NM360 vs NM400 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

NM360 e NM400 são dois aços resistentes à abrasão (AR) comercialmente importantes usados nos setores de mineração, movimentação de terra, maquinário pesado e manuseio de materiais. Engenheiros e profissionais de compras frequentemente enfrentam um dilema clássico de seleção: escolher uma classe de menor custo e mais moldável versus uma classe de maior dureza que prolonga a vida útil, mas pode complicar a fabricação e a soldagem. Os contextos típicos de decisão incluem equilibrar o custo do ciclo de vida (vida útil e intervalos de substituição) contra a complexidade da fabricação (pré-aquecimento de soldagem, tratamento pós-soldagem) e combinar tenacidade com condições de impacto.

A principal distinção entre NM360 e NM400 é seu nível de dureza alvo e as implicações subsequentes dessa diferença. Ambos são aços de alta resistência e baixo teor de liga projetados para resistência ao desgaste, mas o NM400 é especificado para uma classe de dureza mais alta do que o NM360, o que influencia a liga, a temperabilidade, as propriedades mecânicas e as práticas de fabricação. Como a dureza se correlaciona fortemente com a resistência ao desgaste e muda as exigências sobre soldagem, conformação e tenacidade, os engenheiros comumente comparam esses dois ao otimizar a vida útil do equipamento e a fabricabilidade.

1. Normas e Designações

• Normas nacionais e da indústria comuns onde aparecem classes ou especificações equivalentes:
• Normas chinesas (série NM): usadas em cadeias de suprimento domésticas e algumas internacionais (NM360, NM400).
• EN / ISO: aços resistentes ao desgaste são frequentemente especificados por dureza (por exemplo, equivalentes HARDOX) em vez de designações diretas um a um.
• Normas JIS e outras normas nacionais: abordagem semelhante, frequentemente referenciadas pela dureza nominal.

• ASTM/ASME: nenhuma designação normativa ASTM direta para NM360/NM400; aços AR (resistentes à abrasão) são frequentemente fornecidos de acordo com normas proprietárias ou de fornecedores, ou referenciados por dureza e requisitos químicos.

• Classificação de material:

• Ambos, NM360 e NM400, são aços resistentes à abrasão de baixo teor de liga e alta resistência (não inoxidáveis, não aços para ferramentas). Eles são tipicamente considerados tipos HSLA (alta resistência e baixo teor de liga) formulados para fornecer uma microestrutura resistente ao desgaste por meio de química e processamento controlados.

Nota: Limites químicos e mecânicos exatos para as classes NM podem variar por produtor e por especificação nacional; sempre confirme com o certificado do moinho (MTC).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Nota explicativa: Os fornecedores variam as químicas exatas para atingir uma dureza alvo (Brinell) e alcançar a tenacidade desejada. O NM400 geralmente contém ajustes (carbono ligeiramente mais alto e/ou microligação e elementos de liga controlados) para produzir uma superfície martensítica ou bainítica mais dura e resistente após laminação/tratamento térmico.

Como a liga afeta o desempenho: - Carbono e elementos de liga (Cr, Mo, Mn, B) aumentam a temperabilidade e a dureza potencial, melhorando a resistência ao desgaste abrasivo. - A microligação (V, Nb, Ti) refina o grão e apoia um equilíbrio entre resistência e tenacidade. - Excesso de carbono ou temperabilidade pode aumentar o risco de comportamento quebradiço e criar restrições de soldabilidade (exigência de controle de pré-aquecimento/interpassagem, PWHT em seções grossas).

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestruturas típicas:
• NM360 laminado e normalizado: uma mistura de martensita temperada, bainita e algum ferrite—projetado para fornecer uma combinação de dureza e tenacidade.

• NM400 laminado e normalizado: maior proporção de microestrutura martensítica/bainítica e grãos mais finos devido à maior temperabilidade e controle termo-mecânico, produzindo maior dureza.

• Tratamento térmico e rotas de processamento:

• Normalização: aumenta a tenacidade e homogeneiza a microestrutura; ambas as classes respondem bem à normalização para reduzir tensões residuais e melhorar a tenacidade.
• Resfriamento e têmpera: usados seletivamente para peças que requerem maior dureza superficial; a têmpera em placas mais grossas é limitada pelo risco de trincas—as formulações de NM400 são frequentemente ajustadas para atingir a dureza alvo com laminação e resfriamento controlado em vez de tratamento térmico pós-agressivo.
• Processamento controlado termo-mecânico (TMCP): comumente usado para produzir a combinação desejada de dureza e tenacidade na produção de placas para NM360 e NM400. O TMCP permite menor teor de carbono para uma dada dureza, melhorando a soldabilidade e a tenacidade.

Implicações de processamento: - A maior temperabilidade do NM400 o torna mais sensível às taxas de resfriamento; resfriamento mais rápido pode formar martensita mais dura que requer têmpera para ajustar a tenacidade. - O NM360 de baixo carbono pode ser mais fácil de soldar e conformar, mas pode oferecer vida útil de desgaste mais curta nas mesmas condições.

4. Propriedades Mecânicas

Interpretação: - O NM400 é geralmente a placa mais forte e dura; normalmente proporcionará resistência superior ao desgaste abrasivo devido à maior dureza. - O NM360 tende a ser mais dúctil e pode mostrar melhor conformabilidade e soldabilidade mais fácil em comparação com o NM400. - Os valores reais de tração, esforço e impacto dependem da espessura da placa, tratamento térmico e química específica do fornecedor; sempre verifique com os certificados de teste do moinho e certificados de material.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende da composição química (principalmente carbono e parâmetros equivalentes) e da espessura do componente e dos ciclos térmicos esperados. Dois indicadores empíricos comuns:

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

• Pcm Internacional (mais conservador para considerações de PWHT): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Valores mais altos de $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$ indicam maior propensão a formar martensita dura na zona afetada pelo calor (HAZ) e, portanto, um maior risco de trincas a frio—exigindo pré-aquecimento, temperatura controlada entre passes e possivelmente PWHT. - Como o NM400 normalmente visa maior dureza e maior temperabilidade, seu equivalente de carbono é frequentemente ligeiramente mais alto do que o NM360; portanto, o NM400 pode ser mais exigente para soldar, particularmente em seções mais grossas. - Orientação prática: - Use consumíveis de baixo hidrogênio, pré-aquecimento apropriado e temperaturas controladas entre passes para ambas as classes quando as espessuras forem significativas. - Para montagens críticas, realize qualificação do procedimento de soldagem (WPQR) e testes mecânicos pós-soldagem (por exemplo, tenacidade da HAZ). - Sempre que possível, selecione classes NM com químicas de baixo carbono otimizadas e microligação para reduzir a complexidade da soldagem.

6. Corrosão e Proteção Superficial

• Essas classes NM não são inoxidáveis; a resistência à corrosão é típica de aços de baixa liga e mild. As estratégias de proteção contra corrosão incluem:
• Sistemas de pintura/revestimento (epóxi, poliuretano) para proteção atmosférica.
• A galvanização a quente é às vezes usada para proteção contra corrosão atmosférica, mas galvanizar placas AR grossas pode ser complicado; considere a condição da superfície e as tolerâncias dimensionais.

• Dureza superficial metalúrgica ou soldagem de sobreposição (por exemplo, revestimento de solda) para desgaste e corrosão em ambientes de serviço específicos.

• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) é específico para ligas inoxidáveis e não se aplica a NM360/NM400. Para ligas inoxidáveis, o índice é: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Use PREN apenas ao avaliar materiais inoxidáveis; as classes NM são avaliadas separadamente para desgaste e corrosão.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Corte:
• Ambas as classes podem ser cortadas a plasma, oxi-combustível ou laser; a maior dureza do NM400 pode aumentar o desgaste das ferramentas e exigir parâmetros de corte mais lentos.
• Conformação e dobra:
• NM360 oferece melhor conformabilidade a frio e dobrabilidade; NM400 requer raios de dobra maiores e pode precisar de ferramentas especiais ou aquecimento para dobras apertadas.
• Maquinabilidade:
• Maior dureza no NM400 reduz a maquinabilidade; espere desgaste mais rápido das ferramentas e possivelmente taxas de avanço mais baixas ou requisitos de ferramentas de metal duro.
• Acabamento superficial:
• Desbaste, jateamento e acabamento superficial são comuns; o NM400 geralmente exigirá abrasivos mais agressivos ou duráveis.

Dica prática: Ao conformar ou dobrar, realize testes de amostra e considere o retorno elástico e o potencial de trincas—especialmente com NM400, onde zonas duras localizadas podem iniciar trincas.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: - Escolha NM360 onde a facilidade de conformação, soldagem ou vantagens de custo marginal são importantes e onde o regime de desgaste é menos severo ou dominado por impacto em vez de abrasão deslizante. - Escolha NM400 onde o desgaste abrasivo domina, e a vida útil prolongada em serviço devido à maior dureza justifica os controles de aquisição e fabricação mais altos.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo: NM400 é tipicamente mais caro por tonelada do que NM360 devido ao controle químico mais rigoroso, processamento para maior dureza e potencial prêmio por desempenho de desgaste comprovado.
• Disponibilidade: Ambas as classes estão amplamente disponíveis em moinhos de placas e distribuidores de metais especiais. A disponibilidade por espessura, largura e acabamento da placa pode variar regionalmente—NM360 pode estar mais disponível em escolhas de produtos mais amplas para aplicações de conformação, enquanto NM400 é comumente estocado em tamanhos e espessuras de placas padrão para peças de desgaste pesadas.
• Forma do produto: Placas, revestimentos fabricados e substituições fundidas usinadas são formas de fornecimento comuns. Os prazos de entrega e MOQ (quantidades mínimas de pedido) dependem do produtor e da demanda do mercado.

10. Resumo e Recomendação

Escolha NM360 se: - Sua aplicação requer conformação mais fácil ou soldagem mais direta (custo de fabricação mais baixo). - As condições de abrasão são moderadas ou dominadas por impacto, onde ductilidade e tenacidade mitigam danos. - A modelagem do custo do ciclo de vida mostra que os intervalos de substituição sob NM360 são aceitáveis.

Escolha NM400 se: - O desgaste abrasivo é o principal modo de falha e maximizar a vida útil em serviço é crítico. - Você pode acomodar controles de soldagem e conformação mais rigorosos e aceitar um custo inicial mais alto para reduzir o tempo de inatividade e a substituição de peças. - As restrições de design permitem raios de dobra maiores ou estratégias de fabricação alternativas (por exemplo, usando revestimentos parafusados em vez de conformação).

Nota final: NM360 e NM400 são melhor selecionados após uma avaliação específica do local dos mecanismos de desgaste (abrasão deslizante, escavação, impacto), geometria da peça e capacidades de fabricação. Sempre solicite o certificado de teste do moinho (valores químicos e mecânicos) e, ao soldar componentes críticos, qualifique os procedimentos de soldagem e verifique a tenacidade da HAZ para o lote exato da placa.