará de diferentes cronogramas de tempera para equilibrar a tenacidade, especialmente onde temperaturas de tempera ou operação elevadas são encontradas.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: intervalos típicos de propriedades mecânicas. Esses intervalos dependem fortemente da forma do produto e do tratamento térmico; os valores mostrados são representativos para condições normalizadas e resfriadas & temperadas (Q&T) usadas na prática de engenharia.

Propriedade	35CrMo (normalizado)	35CrMo (Q&T)	42CrMo (normalizado)	42CrMo (Q&T)
Resistência à tração (MPa)	550 – 750	760 – 1000	600 – 800	900 – 1100
Resistência ao escoamento (0.2% Rp0.2, MPa)	350 – 550	600 – 900	400 – 600	700 – 950
Alongamento (%)	16 – 22	10 – 16	14 – 20	8 – 14
Tenacidade ao impacto (Charpy V-notch, J)	30 – 80 (norm)	20 – 60 (Q&T, depende do temperamento)	25 – 70 (norm)	15 – 50 (Q&T, depende do temperamento)
Dureza (HRC / HB)	20 – 26 HRC (intervalos Q&T)	26 – 40 HRC	22 – 28 HRC	28 – 45 HRC

Interpretação: - 42CrMo geralmente alcança maiores resistências à tração e ao escoamento após resfriamento e tempera devido ao maior teor de carbono; também atinge maior dureza para resistência ao desgaste. - 35CrMo tende a oferecer maior ductilidade e desempenho em impacto ligeiramente melhor quando temperado para níveis de resistência comparáveis, tornando-o preferível onde a tenacidade e a resistência à fadiga são prioridades. - As propriedades mecânicas reais são uma função dos parâmetros de tratamento térmico (temperatura de austenitização, meio de resfriamento e temperatura/tempo de tempera) e da geometria do produto.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é influenciada principalmente pelo equivalente de carbono e pelo teor de liga. Dois preditores comumente usados são o equivalente de carbono IIW e o mais conservador $P_{cm}$:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - 42CrMo, com seu maior teor de carbono, tem um equivalente de carbono mais alto do que 35CrMo para níveis idênticos de Cr–Mo; isso se traduz em um maior risco de zonas afetadas pelo calor (HAZ) duras e frágeis e fissuras a frio se soldado sem pré-aquecimento e temperaturas de interpassagem controladas. - Ambas as classificações contêm Cr e Mo que aumentam a temperabilidade; os procedimentos de soldagem geralmente requerem pré-aquecimento, consumíveis de baixo hidrogênio e tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) quando a resistência ou aplicações críticas estão envolvidas. - 35CrMo solda mais facilmente e geralmente requer menos PWHT agressivo do que 42CrMo para desempenho equivalente do componente, mas a prática de soldagem adequada continua sendo crítica para ambos.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos aços 35CrMo ou 42CrMo é inoxidável; seu teor de cromo não é suficiente para formar um filme passivo contínuo para resistência à corrosão geral.
• Estratégias de proteção típicas:
• Revestimentos de barreira (sistemas de pintura, revestimentos em pó)
• Galvanização (imersão a quente) onde adequado — note que a galvanização pode afetar o tratamento térmico e os alvos de propriedade em seções pequenas e requer tratamentos pós-galvanização se dureza/precisão forem críticos
• Revestimento ou uso de sobreposições resistentes à corrosão onde a corrosão localizada é uma preocupação
• A fórmula PREN para classificação de ligas inoxidáveis não se aplica a esses aços de carbono-liga, uma vez que seus níveis de cromo e molibdênio são muito baixos para confiar na passividade:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Use graus resistentes à corrosão ou medidas de proteção quando os ambientes de serviço forem corrosivos; nenhum dos aços 35CrMo ou 42CrMo deve ser selecionado apenas pela resistência à corrosão.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Maquinabilidade: O 35CrMo de menor carbono é geralmente mais fácil de usinar do que o 42CrMo em condições normalizadas comparáveis devido à menor dureza e forças de corte mais baixas. Após resfriamento e tempera, ambas as classificações se tornam mais difíceis; o 42CrMo em níveis de dureza mais altos aumenta o desgaste da ferramenta.
• Formabilidade: O 35CrMo apresenta melhor formabilidade a frio e desempenho de dobra do que o 42CrMo em estados recozidos ou normalizados. A conformação profunda é limitada pelo teor de carbono em ambos; a conformação deve ser tipicamente feita na condição de recozido macio.
• Desbaste, acabamento de superfície e torneamento duro são comuns para ambos quando endurecidos; o 42CrMo requer ferramentas mais robustas para usinagem dura.
• Distorsões do tratamento térmico e tensões residuais: ambos requerem atenção à espessura da seção, meios de resfriamento e design de fixação para controlar a distorção.

8. Aplicações Típicas

Tabela: usos representativos

35CrMo	42CrMo
Eixos (onde a tenacidade e a resistência à fadiga são importantes)	Eixos e eixos de alta carga que requerem maior resistência
Engrenagens em aplicações de carga moderada	Engrenagens para aplicações de maior estresse e partes de transmissão de potência
Parafusos e fixadores que requerem boa tenacidade	Fixadores e parafusos de alta resistência
Varetas de conexão, virabrequins para serviço de média carga	Componentes de máquinas de serviço pesado, cilindros hidráulicos, mandris
Partes forjadas que requerem boa ductilidade	Partes propensas ao desgaste que precisam de maior dureza após Q&T

Racional de seleção: - Escolha 42CrMo onde maior resistência estática, dureza e resistência ao desgaste são necessárias e onde procedimentos de tratamento térmico e soldagem controlados estão disponíveis. - Escolha 35CrMo onde melhor ductilidade, resistência ao impacto ou desempenho à fadiga em níveis de tempera comparáveis é necessário, ou onde a facilidade de fabricação é priorizada.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: Os preços variam com as condições de mercado, forma do produto (barra, forjamento, chapa) e condição final. Geralmente, a diferença de custo de matéria-prima entre 35CrMo e 42CrMo é modesta, pois as adições de liga primárias (Cr, Mo) são semelhantes; 42CrMo pode ser ligeiramente mais caro devido ao processamento de grau de carbono mais alto e controles mais rigorosos necessários para aplicações críticas de soldagem.
• Disponibilidade: Ambas as classificações são amplamente produzidas e disponíveis em barras, forjados e aço redondo. 42CrMo (equivalentes 4140) tem disponibilidade particularmente ampla nas cadeias de suprimento globais, pois é uma liga de engenharia muito comum.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: comparação rápida

Atributo	35CrMo	42CrMo
Soldabilidade	Melhor (menor CE)	Mais exigente (maior CE)
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Melhor tenacidade em resistência comparável	Maior resistência e dureza alcançáveis
Custo (relativo)	Levemente inferior ou similar	Levemente superior em controle de processamento/soldagem

Recomendação: - Escolha 35CrMo se precisar de uma combinação equilibrada de tenacidade, ductilidade e resistência razoável com fabricação mais fácil e requisitos de soldagem/PWHT menos rigorosos. É bem adequado para componentes onde resistência ao impacto, vida útil à fadiga ou comportamento dúctil são priorizados. - Escolha 42CrMo se seu projeto exigir maior resistência estática, maior temperabilidade e superior resistência ao desgaste após resfriamento e tempera. É apropriado para eixos, engrenagens e componentes fortemente carregados sujeitos a maiores tensões mecânicas ou onde maior resistência ao temperamento em temperaturas moderadamente elevadas é necessária — desde que controles de soldagem e tratamento térmico estejam em vigor.

Nota final: Nenhum dos aços 35CrMo ou 42CrMo é destinado a serviço contínuo em alta temperatura (creep) sem seleção detalhada de materiais. Para aplicações críticas de temperatura elevada ou creep, considere ligas de Cr–Mo–V ou inoxidáveis projetadas para resistência ao creep e consulte dados de creep/temperamento específicos para a temperatura e o tempo de serviço pretendidos. Sempre verifique os certificados do moinho e realize testes de qualificação de tratamento térmico (tração, impacto, dureza) para componentes críticos.