BQ-S vs DQ-S – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura comumente enfrentam uma escolha entre graus de aço intimamente relacionados, onde diferenças sutis no processamento e acabamento alteram o desempenho e o custo a jusante. A decisão entre BQ-S e DQ-S geralmente surge ao equilibrar a qualidade da superfície e os requisitos de acabamento em relação ao desempenho mecânico em massa, soldabilidade e preço. Os contextos típicos de decisão incluem componentes que requerem preparação de superfície de precisão (eixos, rolamentos, barras decorativas) em comparação com peças pesadamente usinadas ou estruturais, onde o acabamento da superfície é secundário.

A principal distinção entre essas duas famílias de graus reside na condição final da superfície e no controle de processamento imposto durante a fabricação: um grau é fornecido com maior integridade superficial e tolerância de acabamento, enquanto o outro é otimizado para economia e processamento padrão. Como a condição da superfície influencia a aceitação da inspeção, usinagem secundária, adesão de revestimentos e resistência à fadiga, esses graus são frequentemente comparados em discussões de design e compras.

1. Normas e Designações

• Normas comuns onde graus semelhantes aparecem: ASTM/ASME (por exemplo, A106, A36, famílias AISI), EN (por exemplo, EN 10025, EN 10277 para aço brilhante), JIS e especificações nacionais GB/IS. Designações específicas proprietárias ou de usina (como BQ-S ou DQ-S) são frequentemente específicas do fornecedor e se mapeiam em classes de química/processamento mais amplamente padronizadas.
• Classificação por tipo:
• BQ-S: Tipicamente um aço carbono ou de baixa liga produzido e acabado para uma especificação brilhante (superfície melhorada) — frequentemente usado para barras, eixos e componentes que requerem baixa defeituosidade superficial.
• DQ-S: Tipicamente um aço carbono/baixa liga tratado por tração/padrão ou processado economicamente com acabamento superficial padrão e tolerâncias dimensionais.
• Esses graus são geralmente aços carbono ou de baixa liga, em vez de inoxidáveis, aços para ferramentas ou HSLA, embora os níveis de liga possam variar por fornecedor.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A composição química das famílias BQ-S e DQ-S varia de acordo com o fornecedor e o alvo de desempenho. A tabela abaixo fornece tendências representativas e indicativas, em vez de certificados absolutos de usina. Sempre verifique a análise química com o certificado de um fornecedor para cálculos de compras ou design.

Explicação: - Fabricantes que visam excelente qualidade de superfície (BQ-S) geralmente exercem controle mais rigoroso sobre elementos indesejáveis (P, S, inclusões) e limpeza microestrutural, o que melhora o desempenho à fadiga e permite um melhor acabamento. DQ-S frequentemente enfatiza o processamento econômico e pode tolerar uma faixa de aceitação mais ampla para alguns elementos, desde que os requisitos mecânicos sejam atendidos. - Elementos de liga como Mn e elementos de microaliagem (V, Nb, Ti) são usados principalmente para ajustar resistência e tenacidade sem recorrer a alto teor de carbono, preservando a soldabilidade.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestrutura típica:
• Ambos os graus, quando fornecidos como normalizados ou temperados, apresentarão microestruturas de ferrita/pearlita temperada ou martensítica/bainítica temperada, dependendo da química e do tratamento térmico.
• BQ-S: O processamento enfatiza uma microestrutura uniforme e de grão fino e reduz inclusões superficiais. O controle termo-mecânico e os cronogramas de passagens de laminação a quente finas são mais comuns para garantir uma microestrutura consistente próxima à superfície.

• DQ-S: A microestrutura é projetada principalmente para atender aos requisitos mecânicos-alvo; o processamento da superfície pode ser menos intenso.

• Efeitos do tratamento térmico:

• Normalização: Refina o tamanho do grão e reduz a estratificação; ambos os graus respondem bem, mas BQ-S se beneficia mais porque os defeitos de superfície são minimizados e a uniformidade microestrutural melhora o desempenho da superfície.
• Endurecimento e revenido: Aumenta a resistência dramaticamente formando martensita seguida de revenido. A tenacidade final depende da temperatura de revenido e do teor de liga; DQ-S pode alcançar maior resistência para um dado resfriamento devido a aditivos de endurecimento ligeiramente mais altos, mas BQ-S pode oferecer um melhor equilíbrio entre tenacidade e qualidade da superfície.
• Processamento termo-mecânico (laminação controlada): Produz microestruturas de grão fino com resistência e tenacidade melhoradas com aumento mínimo de carbono; amplamente utilizado para BQ-S para manter a integridade da superfície.

4. Propriedades Mecânicas

Como essas famílias de graus dependem do processo, as propriedades mecânicas geralmente são especificadas por forma de produto e tratamento térmico. A tabela abaixo lista propriedades relativas típicas para comparação de design; valores absolutos devem ser obtidos a partir de dados do fornecedor.

Interpretação: - BQ-S tende a enfatizar um equilíbrio entre tenacidade e ductilidade com propriedades consistentes e menos falhas iniciadas na superfície. - DQ-S pode ser ajustado para obter níveis de resistência mais altos à custa de um controle de qualidade de superfície um pouco menos rigoroso.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é influenciada pelo teor de carbono, ligações e capacidade geral de endurecimento. Índices empíricos úteis incluem o equivalente de carbono IIW e o mais detalhado Pcm.

• Discussão geral:
• Teores mais baixos de carbono e baixa liga melhoram a soldabilidade e reduzem os requisitos de pré-aquecimento.
• Elementos de microaliagem (V, Nb, Ti) e maiores teores de Mn/Cr/Mo aumentam a capacidade de endurecimento e o potencial para trincas na ZTA; portanto, os procedimentos de soldagem devem levá-los em conta.

• Graus BQ-S frequentemente mantêm níveis de carbono e impurezas mais baixos ou mais rigorosamente controlados para preservar a integridade da superfície e simplificar o acabamento pós-soldagem.

• Fórmulas para avaliação qualitativa:

• Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Interprete qualitativamente: maior $CE_{IIW}$ indica maior capacidade de endurecimento e maior risco de trincas na ZTA; valores mais baixos indicam soldagem mais fácil com menos pré-aquecimento.

• Mais abrangente Pcm: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Interprete qualitativamente: $P_{cm}$ fornece uma previsão refinada da suscetibilidade a trincas a frio; valores mais baixos são preferíveis para soldagem rotineira.

• Orientação prática:

• Para qualquer grau, siga as recomendações de soldagem do fornecedor, aplique pré-aquecimento/pós-aquecimento onde indicado e use metais de adição adequados correspondentes à química e ao desempenho mecânico requerido.
• BQ-S pode exigir manuseio mais cuidadoso para evitar danos à superfície durante a soldagem e o acabamento subsequente, mas seu menor teor de impurezas pode simplificar os procedimentos de soldagem.

6. Corrosão e Proteção da Superfície

• Aços não inoxidáveis (típicos de BQ-S e DQ-S) dependem de revestimentos e tratamentos de superfície:
• Proteções comuns: galvanização a quente, eletrodeposição, revestimentos orgânicos (tintas, revestimento em pó) e revestimentos de conversão (fosfato).
• A limpeza da superfície e a qualidade do acabamento em BQ-S melhoram a adesão e a uniformidade do revestimento; menos defeitos de superfície reduzem os locais de iniciação de corrosão sob filme.
• Para variantes inoxidáveis ou ligadas (se presentes), índices de corrosão localizada, como PREN, são aplicáveis: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Se variantes BQ-S ou DQ-S incluírem Cr/Mo/N significativos, use PREN para comparar resistência à corrosão por pite; caso contrário, PREN não é aplicável para aços carbono típicos.
• Quando se preocupar com a superfície: peças propensas à fadiga, contatos deslizantes ou componentes cosmeticamente críticos exigem um controle de superfície mais rigoroso da família BQ-S para maximizar a vida útil do revestimento e reduzir falhas induzidas por corrosão.

7. Fabricação, Usinabilidade e Formabilidade

• Usinabilidade:
• O teor de enxofre e aditivos de corte livre afetam a usinabilidade. Variantes DQ-S destinadas a graus de corte livre podem ter maior S ou adição de Pb/Ca, melhorando a usinabilidade, mas reduzindo a resistência à fadiga.
• BQ-S geralmente tem baixo S e controle rigoroso de inclusões, o que reduz ligeiramente a usinabilidade bruta, mas resulta em um acabamento superficial superior após a usinagem.
• Formabilidade e dobra:
• Ambos os graus podem ser moldados quando a ductilidade é especificada, mas a condição da superfície de BQ-S reduz o risco de trincas na superfície durante as operações de formação.
• Acabamento:
• BQ-S requer manuseio mais suave para evitar marcas na superfície; polimento e moagem fina são mais diretos porque os defeitos são menos.
• DQ-S é frequentemente preferido onde usinagem substancial ou acabamento bruto removerá imperfeições na superfície.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: - Escolha BQ-S quando a integridade da superfície, a vida útil à fadiga, o desempenho do revestimento ou a aparência cosmética forem decisivos. - Escolha DQ-S quando o custo, a disponibilidade ou a necessidade de remoção agressiva de usinagem superarem a necessidade de uma superfície projetada.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo:
• BQ-S geralmente tem um preço premium devido ao controle de processo mais rigoroso, operações de acabamento adicionais e padrões químicos/inclusões mais rigorosos.
• DQ-S é tipicamente menos caro e produzido com menos etapas de acabamento.
• Disponibilidade por forma de produto:
• Ambos os graus estão comumente disponíveis como barras, hastes e forjados, mas BQ-S em certos diâmetros ou classes de acabamento pode ser limitado a fornecedores especializados.
• Os prazos de entrega para BQ-S podem ser mais longos se as usinas agruparem a produção para atender a tolerâncias de acabamento rigorosas.

10. Resumo e Recomendação

Recomendação: - Escolha BQ-S se você precisar de integridade superior da superfície, melhor desempenho à fadiga, adesão superior de revestimento ou mínimo pós-processamento para alcançar o acabamento final da superfície. Casos de uso típicos incluem eixos rotativos de precisão, superfícies de rolamento e componentes arquitetônicos expostos. - Escolha DQ-S se sua prioridade for menor custo de material, maior disponibilidade ou se você pretende usinagem pesada que removerá imperfeições na superfície. DQ-S é bem adequado para componentes estruturais, peças usinadas de forma grosseira e onde o acabamento final da superfície é obtido por meio de processos secundários.

Nota final: BQ-S e DQ-S são frequentemente designações específicas de fornecedores que refletem uma combinação de química, processamento e filosofia de acabamento. Para design e compras de engenharia, sempre solicite certificados de usina e relatórios de testes mecânicos, especifique os critérios de aceitação de superfície necessários e defina procedimentos de soldagem/tratamento térmico para garantir que o grau escolhido atenda às demandas em serviço.