COR-TEN A vs COR-TEN B – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

COR-TEN A e COR-TEN B são nomes comerciais para dois aços amplamente utilizados que resistem à corrosão atmosférica (comumente chamados de aços de endurecimento). Engenheiros, gerentes de compras e fabricantes frequentemente enfrentam um compromisso entre desempenho contra corrosão, resistência mecânica, soldabilidade e custo ao selecionar entre eles. Os contextos típicos de decisão incluem estruturas externas onde a formação de pátina a longo prazo é desejada (pontes, fachadas, contêineres), em comparação com aplicações estruturais que exigem maior resistência ao escoamento ou tenacidade aprimorada em baixas temperaturas.

A principal distinção prática entre as duas famílias reside em sua estratégia de liga: um grau enfatiza uma química de baixa liga mais simples para resistência geral à corrosão e conformabilidade, enquanto o outro incorpora adições de liga mais altas/direcionadas e microligação para alcançar maior resistência e resistência atmosférica aprimorada em condições mais exigentes. Essa diferença de composição e foco em ligas impulsiona a maioria dos contrastes subsequentes no comportamento mecânico, resposta de fabricação e custo.

1. Normas e Designações

• Referências e especificações internacionais comuns:
• ASTM (Estados Unidos): ASTM A242 é frequentemente associado ao COR‑TEN A; ASTM A588 é frequentemente associado ao COR‑TEN B.
• EN (Europa): Aços de endurecimento estão disponíveis sob normas EN/ISO e nacionais derivadas da série EN 10025 (os graus especiais de endurecimento variam por país).
• JIS (Japão) e GB (China): Existem graus de aço de endurecimento doméstico que são funcionalmente análogos, embora não equivalentes diretos um a um.
• Classificação por família metalúrgica:
• Tanto o COR-TEN A quanto o COR-TEN B são aços ferríticos de baixa liga e alta resistência (ou seja, HSLA não inoxidável — aços de alta resistência de baixa liga otimizados para resistência à corrosão atmosférica).
• Não são aços inoxidáveis e não dependem de altos níveis de cromo ou níquel para resistência à corrosão.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Abaixo está uma comparação qualitativa do conteúdo de liga e do papel que cada elemento desempenha nos aços de endurecimento. Para compras e design, sempre use os limites químicos exatos da norma ou certificado de fábrica relevante.

Explicação dos efeitos da liga: - Cobre (Cu), cromo (Cr) e fósforo (P) são benéficos para a formação de uma pátina protetora estável e aderente na exposição atmosférica. O cobre é frequentemente o mais influente. - Elementos de microligação (Nb, V, Ti) e adições controladas (Mo, Ni) são usados principalmente para aumentar a resistência ao escoamento e melhorar a tenacidade por meio do refino do grão e do endurecimento por precipitação, com compromisso mínimo ao comportamento de corrosão atmosférica. - Carbono, manganês e silício são equilibrados para alcançar as propriedades mecânicas necessárias, mantendo a endurecibilidade e a soldabilidade dentro de limites aceitáveis.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura: - Ambos os graus são fabricados e fornecidos como aços ferríticos de baixa liga com fases predominantemente de ferrita poligonal e perlita sob condições padrão de laminação a quente. - As variantes COR‑TEN B que incluem microligação (Nb, V, Ti) podem apresentar tamanhos de grão mais finos e uma maior densidade de finos precipitados, o que aumenta a resistência ao escoamento sem aumentos extensivos de carbono.

Tratamento térmico e processamento termo-mecânico: - Normalização: Aumenta a resistência e melhora a tenacidade para ambos os graus, refinando o tamanho do grão. A normalização é eficaz na produção de propriedades mecânicas mais uniformes para seções mais pesadas. - Resfriamento e tempera: Não é típico para a produção padrão de aço de endurecimento; esses aços são projetados para alcançar propriedades por meio de laminação e resfriamento controlados, em vez de ciclos de endurecimento completos. - Processamento de controle termo-mecânico (TMCP): Comum para produtos modernos COR‑TEN B; TMCP mais microligação resulta em maior resistência e tenacidade aprimorada em espessuras dadas. - Recocção: Rara para graus de endurecimento em uso estrutural; reduziria a resistência e não é uma prática padrão.

Implicação prática: As variantes COR‑TEN B que utilizam microligação e TMCP respondem melhor a estratégias de laminação e resfriamento controlados, produzindo placas mais fortes e resistentes em seções mais pesadas, enquanto o COR‑TEN A é tipicamente produzido com cronogramas de laminação mais simples otimizados para conformabilidade.

4. Propriedades Mecânicas

Nota: As propriedades mecânicas dependem de padrões específicos de produtos, espessura e processamento. A tabela abaixo contrasta tendências de desempenho típicas em vez de garantias numéricas absolutas; sempre consulte certificados de fábrica ou a norma aplicável.

Qual é mais forte, mais resistente ou mais dúctil? - O COR‑TEN B é geralmente especificado para maior resistência ao escoamento e à tração, graças à microligação e práticas modernas de laminação; a tenacidade também pode ser superior se os requisitos de impacto em baixa temperatura forem incluídos na especificação. - O COR‑TEN A tende a ter uma ductilidade de conformação marginalmente melhor em histórias de processamento equivalentes porque sua química é mais simples e menos ligada.

5. Soldabilidade

Fatores-chave: - O teor de carbono, a endurecibilidade efetiva (influenciada por Mn, Cr, Mo, etc.) e a microligação determinam os requisitos de pré-aquecimento/pós-aquecimento e a suscetibilidade a trincas a frio. - A microligação e o maior teor de liga no COR‑TEN B podem aumentar a endurecibilidade em relação ao COR‑TEN A, potencialmente exigindo procedimentos de soldagem mais controlados (pré-aquecimento, temperatura entre passes e escolha de consumíveis).

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

Interpretação (qualitativa): - Valores mais altos de $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$ indicam maior risco de trincas a frio induzidas por hidrogênio e maior necessidade de pré-aquecimento ou prática de baixo hidrogênio. - O COR‑TEN B, com maior controle de liga e microligação, pode produzir valores de CE/Pcm mais altos do que o COR‑TEN A; portanto, os procedimentos de soldagem devem ser especificados e qualificados caso a caso. - Use metais de enchimento correspondentes ou ligeiramente superiores recomendados para aços de endurecimento; assegure-se de que a química do metal de enchimento apoie a formação de pátina onde a aparência da superfície é importante.

6. Corrosão e Proteção da Superfície

• Nenhum dos dois, COR‑TEN A ou COR‑TEN B, é inoxidável; sua resistência à corrosão depende da formação de um óxido estável e aderente (pátina) em condições atmosféricas alternadas de úmido/seco.
• Elementos-chave que contribuem para a estabilidade da pátina: Cu, Cr e P. Teores mais altos de Cu e Cr controlados no COR‑TEN B frequentemente melhoram a velocidade e a estabilidade da formação de pátina em ambientes mais severos.
• Quando a pátina não pode se formar uniformemente (por exemplo, continuamente úmido, zonas de respingos marinhos, atmosferas poluídas), proteção adicional é necessária:
• Sistemas de pintura/revestimento (primers epóxi, camadas superiores de poliuretano)
• A galvanização é tecnicamente possível, mas anula a estética de endurecimento e a função da pátina; considere a compatibilidade com a química da liga e a soldagem.
• PREN (número equivalente de resistência à picotamento) é aplicável para ligas inoxidáveis e não é relevante para esses aços de endurecimento não inoxidáveis: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Use PREN apenas ao avaliar graus inoxidáveis.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Corte: Corte a plasma, laser, oxi-combustível e serra se comportam de maneira semelhante para ambos os graus; o COR‑TEN B microligado pode produzir bordas de corte ligeiramente mais duras e exigir parâmetros de corte ajustados.
• Dobra e conformação: O COR‑TEN A geralmente oferece conformabilidade marginalmente melhor em espessuras/temperaturas equivalentes devido à química mais simples; o COR‑TEN B pode precisar de raios de dobra maiores ou tratamento térmico intermediário para raios apertados em níveis de resistência mais altos.
• Usinabilidade: Ambos são moderados; a maior resistência (B) pode ser ligeiramente mais exigente em ferramentas.
• Acabamento de superfície: Cuidado com a remoção de escória de moagem ou soldagem que pode expor a superfície metálica fresca e afetar a uniformidade da pátina. Quando a aparência importa, planeje o processamento para minimizar a contaminação da superfície e respingos de soldagem.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: - Escolha o COR‑TEN A para projetos onde a aparência, a fácil fabricação e a resistência à corrosão adequada em exposições atmosféricas típicas são prioridades. - Escolha o COR‑TEN B para trabalhos estruturais de maior resistência onde maior resistência ao escoamento, tenacidade aprimorada ou resistência à corrosão atmosférica mais agressiva é necessária.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O COR‑TEN B é tipicamente mais caro do que o COR‑TEN A devido ao maior teor de liga e microligação, além de requisitos de processamento e teste mais rigorosos. Os preços de mercado variam com os preços do cobre e dos elementos de liga.
• Disponibilidade: Ambos os graus estão amplamente disponíveis em placas, chapas e formas estruturais de grandes usinas, embora espessuras específicas, placas de tolerância apertada ou produtos tratados TMCP especiais possam ter prazos de entrega mais longos. O COR‑TEN B (variantes de maior desempenho) pode exigir pedidos de produtores especializados.

10. Resumo e Recomendação