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

Introdução

COR-TEN B e COR-TEN C são aços de endurecimento comercialmente reconhecidos usados para aplicações estruturais e arquitetônicas onde a resistência à corrosão atmosférica é necessária sem pintura contínua. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de fabricação comumente enfrentam a troca entre resistência à corrosão, desempenho mecânico e usabilidade/fabricação ao selecionar entre essas duas classes. Os contextos típicos de decisão incluem especificar material para estruturas externas de longa duração (equilibrando custo inicial vs. manutenção), selecionar chapa para componentes estruturais soldados (equilibrando soldabilidade vs. resistência) e escolher folha para conformação (equilibrando ductilidade vs. desempenho de superfície).

A principal diferença prática entre COR-TEN B e COR-TEN C é que o COR-TEN C é formulado e processado para fornecer maior resistência à espessura e capacidade de suporte de carga aprimorada (uma variante de maior resistência), enquanto o COR-TEN B visa um equilíbrio entre resistência à corrosão atmosférica e excelentes propriedades de fabricação. Como ambos são aços de endurecimento, eles são frequentemente comparados quando os projetistas exigem tanto uma patinação durável quanto um desempenho mecânico elevado em serviço estrutural.

1. Normas e Designações

As principais normas que cobrem aços estruturais de endurecimento e baixo teor de liga incluem:

• ASTM/ASME:
• ASTM A242 (historicamente COR-TEN A)
• ASTM A588 (aço de alta resistência e baixo teor de liga, frequentemente associado às características do COR-TEN B)
• ASTM A606 (folha de endurecimento de espessura fina)
• EN:
• Série EN 10025 para aços estruturais (alguns aços de endurecimento especificados como “tipo Corten” em anexos nacionais)
• JIS: Normas japonesas incluem aços de endurecimento com diferentes nomes comerciais e classificações.
• GB: Normas nacionais chinesas incluem aços de endurecimento com classes de propriedades semelhantes.

Classificação por tipo metalúrgico: - COR-TEN B e C: HSLA (aços de carbono de alta resistência e baixo teor de liga) com adições de liga para resistência à corrosão atmosférica. - Eles não são aços inoxidáveis; eles dependem de ligações e formação de pátina em vez de filmes passivos contínuos de graus inoxidáveis ricos em cromo.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A estratégia de liga para aços de endurecimento é combinar quantidades modestas de Cu, Cr, P e outros elementos para promover uma pátina de superfície estável e aderente, mantendo um bom comportamento de fabricação. O COR-TEN C é geralmente projetado com uma abordagem composicional e de processamento que eleva a resistência (por exemplo, por meio de microligação mais alta ou controle de carbono/dureza) em comparação com o COR-TEN B.

Tabela: indicadores químicos qualitativos (presença/nível relativo)

Elemento	COR-TEN B (papel típico)	COR-TEN C (papel típico)
C (carbono)	Baixo–moderado (equilíbrio básico de resistência/ductilidade)	Moderado (ligeiramente aumentado para elevar resistência/dureza)
Mn (manganês)	Moderado (resistência e desoxidação)	Moderado–elevado (resistência, endurecimento por trabalho)
Si (silício)	Baixo–moderado (desoxidação, melhora a formação de pátina)	Baixo–moderado
P (fósforo)	Baixo (às vezes intencionalmente presente em pequenas quantidades para ajudar na pátina)	Baixo (controlado)
S (enxofre)	Muito baixo (baixos sulfetos para tenacidade)	Muito baixo
Cr (cromo)	Traço–baixo (promove a estabilidade da pátina)	Baixo (pode ser ligeiramente mais alto para sinergia de corrosão/resistência)
Ni (níquel)	Frequentemente baixo ou ausente	Baixo (não é um elemento de liga definidor)
Mo (molibdênio)	Tipicamente ausente ou muito baixo	Tipicamente ausente ou muito baixo
V (vanádio)	Ausente ou traço	Possível microligação (para elevar resistência)
Nb (niobio)	Ausente ou traço	Possível microligação (controle de grão, resistência)
Ti (titânio)	Traço (desoxidação/estabilização)	Traço/microligação possível
B (boro)	Não típico	Ocasionalmente usado em pequenas quantidades em variantes de maior resistência
N (nitrogênio)	Traço	Traço (se microligado, N interage com Ti/V)

Explicação: Elementos de liga como Cu, Cr e pequenas quantidades de P são centrais para o comportamento de endurecimento — promovendo uma camada de óxido protetora e aderente. Elementos de microligação (V, Nb, Ti, B) e carbono ou manganês ligeiramente mais altos são as rotas típicas para elevar a resistência de escoamento e a resistência à tração em variantes de maior resistência como o COR-TEN C sem recorrer a aços inoxidáveis ou de alta liga.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

A microestrutura em ambas as classes é controlada principalmente pela laminação a quente e pela prática de resfriamento, em vez de tratamento térmico extensivo.

• COR-TEN B:
• Microestrutura típica após laminação convencional/resfriamento ao ar: ferrita com perlita dispersa e carbonetos finos, além de refino microestrutural voltado para tenacidade e ductilidade.

• Responde bem ao normalização e alívio de tensões; a dureza limitada significa que rotas padrão de têmpera e revenimento não são comumente usadas para aplicações de endurecimento.

• COR-TEN C:

• Projetado para alcançar maior resistência — a microestrutura pode incluir ferrita-perlita mais fina ou quantidades controladas de constituintes bainíticos se o processamento termo-mecânico for utilizado.
• Elementos de microligação (Nb, V, Ti) atuam como agentes de endurecimento por precipitação e refinadores de grão, portanto, o controle termo-mecânico (laminação controlada, resfriamento acelerado) produz um equilíbrio melhorado entre resistência e tenacidade.
• A têmpera e o revenimento geralmente são desnecessários para o serviço típico de aço de endurecimento, mas podem alterar propriedades se necessário; cuidado para não perder o comportamento de corrosão se tratamentos em alta temperatura alterarem a química da superfície.

Como as rotas de processamento afetam as propriedades: - A normalização (aquecimento e resfriamento ao ar) pode homogeneizar e refinar ligeiramente o tamanho do grão, melhorando a tenacidade. - A laminação termo-mecânica com resfriamento controlado aumenta a sinergia de resistência de escoamento e tenacidade para o COR-TEN C, refinando o tamanho do grão e precipitando carbonetos/nitratos de microligação. - A têmpera e o revenimento excessivos para aumentar a resistência podem reduzir o desempenho de corrosão atmosférica se a distribuição de liga na superfície mudar.

4. Propriedades Mecânicas

Como valores numéricos específicos dependem da norma, forma do produto e tratamento térmico, a tabela abaixo compara o comportamento mecânico relativo típico.

Tabela: comparação mecânica qualitativa

Propriedade	COR-TEN B	COR-TEN C
Resistência à Tração	Moderada	Maior
Resistência de Escoamento	Moderada	Maior (vantagem de design primária)
Alongamento (ductilidade)	Maior (mais dúctil)	Moderada–menor (troca por resistência)
Tenacidade ao Impacto	Boa (especialmente em ambiente e subambiente se especificado)	Boa, mas pode ser ligeiramente reduzida se a resistência aumentar
Dureza	Baixa–moderada	Moderada–alta

Interpretação: O COR-TEN C é destinado a ser a alternativa de maior resistência; a resistência aumentada é alcançada por meio de ajustes composicionais e controle termo-mecânico. O COR-TEN B geralmente oferece maior ductilidade e frequentemente conformação mais fácil e tenacidade de impacto consistente em espessuras, tornando-o preferível quando a deformação ou capacidade de absorção de energia é um requisito primário.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é uma consideração chave em aplicações estruturais. Fatores incluem equivalente de carbono, dureza proveniente da microligação e elementos residuais que influenciam a suscetibilidade a trincas por hidrogênio.

Índices de soldabilidade úteis: - Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm para avaliar a tendência a trincas a frio: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - COR-TEN B: Menor carbono e microligação limitada geralmente resultam em um $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ mais baixos, traduzindo-se em excelente soldabilidade geral com metais de enchimento padrão e procedimentos comuns. O pré-aquecimento e o controle de interpassagem são normalmente modestos. - COR-TEN C: Carbono ligeiramente mais alto e possíveis adições de microligação podem aumentar a dureza. Isso eleva o $CE_{IIW}$ e o $P_{cm}$ em relação ao COR-TEN B, implicando que o pré-aquecimento, controle de entrada de calor e controle de hidrogênio devem ser usados de forma mais consciente — especialmente em seções mais espessas — para evitar zonas afetadas pelo calor duras e quebradiças e riscos de trincas a frio.

Orientação prática: - Use consumíveis de baixo hidrogênio, controle a entrada de calor e aplique pré-aquecimento quando justificado pela espessura e códigos de soldagem locais. - Combine a química do enchimento para garantir comportamento de corrosão compatível na zona soldada (metais de enchimento com conteúdo adequado de Cu/Cr para desempenho de endurecimento são frequentemente recomendados).

6. Corrosão e Proteção da Superfície

Ambos, COR-TEN B e C, dependem da formação de uma pátina protetora (camada de óxido) quando expostos a umedecimento e secagem alternados em atmosferas contendo oxigênio e poluentes. Eles não são aços inoxidáveis; portanto, a preparação da superfície e as condições ambientais determinam o desenvolvimento da pátina.

• Opções de proteção da superfície para aços de endurecimento não inoxidáveis:
• Permitir patinação natural em ambientes adequados (variações rurais, urbanas e industriais afetam a taxa e a qualidade).
• Revestimentos protetores (pintura) ou galvanização podem ser aplicados quando proteção imediata é necessária, mas a aderência do revestimento à pátina deve ser considerada.
• Proteção catódica ou revestimentos sacrificiais são alternativas em ambientes marinhos agressivos ou ricos em cloretos.

PREN (Número Equivalente de Resistência à Perfuração) se aplica a ligas inoxidáveis onde cromo, molibdênio e nitrogênio dominam a resistência à perfuração: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice não é aplicável ao COR-TEN B/C porque não são aços inoxidáveis e não dependem de filmes passivos ricos em cromo. Use PREN apenas ao avaliar materiais inoxidáveis.

Quando os índices não são aplicáveis: - Para aços de endurecimento, as métricas relevantes são testes de exposição atmosférica de longo prazo, resultados de spray de sal para avaliação comparativa e histórias de serviço empíricas em vez de PREN.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Conformação e dobra:
• COR-TEN B: Geralmente mais fácil de conformar devido à menor resistência e maior alongamento; adequado para formas complexas em espessuras mais finas.
• COR-TEN C: Maior resistência e ductilidade ligeiramente reduzida significam que os limites de conformação são reduzidos; o retorno elástico pode ser maior e pode exigir forças de conformação mais altas.
• Maquinabilidade:
• Ambos os aços são usinados de forma semelhante a outros aços de carbono de baixo teor de liga; a maior resistência do COR-TEN C pode aumentar ligeiramente as forças de corte e o desgaste da ferramenta.
• Acabamento de superfície:
• Evite contaminação da superfície que possa alterar o desempenho da pátina (por exemplo, graxa, óleos, casais galvânicos).
• Os cavacos e rebarbas de usinagem devem ser removidos para garantir uma patinação consistente.

8. Aplicações Típicas

COR-TEN B (usos típicos)	COR-TEN C (usos típicos)
Fachadas arquitetônicas, esculturas e revestimentos onde a pátina e a conformabilidade são prioridades	Pontes, membros estruturais pesados e placas de suporte onde maior resistência de escoamento é necessária
Componentes estruturais leves, guardrails e sinalização	Trilhos de guindaste, seções estruturais de alta carga e estrutura primária em estruturas civis
Folha de endurecimento de espessura fina para fechamentos e fachadas	Placas pesadas e seções laminadas onde se deseja melhor relação resistência-peso

Racional de seleção: Escolha COR-TEN B onde a facilidade de fabricação, conformação e patinação consistente são prioridades e as cargas são moderadas. Escolha COR-TEN C onde maior capacidade estrutural por unidade de área é necessária e os planos de fabricação levam em conta as demandas ligeiramente mais altas em soldagem e conformação.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo:
• COR-TEN B: Geralmente custo mais baixo em muitos mercados porque está mais próximo das classes de endurecimento convencionais e usa menos elementos de microligação.
• COR-TEN C: Custo ligeiramente mais alto devido à liga/processamento e ao valor atribuído a formas de produto de maior resistência.
• Disponibilidade:
• Ambas as classes estão comumente disponíveis em chapa, folha e seções estruturais, mas a disponibilidade específica depende da produção do moinho, demanda regional e espessuras do produto. O COR-TEN C de maior resistência em formas de placas pesadas pode ser mais especializado e ter prazos de entrega mais longos em alguns mercados.

Dica de aquisição: Especifique a forma do produto (chapa vs. folha), propriedades mecânicas necessárias e restrições de soldagem/fabricação no início da aquisição para obter prazos de entrega e preços precisos.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: comparação rápida

Característica	COR-TEN B	COR-TEN C
Soldabilidade	Muito boa (menores necessidades de pré-aquecimento)	Boa, mas maior atenção ao pré-aquecimento/entrada de calor
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Boa tenacidade, resistência moderada	Maior resistência, boa tenacidade se processada corretamente
Custo	Mais baixo	Moderado–mais alto

Conclusão e recomendações: - Escolha COR-TEN B se você precisar de um aço de endurecimento com excelente conformabilidade, procedimentos de soldagem mais fáceis, patinação consistente e menor custo de material — adequado para fachadas, elementos arquitetônicos de espessura fina e aplicações estruturais com carga moderada. - Escolha COR-TEN C se o requisito primário for maior resistência de escoamento e resistência à tração em um aço de endurecimento — adequado para placas estruturais pesadas, pontes e componentes onde é necessário reduzir o tamanho da seção ou melhorar a capacidade de carga e onde os procedimentos de fabricação acomodam necessidades ligeiramente mais altas de dureza e pré-aquecimento.

Notas práticas finais: - Sempre especifique o ambiente pretendido e o desempenho necessário (limites mecânicos, tenacidade ao impacto e classe de exposição à corrosão) nos documentos de aquisição. - Trabalhe com o fornecedor de aço para confirmar o processamento do moinho (ou seja, controle termo-mecânico, normalização) porque as escolhas de processamento afetam significativamente o equilíbrio final entre resistência–tenacidade–corrosão. - Para estruturas soldadas, inclua especificações de procedimentos de soldagem que considerem as implicações de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ e selecione metais de enchimento compatíveis com o desempenho de endurecimento.