A36 vs A992 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

ASTM A36 e ASTM A992 são dois dos aços estruturais mais comumente especificados para edifícios, pontes e fabricação geral. Engenheiros e equipes de compras frequentemente ponderam as compensações entre custo de matéria-prima, peso da seção, soldabilidade e desempenho mecânico requerido ao escolher entre eles. Os contextos típicos de decisão incluem onde a economia e o estoque de chapa/plano são os principais motores (A36) em comparação com onde se requer seções mais leves, maior resistência de projeto e desempenho consistente de flange largo (A992).

A principal distinção técnica entre os graus é que A992 é um aço estrutural moderno de alta resistência e baixo teor de liga (HSLA) otimizado para fornecer maior resistência ao escoamento e um equilíbrio favorável entre resistência e tenacidade através de química controlada e microligação, enquanto A36 é um aço estrutural de carbono tradicional com menor resistência mínima ao escoamento e química mais simples. Essas diferenças geram comportamentos divergentes na fabricação, soldagem e design estrutural.

1. Normas e Designações

• ASTM/ASME:
• A36: ASTM A36 / ASME SA36 — “Aço estrutural de carbono”
• A992: ASTM A992 / A992M — “Formas de aço estrutural” (HSLA para formas de flange largo)
• EN: equivalentes EN aproximadamente comparáveis são as famílias S275/S355 para resistências similares, mas não correspondências diretas um a um
• JIS/GB: normas japonesas e chinesas têm graus estruturais análogos (por exemplo, SS400, Q345), mas a composição e as garantias diferem
• Classificação:
• A36: aço estrutural de carbono
• A992: aço estrutural de alta resistência e baixo teor de liga (HSLA) (para formas estruturais laminadas)

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A tabela a seguir resume os limites ou intervalos de composição típicos conforme especificado pelas normas ASTM e práticas comuns de usina. Os valores são dados em porcentagem de peso e são máximos típicos ou intervalos, em vez de composições exatas para qualquer lote de usina específico.

Elemento	A36 (limites típicos)	A992 (limites típicos / notas)
C	≤ 0.26%	≤ 0.23% (carbono mais baixo para melhor soldabilidade e tenacidade)
Mn	0.60–1.20% (máx. ≈1.20%)	~0.30–1.50% (controlado para resistência e tenacidade)
Si	≤ 0.40%	≤ 0.40% (desoxidação; controlado)
P	≤ 0.04%	≤ 0.035% (P mais baixo melhora a tenacidade)
S	≤ 0.05%	≤ 0.045%
Cr	traço	≤ 0.20% (se presente)
Ni	traço	≤ 0.50% (se presente)
Mo	traço	≤ 0.08% (se presente)
V	não especificado (traço)	pode conter pequeno V (≤ 0.10%) como microligação
Nb (Nb/Ta)	nenhum especificado	pode conter microligação (≤ 0.05%)
Ti	nenhum especificado	possíveis quantidades de traço para controle de grão
B	não especificado	traço se usado para controle de endurecimento
N	não especificado	controle de N baixo frequentemente aplicado para controle de inclusão/tenacidade

Como a liga afeta o comportamento: - Carbono mais baixo e fósforo/enxofre controlados melhoram a tenacidade de entalhe e soldabilidade. - Elementos de microligação (Nb, V, Ti) em A992 refinam o tamanho do grão e proporcionam endurecimento por precipitação, entregando maior resistência ao escoamento com ductilidade retida. - Liga de traço (Cr, Ni, Mo) se presente pode aumentar modestamente a endurecibilidade e resistência, mas são mantidos baixos nas especificações estruturais para manter a soldabilidade.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• A36: A microestrutura típica como-laminada é ferrita com ilhas de perlita. Como é especificado como um aço estrutural de carbono simples, geralmente é usado na condição como-laminada sem tratamento térmico adicional. O tamanho do grão e a morfologia de ferrita-perlita controlam as propriedades mecânicas; normalização é possível, mas raramente aplicada na fabricação estrutural convencional.
• A992: A microestrutura como-laminada é ferrita com perlita mais fina ou constituintes bainíticos dependendo da laminação e resfriamento. A microligação e o processamento termo-mecânico promovem um tamanho de grão de austenita anterior mais fino e dispersam precipitados (por exemplo, NbC, VC) que fortalecem por precipitação e refino de grão.
• Rotas de tratamento térmico:
• Normalização: pode refinar o tamanho do grão e aumentar ligeiramente a tenacidade para ambos os graus, mas não é comumente especificado para formas de flange largo na prática.
• Resfriamento e tempera: não é típico para nenhum dos graus em formas de produtos estruturais; esses aços não são destinados a tratamentos de endurecimento pesado em formas comerciais.
• Processamento termo-mecânico (A992): laminação controlada e resfriamento acelerado na prática da usina conferem características HSLA—maior resistência para tenacidade comparável sem necessidade de tratamento térmico pós-laminação.

4. Propriedades Mecânicas

A tabela mostra características mecânicas padrão ou típicas comumente usadas no design. Os valores reais dependem da espessura, prática da usina e da especificação invocada.

Propriedade	A36 (típico)	A992 (típico)
Resistência Mínima ao Escoamento	36 ksi (250 MPa)	50 ksi (345 MPa)
Resistência à Tração (intervalo)	58–80 ksi (400–550 MPa) dependendo da espessura	~65–85 ksi (450–585 MPa) típico
Alongamento (em 200 mm ou 2 in)	≥ 20% (depende da espessura)	≥ 18% (depende da seção & especificação)
Tenacidade ao Impacto	Não especificado por padrão; variável — tenacidade moderada	Frequentemente melhor tenacidade de entalhe devido ao C mais baixo e microligação; pode ser especificado quando necessário
Dureza	Moderada (HRB típico na faixa baixa-média)	Mais alta (reflete maior resistência); ainda dentro da boa faixa de conformabilidade

Interpretação: - A992 fornece resistência mínima ao escoamento substancialmente mais alta e maior capacidade de tração, permitindo membros mais leves ou seções menores para a mesma carga. - A36 é mais dúctil conforme especificado em muitas espessuras e é satisfatório para muitas aplicações estruturais não críticas. - A tenacidade em baixa temperatura tende a ser melhor em A992 quando as usinas controlam a química e o processamento; no entanto, a tenacidade ao impacto não é garantida universalmente, a menos que especificada.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende do teor de carbono, equivalente de carbono e microligação. Dois índices empíricos comumente usados são:

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

e

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

Interpretação qualitativa: - A36: O carbono é modesto, mas maior que A992; CE e Pcm são moderados, então A36 geralmente solda facilmente com consumíveis e procedimentos padrão. O pré-aquecimento e o controle da temperatura entre passes podem ser necessários para seções mais grossas ou soldas críticas para evitar trincas por hidrogênio. - A992: O carbono mais baixo e as concentrações limitadas de elementos que aumentam a endurecibilidade geralmente produzem um equivalente de carbono efetivo mais baixo e menor endurecibilidade, o que melhora a soldabilidade. Elementos de microligação não costumam prejudicar a soldabilidade se processados corretamente. Para estruturas críticas, os engenheiros ainda especificam procedimentos de soldagem adequados, pré-aquecimento e eletrodos qualificados conforme AWS e requisitos do projeto.

Notas práticas: - Ambos os graus são comumente unidos por SMAW, GMAW e FCAW com eletrodos estruturais padrão. - As formas de flange largo A992 têm diretrizes de soldagem pré-qualificadas bem documentadas nas normas de construção em aço; os projetistas estruturais devem seguir os códigos aplicáveis para pré-aquecimento, seleção de metal de adição e qualificação.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos dois, A36 ou A992, é inoxidável; a resistência à corrosão intrínseca é semelhante e limitada ao comportamento do aço carbono nu.
• Estratégias comuns de proteção:
• Galvanização a quente para exposição externa de longo prazo e proteção contra corrosão atmosférica.
• Sistemas de revestimento protetores (primer + camada de acabamento) para aço de pontes e edifícios.
• Aços de weathering (estilo corten) são uma família de liga diferente; A992 não é aço de weathering a menos que especificamente produzido e certificado como tal.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) é relevante apenas para ligas inoxidáveis e não se aplica a A36 ou A992:

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

O uso de PREN não se aplica aqui; em vez disso, selecione revestimentos e espessura de galvanização conforme o ambiente e as expectativas de ciclo de vida.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Corte: Ambos os graus cortam facilmente por oxi-combustível, plasma, laser e jato d'água. A maior resistência de A992 pode afetar ligeiramente os parâmetros de corte, mas não o método de corte escolhido.
• Maquinabilidade: Aços carbono como A36 e aços HSLA como A992 são semelhantes para usinagem geral, mas a maior resistência de A992 e os precipitados microligados podem causar um desgaste ligeiramente maior das ferramentas em algumas operações.
• Dobra e conformação: A36, com resistência ao escoamento geralmente mais baixa, é mais fácil de formar em grandes deformações sem retorno elástico. A maior resistência de A992 requer forças de prensa mais pesadas e controle mais rigoroso do retorno elástico; no entanto, a conformação projetada dentro dos limites do material é rotina.
• Acabamento: Ambos aceitam revestimentos, galvanização e pintura de maneira semelhante. As especificações de pré-tratamento e limpeza por jato são idênticas.

8. Aplicações Típicas

A36 — Usos Típicos	A992 — Usos Típicos
Placas estruturais gerais, ângulos, chapas e fabricações de baixo custo	Vigas de flange largo, colunas e formas estruturais em edifícios e pontes
Membros não críticos onde soldagem e parafusamento são padrão e as cargas são moderadas	Estruturas estruturais primárias onde minimizar o tamanho e peso da seção é importante
Bases de equipamentos, prateleiras e componentes de fabricação geral	Estruturas de edifícios de grande altura e média altura, vigas de grande vão, pontes rodoviárias
Reparos de baixo custo, membros secundários e trabalhos em aço diversos	Situações que requerem propriedades de seção consistentes e maior relação resistência-peso

Racional de seleção: - Escolha A36 onde custo, disponibilidade e fabricação mais simples são prioridades e maior resistência não é necessária. - Escolha A992 quando o design estrutural exigir maior resistência ao escoamento para reduzir o tamanho do membro, ou quando o código ou o comprador exigir A992 para formas de flange largo com propriedades de usina previsíveis.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: A36 é geralmente mais barato por unidade de massa porque é menos processado e tem química mais simples. A992 tem um prêmio atrelado à maior resistência e processamento controlado na usina.
• Disponibilidade por forma de produto:
• A36: amplamente disponível em chapa, barras, ângulos, canais e formas; quase universal nas cadeias de suprimento estrutural geral.
• A992: comumente produzido e estocado para seções e vigas de flange largo (W); menos comum em forma de chapa, a menos que especificado.
• Perspectiva de ciclo de vida: A992 pode reduzir o peso total do material e o custo de montagem; compare o custo do material entregue mais os impactos de fabricação e montagem, em vez de apenas o preço do aço bruto.

10. Resumo e Recomendação

Critério	A36	A992
Soldabilidade	Boa (práticas padrão)	Muito boa (C mais baixo, menor endurecibilidade)
Resistência–Tenacidade	Resistência ao escoamento mais baixa, boa ductilidade	Maior resistência ao escoamento e tenacidade equilibrada (HSLA)
Custo	Mais baixo por unidade de massa	Mais alto por unidade de massa, mas melhor relação resistência-peso
Disponibilidade	Muito alta em muitas formas de produto	Alta para formas laminadas; focada em seções de flange largo

Escolha A36 se: - Seu projeto usar chapas, planos ou estruturas secundárias não críticas e o custo por tonelada for o principal motor. - O design não exigir alta resistência ao escoamento e você preferir um aço mais dúctil, facilmente moldável para fabricação intrincada. - Fornecedores locais estocarem A36 nas formas e seções necessárias.

Escolha A992 se: - Você precisar de maior resistência mínima ao escoamento (50 ksi / 345 MPa) para reduzir tamanhos de seção ou peso total e atender ao código estrutural ou critérios de design. - Você estiver especificando vigas/colunas de flange largo laminadas onde propriedades de usina previsíveis, maior resistência e boa tenacidade são necessárias. - O desempenho de soldagem, dimensões de membros mais finas e propriedades mecânicas consistentes para membros estruturais forem prioridades.

Conclusão A36 e A992 atendem a diferentes filosofias de design: A36 para trabalho estrutural econômico e de uso geral; A992 para formas estruturais otimizadas e de alta resistência onde a eficiência do material e o desempenho consistente da seção são importantes. Especifique o grau que corresponda tanto aos requisitos estruturais quanto às restrições de fabricação, soldagem e custo de ciclo de vida do seu projeto.