HARDOX500 vs HARDOX600 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

HARDOX 500 e HARDOX 600 são aços estruturais resistentes ao desgaste, temperados e revenidos, amplamente utilizados em aplicações de alta resistência onde o desgaste superficial é o principal fator de design. Engenheiros, especialistas em compras e planejadores de fabricação frequentemente comparam essas classes ao equilibrar a vida útil de desgaste, desempenho estrutural, restrições de soldagem e fabricação, e custo total.

A principal distinção entre os dois é a troca entre maior dureza nominal (e, portanto, maior resistência ao desgaste abrasivo) versus tenacidade mantida e maior facilidade de fabricação. O HARDOX 600 é projetado para fornecer uma classe de dureza nominal mais alta do que o HARDOX 500, enquanto o HARDOX 500 oferece uma combinação mais equilibrada de resistência e tenacidade para muitas fabricacões soldadas. Essas diferenças fazem com que sejam complementares em vez de intercambiáveis para cada aplicação.

1. Normas e Designações

• Designação comercial comum: HARDOX (nome do produto, SSAB).
• Normas típicas e estruturas normativas onde você pode especificar ou testar chapas:
• EN (Normas Europeias) — onde o fornecedor pode atender aos requisitos mecânicos e químicos especificados pelo cliente.
• ASTM / ASME — para aplicações estruturais gerais; embora o HARDOX seja uma classe proprietária, certificados de material e métodos de teste referenciados às normas ASTM são comumente fornecidos.
• JIS / GB — normas regionais utilizadas na Ásia; chapas HARDOX são frequentemente fornecidas com certificados rastreáveis a normas de teste locais.
• Classificação do material: Aço de baixa liga, de alta resistência, temperado e revenido (não inoxidável, não aço para ferramentas, às vezes classificado como HSLA com tratamento térmico para alcançar dureza e resistência muito altas).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Os fabricantes publicam composições químicas nominais para suas famílias de aços resistentes ao desgaste; formulações exatas e cronogramas de tratamento térmico são proprietários. Em vez de números elementares absolutos, a tabela abaixo resume os papéis típicos de liga e a presença relativa para HARDOX 500 e HARDOX 600.

Explicação: Os aços HARDOX dependem de um teor de carbono controlado combinado com manganês e pequenas adições de elementos de temperabilidade (Cr, Mo, às vezes Ni e elementos de microligação) para alcançar uma estrutura martensítica ou martensítica-bainítica após o resfriamento e revenido. A maior dureza nominal no HARDOX 600 é alcançada por ajustes de liga e tratamento térmico que aumentam a temperabilidade e a estabilidade martensítica; esses ajustes tendem a reduzir a ductilidade e requerem controles de soldagem/fabricação mais rigorosos.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestrutura típica (como entregue): Predominantemente martensita revenida com uma população finamente dispersa de precipitados de carboneto e microligação. A microestrutura é refinada por laminação controlada e resfriamento para produzir alta dureza enquanto retém alguma tenacidade.
• HARDOX 500: O tratamento térmico e a laminação termo-mecânica são ajustados para produzir uma matriz martensítica dura com tenacidade de impacto relativamente boa para a dureza dada. A chapa é tipicamente resfriada de alta temperatura e revenida para controlar dureza e tenacidade.
• HARDOX 600: Processado para produzir uma martensita revenida mais dura com maior teor de carbono/elementos de temperabilidade aprimorados, resultando em uma maior fração de martensita e uma menor fração de austenita retida após o revenido. Isso resulta em maior resistência ao desgaste abrasivo, mas menor elongação e tenacidade de impacto reduzida.
• Influência do processamento:
• Normalização: Aumenta a tenacidade uniformemente, mas não atinge a alta dureza exigida para essas classes.
• Resfriamento e revenido: Rota principal de processamento; o resfriamento produz martensita, o revenido reduz a fragilidade e ajusta o equilíbrio entre dureza e tenacidade.
• Laminação termo-mecânica (TMCP): Ajuda a produzir uma estrutura ferrítica/pearlítica mais fina antes do resfriamento, melhorando a tenacidade e a uniformidade; comumente usada para a produção de HARDOX.

4. Propriedades Mecânicas

Abaixo está um resumo comparativo, orientado para aplicações, em vez de números garantidos absolutos (consulte os certificados do fornecedor para valores especificados no projeto).

Por que: O HARDOX 600 é produzido para uma classe de dureza mais alta, conferindo-lhe resistência superior ao desgaste abrasivo e maior resistência estática. Essa maior dureza é alcançada aumentando a temperabilidade (liga e tratamento térmico), o que também diminui a ductilidade e a absorção de energia de impacto em comparação com o HARDOX 500.

5. Soldabilidade

Principais fatores que influenciam a soldabilidade: teor de carbono, temperabilidade efetiva e presença de elementos de microligação.

Índices empíricos úteis (interprete qualitativamente neste contexto):

• Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Pcm (prevê de forma mais conservadora a suscetibilidade 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: - Ambas as classes HARDOX têm carbono absoluto relativamente baixo em comparação com aços para ferramentas, mas sua temperabilidade é aumentada por Mn, Cr, Mo e microligação. Consequentemente, os valores previstos de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ tendem a aumentar para HARDOX 600 em comparação com HARDOX 500. - Implicações práticas de soldagem: - Temperaturas de pré-aquecimento e interpassagem: O HARDOX 600 geralmente requer pré-aquecimento mais alto e controle mais rigoroso da temperatura de interpassagem para evitar trincas a frio e controlar a dureza da ZTA. - Seleção de consumíveis: Use consumíveis de soldagem compatíveis projetados para igualar ou ligeiramente subestimar a resistência e produzir um metal de solda mais tenaz. - Tratamento térmico pós-soldagem (PWHT): Muitas vezes não aplicado para grandes fabricacões; em vez disso, o controle da entrada de calor, pré-aquecimento e uso de estratégias de soldagem em múltiplas passagens é preferido. - Dureza na ZTA: Cuidado com ZTA dura e quebradiça se soldar sem pré-aquecimento adequado — mais pronunciado no HARDOX 600. - Orientação prática: Ambas as classes podem ser soldadas com sucesso com procedimentos padrão da indústria, mas o HARDOX 600 requer procedimentos mais rigorosos, velocidades de deslocamento mais conservadoras ou pré-aquecimento, e registros de qualificação de procedimento de soldagem (WPS/PQR) validados.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos dois, HARDOX 500 ou HARDOX 600, é inoxidável; são aços carbono/ligados projetados para resistência ao desgaste, não resistência à corrosão.
• Estratégias típicas de proteção de superfície:
• Pintura e revestimentos industriais (epóxi, poliuretano) para proteção atmosférica.
• Revestimentos termicamente pulverizados para ambientes combinados de desgaste e corrosão.
• A galvanização é possível para peças onde a forma e a função permitem, mas o pré e pós-processamento devem levar em conta a espessura da chapa e os efeitos do tratamento térmico.
• PREN (Número Equivalente de Resistência à Perfuração) não é aplicável porque PREN se aplica a ligas inoxidáveis. Para referência: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Esclarecimento: O uso de revestimentos ou inibidores sacrificial é a norma para aplicações HARDOX onde a corrosão é uma preocupação; a resistência à corrosão não deve ser assumida.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Corte: Corte a plasma e oxicombustível comum; corte a laser viável, mas requer ajuste de parâmetros. A dureza impacta a vida útil dos consumíveis e as velocidades de corte.
• Usinagem: Ambos são mais difíceis de usinar do que o aço carbono; o HARDOX 600 é mais exigente devido à maior dureza — espere velocidades de corte mais baixas, ferramentas mais robustas e, potencialmente, estratégias de ferramentas criogênicas ou de metal duro.
• Dobragem/formação: A formação a frio é limitada pela dureza — o risco de retorno e trincas aumenta com o HARDOX 600. Os raios de dobra e as ferramentas devem ser selecionados de forma conservadora; estratégias de pré-aquecimento ou formação a quente são às vezes usadas para formas complexas.
• Acabamento de superfície: O desbaste e a preparação da superfície demoram mais no HARDOX 600; o desgaste da roda abrasiva é maior.
• Manuseio: Maior dureza implica maior potencial de fragilidade em concentradores de tensão — a preparação de bordas e o chanfro são mais importantes no HARDOX 600.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: Escolha HARDOX 500 quando o design exigir um equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade (típico para estruturas móveis e soldadas). Escolha HARDOX 600 quando a resistência à abrasão maximizada for o critério de design predominante e as restrições de fabricação puderem ser gerenciadas.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo: O HARDOX 600 é tipicamente mais caro por quilograma ou metro quadrado do que o HARDOX 500 devido ao aumento da liga, processamento mais rigoroso e volumes de produção menores.
• Disponibilidade: O HARDOX 500 geralmente tem uma disponibilidade mais ampla em uma gama maior de espessuras e acabamentos de chapa. A disponibilidade do HARDOX 600 é boa para tamanhos de chapa comuns, mas pode ser limitada em chapas muito grossas ou combinações de espessura/largura de nicho.
• Formas de produto: Chapas e placas, revestimentos de desgaste, peças pré-formadas. Longos prazos de entrega podem ocorrer para tamanhos personalizados ou tratamentos de superfície.

10. Resumo e Recomendação

Escolha HARDOX 500 se: - Sua aplicação requer um equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade (por exemplo, corpos de equipamentos móveis, grandes estruturas soldadas). - Operações de soldagem, formação ou dobra são frequentes e sensíveis ao custo. - Você requer maior disponibilidade e menor custo de material por peça.

Escolha HARDOX 600 se: - A abrasão é o modo de falha dominante e maximizar a vida útil de desgaste justifica maiores custos de material e controles de fabricação (por exemplo, mineração severa, superfícies de britagem primária). - A geometria da peça é simples ou componentes de desgaste pré-fabricados são usados para evitar formação/soldagem complexa de chapas muito duras. - Você está preparado para seguir procedimentos de soldagem mais rigorosos e possivelmente aceitar custos de reposição/reparo mais altos para obter uma vida útil em serviço mais longa.

Nota final: HARDOX é uma família de aços proprietários de alto desempenho, temperados e revenidos. Para design, fabricação e compras, consulte sempre as fichas técnicas e certificados atuais do fornecedor para composições químicas exatas, propriedades mecânicas garantidas, procedimentos de soldagem recomendados e instruções de manuseio. Testes de campo — inserções de teste ou execuções piloto — podem ser a maneira mais confiável de validar a seleção de classe para um ambiente específico de abrasão e impacto.