A36 vs A572 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

ASTM A36 e ASTM A572 são dois dos aços estruturais mais amplamente especificados na construção, fabricação e equipamentos pesados. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de fabricação geralmente ponderam custo, resistência necessária, soldabilidade e comportamento de fabricação ao escolher entre eles — por exemplo, se priorizar o custo material mais baixo e a ampla disponibilidade ou a maior resistência ao escoamento e a melhor relação resistência-peso.

A distinção principal é que A36 é um aço estrutural convencional de baixo carbono, enquanto A572 (comumente especificado como Grau 50 em muitos projetos) é uma família de aço estrutural de alta resistência e baixo teor de liga (HSLA) que alcança maior resistência ao escoamento por meio de química controlada e microligação. Essa diferença gera compensações em resistência, tenacidade, soldabilidade e fabricação.

1. Normas e Designações

• ASTM/ASME:
• ASTM A36/A36M — Aço estrutural de carbono.
• ASTM A572/A572M — Aço estrutural de alta resistência e baixo teor de liga (os graus 42, 50, 55, 60 são comuns; o Grau 50 é o mais frequentemente comparado com A36).
• EN: Conceitos equivalentes existem sob a EN 10025 (por exemplo, S235 ≈ A36, S355 ≈ A572 Grau 50), mas a equivalência direta requer verificações específicas de espessura e propriedades.
• JIS/GB: Normas japonesas e chinesas têm aços estruturais análogos, mas os requisitos químicos e mecânicos diferem e devem ser cruzados.
• Classificação:
• A36 — Aço estrutural de carbono.
• A572 — Aço estrutural HSLA (baixo teor de liga com elementos de microligação em graus mais altos).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A tabela a seguir lista intervalos composicionais típicos para os elementos mais relevantes. Os valores são apresentados como limites típicos ou intervalos comumente encontrados para chapas e formas estruturais; certificados de fábrica reais e o grau específico de A572 devem ser verificados para aquisição.

Elemento	A36 (típico)	A572 Grau 50 (típico)
C	≤ 0,26 wt%	≤ 0,23 wt%
Mn	0,60–1,20 wt%	~0,70–1,35 wt%
Si	≤ 0,40 wt%	≤ 0,40 wt% (controlado)
P	≤ 0,04 wt%	≤ 0,04 wt%
S	≤ 0,05 wt%	≤ 0,05 wt%
Cr	traço	traço / controlado (pode estar presente em pequenas quantidades)
Ni	traço	traço
Mo	traço	traço (menor para alguns graus)
V	tipicamente nenhum	possíveis adições de microligação (0–0,15 wt%)
Nb (Cb)	tipicamente nenhum	possíveis adições de microligação (0–0,06 wt%)
Ti	tipicamente nenhum	possíveis adições de microligação (controladas)
B	não normalmente utilizado	ocasionalmente presente em quantidades muito pequenas
N	baixo, residual	baixo, controlado para processamento HSLA

Como a liga afeta o comportamento - Carbono e manganês: aumentam a resistência, mas aumentam a endurecibilidade e, em níveis mais altos, podem reduzir a soldabilidade e a tenacidade. A572 tipicamente controla o carbono e aumenta o Mn e a microligação benéfica para elevar o escoamento sem grandes aumentos de carbono. - Microligação (V, Nb, Ti): pequenas adições promovem o endurecimento por precipitação, tamanho de grão mais fino e melhor tenacidade sem recorrer a um maior teor de carbono — permitindo maior resistência ao escoamento com boa ductilidade e soldabilidade. - Elementos como Cr, Mo e Ni são geralmente limitados; A572 alcança resistência principalmente por meio de mecanismos HSLA em vez de ligações pesadas.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas - A36: O A36 laminado ou normalizado geralmente exibe uma microestrutura de ferrita–pearlita com grãos relativamente grossos em comparação com os aços HSLA. A resistência deriva principalmente do teor de carbono e do trabalho de endurecimento. - A572 (por exemplo, Grau 50): Processado para otimizar resistência e tenacidade, A572 frequentemente apresenta uma ferrita–pearlita mais fina ou ferrita com precipitados finos dispersos de elementos de microligação. O controle termomecânico durante a laminação e o resfriamento controlado refinam o tamanho do grão e dispersam carbonetos/nitrretos/carbocinetos para endurecimento por precipitação.

Tratamento térmico e resposta térmica - A36: Não é comumente tratado termicamente em uso estrutural; normalização ou alívio de tensões podem ser usados para melhorar a tenacidade ou reduzir tensões residuais. A36 tem resposta limitada ao resfriamento e têmpera devido ao seu nível nominal de carbono e uso pretendido. - A572: Também tipicamente fornecido como chapa laminada na condição laminada ou processada termomecanicamente. Graus mais altos podem ser produzidos usando laminação controlada e resfriamento acelerado para obter a resistência ao escoamento necessária com tenacidade aceitável. O resfriamento e a têmpera não são a rota comercial normal para produtos estruturais A572, mas podem ser usados para aplicações especiais.

Efeito da normalização / TMCP / Q&T - A normalização pode refinar o tamanho do grão e melhorar a tenacidade para ambos os aços, mas A572 se beneficia mais do processamento controlado termomecanicamente (TMCP) e da precipitação de microligação para maior resistência sem grandes penalidades de carbono. - O resfriamento e a têmpera aumentarão a resistência em princípio, mas não são padrão para esses graus e alteram as expectativas de soldabilidade e tensões residuais.

4. Propriedades Mecânicas

A tabela abaixo resume os requisitos típicos de propriedades mecânicas usados para design e aquisição. Os valores reais dependem do grau, espessura e especificação de compra.

Propriedade	A36 (típico)	A572 Grau 50 (típico)
Resistência Mínima ao Escoamento	36 ksi (≈ 250 MPa)	50 ksi (≈ 345 MPa)
Resistência à Tração	58–80 ksi (≈ 400–550 MPa)	65–85 ksi (≈ 450–585 MPa)
Alongamento (em medição de 50–200 mm, depende da espessura)	~20% (mínimo varia conforme a espessura)	~18% (mínimo varia conforme a espessura)
Tenacidade ao Impacto	Não especificado universalmente; moderado à temperatura ambiente; menor em temperaturas criogênicas, a menos que especificado	Frequentemente disponível com requisitos de Charpy especificados; geralmente melhor tenacidade ao entalhe quando especificado e processado
Dureza Típica (como laminado, aproximada)	Menor que HSLA, variável com o processamento	Maior que A36 devido à maior resistência e TMCP

Interpretação - O A572 Grau 50 fornece resistência ao escoamento substancialmente maior que o A36; as resistências à tração se sobrepõem um pouco, mas o A572 é maior em média. - A ductilidade e o alongamento são amplamente semelhantes quando a espessura e o processamento são controlados, mas o A572 pode ter tenacidade superior devido ao tamanho de grão mais fino e mecanismos de endurecimento por precipitação. - O efeito líquido é que o A572 oferece uma melhor relação resistência-peso, permitindo seções mais leves para a mesma carga.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende do teor de carbono, da endurecibilidade (Mn, liga) e da microestrutura. Dois índices comuns usados para avaliar a soldabilidade são o equivalente de carbono IIW e o Pcm internacional.

Exibição de índices padrão de soldabilidade: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

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

Interpretação qualitativa (sem substituição numérica) - A36: Carbono e manganês modestos proporcionam geralmente boa soldabilidade com processos e consumíveis de soldagem comuns. O controle da temperatura de pré-aquecimento e interpassagem geralmente é suficiente para seções pesadas ou temperaturas baixas. - A572 (HSLA): Como a liga e o Mn controlado podem ser mais altos e elementos de microligação estão presentes, a endurecibilidade aumenta ligeiramente. No entanto, os graus modernos de A572 são projetados para boa soldabilidade: o carbono é controlado e os níveis de microligação são baixos o suficiente para que a maioria dos procedimentos de soldagem estrutural sejam adequados. Para seções mais grossas, climas mais frios ou graus A572 de maior resistência (por exemplo, 55, 60), pré-aquecimento, controle de entrada de calor e metais de enchimento apropriados devem ser especificados. - Orientação prática: avalie $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$ para o certificado de fábrica específico para decidir sobre as necessidades de pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem. Para soldas críticas ou seções grossas, realize qualificação de procedimento (PQR) e considere testes de impacto.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nem A36 nem A572 são inoxidáveis: ambos são aços de carbono/HSLA comuns e requerem proteção contra corrosão em ambientes expostos.
• Métodos comuns de proteção: galvanização a quente, pintura em oficina ou no local, revestimentos epóxi, metalização (zinco/Al) ou alternativas de aço de endurecimento quando apropriado.
• Uso de índices inoxidáveis: PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) não é aplicável ao A36 ou A572 porque não são aços inoxidáveis. Para referência, a avaliação inoxidável utiliza: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3,3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Notas práticas: A liga do A572 não proporciona resistência significativa à corrosão; a seleção para ambientes corrosivos deve ser baseada na estratégia de revestimento e manutenção, em vez de no teor de liga menor.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Formabilidade e dobra: O A36 é comumente usado para dobra, moldagem e conformação; sua microestrutura laminada mais dúctil proporciona comportamento previsível. O A572 (Grau 50) pode ser formado e dobrado, mas requer controle mais rigoroso dos raios de dobra e pode precisar de maior tolerância ao retorno devido à maior resistência.
• Corte e usinagem: Ambos cortam prontamente por métodos padrão (cisalhamento, oxi-combustível, plasma, laser), mas o A572 pode ser ligeiramente mais difícil para as ferramentas; as taxas dependem da espessura e da entrada de calor.
• Soldagem e pós-trabalho: O A572 frequentemente requer controle cuidadoso da entrada de calor durante a dobra a frio ou aquecimento local para evitar endurecimento localizado; no entanto, com os procedimentos corretos, ele se fabrica como o A36 para a maioria das aplicações estruturais.
• Perfuração, furação: O aumento da resistência no A572 pode exigir mais força ou ferramentas especializadas para a fabricação de furos; o desgaste das ferramentas pode ser maior do que com o A36.

8. Aplicações Típicas

A36 — Usos Típicos	A572 (por exemplo, Grau 50) — Usos Típicos
Formas estruturais gerais (ângulos, canais, vigas I) para edifícios e equipamentos de carga baixa a moderada	Pontes, guindastes, estruturas pesadas e aplicações onde maior resistência permite seções mais leves
Placas de base, placas e componentes pequenos a médios onde a sensibilidade ao custo é primária	Chapa de aço fabricada onde são necessárias economias de peso, maior tensão permitida ou vãos mais longos
Elementos estruturais decorativos, montagens soldadas não críticas	Conexões soldadas e parafusadas de alta resistência, construção onde o código ou o design exige maior resistência
Reparos e retrofit onde é necessário combinar com aço de baixa resistência existente	Estruturas de máquinas pesadas, carrocerias de caminhões e membros estruturais sujeitos a carregamento cíclico onde se deseja melhor tenacidade

Racional de seleção - Escolha A36 quando o custo, a facilidade de fabricação e a ampla disponibilidade superarem a necessidade de alta resistência ao escoamento. - Escolha A572 Grau 50 (ou superior) quando a otimização estrutural, a redução do tamanho do membro ou a especificação de maior resistência e tenacidade forem necessárias.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo: O A36 é tipicamente menos caro por tonelada do que o A572 Grau 50 devido à química mais simples e volumes de produção mais amplos. O A572 é mais caro por unidade de peso, mas pode oferecer um custo total de estrutura mais baixo devido à redução do peso do material.
• Disponibilidade: O A36 está universalmente disponível em uma ampla gama de formas, chapas e espessuras. O A572 Grau 50 está amplamente disponível, mas a disponibilidade de espessuras específicas, tamanhos de chapa e certificações de fábrica pode variar por região e forma do produto.
• Formas de produto: ambos os graus são comuns em chapas, formas estruturais laminadas a quente e formas fabricadas sob encomenda. Os prazos de entrega para A572 podem ser mais longos para espessuras especiais ou tolerâncias apertadas.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa)

Atributo	A36	A572 Grau 50
Soldabilidade	Boa (facilmente soldável com procedimentos padrão)	Boa a Muito Boa (requer atenção para seções mais grossas; avalie CE/Pcm)
Resistência–Tenacidade	Menor resistência, tenacidade aceitável; processamento simples	Maior resistência e tipicamente melhor tenacidade quando processado; melhor relação resistência-peso
Custo	Preço unitário mais baixo, muito disponível	Preço unitário mais alto, potenciais economias de ciclo de vida devido à redução de peso

Conclusão e orientação prática de escolha - Escolha A36 se: - O projeto prioriza o menor custo material e a fabricação direta. - As demandas estruturais são modestas (design baseado em 36 ksi de escoamento é adequado). - A ampla disponibilidade, a facilidade de soldagem sem procedimentos especiais e a correspondência com peças existentes de baixa resistência são importantes.

• Escolha A572 (comumente Grau 50) se:
• Maior resistência ao escoamento é necessária para reduzir o tamanho da seção, diminuir o peso ou atender aos requisitos do código.
• Melhor tenacidade e desempenho em fadiga/impacto são necessários em um contexto estrutural.
• Você aceita um modesto prêmio por tonelada por material que pode reduzir custos de fabricação ou transporte e melhorar a eficiência estrutural.

Nota prática final: sempre consulte o certificado de fábrica e a especificação completa da ASTM para o lote fornecido (incluindo requisitos dependentes da espessura e quaisquer requisitos de impacto Charpy ou suplementares). Para estruturas soldadas críticas ou serviço em baixa temperatura, realize a qualificação do procedimento de soldagem e solicite o grau específico de A572 e o histórico de tratamento térmico/processamento no pedido de compra para que as propriedades mecânicas e de tenacidade atendam às necessidades de design.