NM360 vs NM400HB – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

NM360 e NM400HB são dois graus de aço amplamente utilizados com resistência à abrasão (AR) encontrados em equipamentos de mineração, pedreiras, movimentação de terra e manuseio de granel. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de fabricação frequentemente ponderam resistência ao desgaste, tenacidade, soldabilidade e custo ao selecionar entre eles. Os contextos típicos de decisão incluem se uma peça deve resistir a um desgaste abrasivo severo em detrimento de alguma ductilidade, ou se impactos e fadiga repetidos exigem um material mais resistente e menos frágil.

A principal distinção operacional entre os dois é sua dureza alvo e o equilíbrio resultante entre resistência e tenacidade: um grau é selecionado para uma dureza um pouco mais baixa com melhor ductilidade e desempenho em impacto, enquanto o outro é especificado para uma dureza Brinell mais alta e superior resistência abrasiva. Como ambos são comercializados para aplicações de desgaste e frequentemente produzidos por vários moinhos sob nomes comerciais semelhantes, as comparações se concentram na estratégia química, microestrutura produzida por tratamentos térmicos, propriedades mecânicas, soldabilidade e considerações práticas de fabricação.

1. Normas e Designações

• Contextos nacionais e internacionais comuns onde graus semelhantes aparecem:
• GB (China): série NM (NM360, NM400, etc.) — frequentemente usados em normas chinesas e especificações de fornecedores.
• EN (Europa): designações EN 1.XXX são menos comumente usadas para aços AR; graus AR podem ser listados em normas de fornecedores em vez de um único número EN.
• JIS (Japão): aços de desgaste são frequentemente especificados por nomes comerciais de fornecedores em vez de um único número JIS.
• ASTM/ASME (EUA): aços AR são comumente referenciados pelo nome comercial (por exemplo, AR400, AR360) e por normas de produto para teste de placas e dureza.
• Classificação: Tanto NM360 quanto NM400HB são aços não inoxidáveis, de baixa a média liga, de alta dureza formulados principalmente como aços resistentes à abrasão (AR); não são aços para ferramentas ou aços inoxidáveis e são melhor tratados como aços microaleados ou de liga resistentes ao desgaste (tendências HSLA para controle de resistência).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A composição química precisa de NM360 e NM400HB varia de acordo com o fornecedor e a norma do país. Em vez de citar valores fixos, a tabela a seguir resume a estratégia típica de liga e a presença relativa de elementos comuns usados em aços AR dessas classes de dureza alvo.

Elemento	Presença típica / papel em NM360	Presença típica / papel em NM400HB
C (carbono)	Baixa–moderada; fornece endurecibilidade e resistência, mas equilibrada para tenacidade	Moderada; ligeiramente mais alta para alcançar maior endurecibilidade e dureza
Mn (manganês)	Moderada; desoxidação, endurecimento por solução sólida, melhora a endurecibilidade	Moderada a alta; aumenta a endurecibilidade e a resistência à tração
Si (silício)	Menor a moderada; desoxidante, fortalece a ferrita	Menor; papel semelhante
P (fósforo)	Mantido baixo (controle de impurezas) para tenacidade	Mantido baixo
S (enxofre)	Mantido baixo para tenacidade; sulfetos de manganês podem ajudar na usinabilidade	Mantido baixo
Cr (cromo)	Frequentemente presente em pequenas quantidades ou omitido; melhora a endurecibilidade e a propriedade de desgaste	Frequentemente presente como pequenas adições para aumentar a endurecibilidade e a resistência ao revenido
Ni (níquel)	Pequeno ou nenhum; usado quando é necessária uma tenacidade melhor em baixas temperaturas	Ocasionalmente usado em pequenas quantidades para melhorar a tenacidade
Mo (molibdênio)	Traço/baixo; aumenta a endurecibilidade e a resistência ao revenido	Traço/baixo; usado para aumentar a endurecibilidade e a resistência após o revenido
V (vanádio)	Microaleação em traço; refino de grão quando presente	Microaleação em traço; refino de grão e endurecimento por precipitação
Nb (niobio)	Microaleação em traço em alguns processos termo-mecânicos para controle de grão	Traço, quando especificado
Ti (titânio)	Traço para desoxidação e controle de inclusões	Traço
B (boro)	Adições em traço possíveis para aumentar a endurecibilidade em níveis de ppm	Traço possível em alguns produtos tratados termicamente
N (nitrogênio)	Baixo; controlado para inclusão e cálculos de CE/Pcm	Baixo

Notas: Especificações de fornecedores ou normas nacionais fornecem intervalos exatos. Pequenas adições de Cr, Mo, V ou B são comumente usadas para ajustar a endurecibilidade e a resposta ao revenido; no entanto, essas estão tipicamente em baixas concentrações absolutas. A estratégia composicional chave é equilibrar carbono e manganês para endurecibilidade enquanto se utiliza microaleação e pequenas adições de liga para preservar a tenacidade e refinar o tamanho do grão.

Como a liga afeta as propriedades: - Carbono e manganês controlam principalmente a endurecibilidade e a dureza alcançável após o resfriamento/revenido; aumentá-los eleva a dureza e a resistência, mas pode reduzir a ductilidade e a soldabilidade. - Elementos de microaleação (V, Nb, Ti) refinam o tamanho do grão de austenita anterior e ajudam na resistência sem grandes sacrifícios na tenacidade. - Pequenas adições de Cr e Mo aumentam a resistência ao revenido, melhorando o desempenho de desgaste em temperaturas de serviço elevadas e sob impacto.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas para aços AR direcionados a 360 HB e 400 HB dependem fortemente do processamento:

• NM360 (meta de dureza mais baixa):
• Microestrutura típica: martensita temperada e/ou bainita com uma distribuição relativamente mais fina de carbonetos; pode incluir austenita retida em algumas formulações.

• Processamento: frequentemente produzido por laminação a quente controlada seguida de resfriamento e revenido, ou por resfriamento mais revenido com resfriamento mais brando ou temperaturas de revenido mais baixas para obter um equilíbrio entre dureza e tenacidade. A laminação termo-mecânica pode produzir estruturas bainíticas finas com tenacidade melhorada.

• NM400HB (meta de dureza mais alta):

• Microestrutura típica: maior fração de martensita e constituintes bainíticos mais duros; a dispersão de carbonetos e a potencial austenita retida dependem da química do aço e da taxa de resfriamento.
• Processamento: requer resfriamento mais forte ou revenido mais baixo para alcançar maior dureza Brinell; alguns produtores usam adições de liga (Cr, Mo, B) para aumentar a endurecibilidade para que seções mais grossas possam alcançar dureza uniforme mais alta. Ciclos de resfriamento e revenido são ajustados para limitar a fragilização.

Efeito das rotas de tratamento térmico: - Normalização: refina o tamanho do grão e às vezes é especificada como um pré-tratamento, mas não alcançará as metas de dureza final sozinha. - Resfriamento e revenido: rota primária para alcançar os níveis de dureza especificados; a temperatura de revenido controla a troca entre dureza e tenacidade. - Laminação termo-mecânica (laminação controlada): pode produzir microestruturas bainíticas/temperadas com excelente tenacidade em uma dureza dada, melhorando a resistência ao impacto em comparação com aço resfriado e revenido de grão grosso.

4. Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas exatas dependem da composição, tratamento térmico e espessura da placa. A tabela abaixo fornece comportamento comparativo em vez de números garantidos únicos; os valores de dureza refletem a meta do grau.

Propriedade	NM360 (comportamento típico)	NM400HB (comportamento típico)
Resistência à tração	Moderada a alta; adequada para peças de desgaste; inferior a NM400HB quando ambos produzidos para especificação de dureza	Maior resistência à tração consistente com maior dureza
Resistência ao escoamento	Moderada; depende do tratamento térmico	Maior resistência ao escoamento
Elongação (ductilidade)	Maior ductilidade/elongação em comparação com NM400HB	Elongação reduzida devido à maior dureza
Tenacidade ao impacto	Melhor tenacidade ao impacto e fratura em espessuras comparáveis	Menor tenacidade ao impacto, a menos que a química e o tratamento térmico sejam otimizados
Dureza (Brinell)	Aproximadamente na faixa de 350–370 HB (meta do nome do grau)	Aproximadamente 400 HB (designação indica maior HB)

Interpretação: - NM400HB será tipicamente mais forte e oferecerá superior resistência abrasiva devido à maior dureza, mas isso vem à custa da ductilidade e resistência ao impacto, a menos que mitigado por uma química cuidadosa e processamento termo-mecânico. - NM360 fornece um equilíbrio mais favorável quando as peças estão sujeitas a impacto combinado e abrasão ou quando deformação e conformação são necessárias antes do serviço.

5. Soldabilidade

A soldabilidade dos aços AR depende do equivalente de carbono (endurecibilidade) e do conteúdo de microaleação; seções mais grossas e maior endurecibilidade aumentam o risco de trincas na zona de solda e fragilização. Fórmulas preditivas comuns são úteis para interpretação qualitativa:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

e

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretação: valores mais altos de $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$ indicam maior risco de zonas afetadas pelo calor (HAZ) duras e frágeis e a necessidade de pré-aquecimento, controle da temperatura entre passes ou tratamento térmico pós-solda (PWHT).
• Soldabilidade relativa: NM360 geralmente solda mais facilmente do que NM400HB devido ao seu alvo de carbono/endurecibilidade mais baixo; NM400HB pode exigir práticas de soldagem mais rigorosas, menor entrada de calor, pré-aquecimento ou tratamentos de amolecimento na HAZ para seções mais grossas.
• Orientação prática: use consumíveis de soldagem de baixo hidrogênio, controle a temperatura entre passes e considere PWHT ou revenido pós-solda para placas mais grossas ou em serviços exigentes. Procedimentos de soldagem de pré-qualificação são recomendados para componentes críticos.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto NM360 quanto NM400HB são aços carbono/ligados não inoxidáveis e têm resistência à corrosão comparável; não são adequados para ambientes corrosivos sem proteção.
• Estratégias comuns de proteção: pintura, sistemas de primer, metalização ou galvanização a quente onde apropriado. Para peças sujeitas a desgaste, os revestimentos protetores devem ser compatíveis com a abrasão; revestimentos sacrificiais raramente sobrevivem a serviços abrasivos pesados por muito tempo.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) não é aplicável a esses aços não inoxidáveis. Para referência quando ligas inoxidáveis são consideradas, usa-se: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Esclarecimento: a seleção de proteção contra corrosão é impulsionada pela exposição ambiental e expectativas de vida útil; frequentemente, materiais mais grossos e ciclos de substituição planejados são escolhidos para serviços altamente abrasivos e corrosivos.

7. Fabricação, Usinabilidade e Formabilidade

• Corte: A maior dureza de NM400HB aumenta o desgaste das ferramentas; placas resistentes à abrasão frequentemente requerem ferramentas de carboneto ou cerâmica e velocidades de corte mais lentas em comparação com aços estruturais mais macios.
• Dobra/formação: NM360, com sua dureza mais baixa e maior ductilidade, é mais fácil de dobrar ou formar a frio. NM400HB tem formabilidade reduzida; a dobra pode induzir trincas, a menos que sejam usados raios de dobra maiores ou técnicas de formação a quente.
• Usinabilidade: Ambos são mais difíceis de usinar do que o aço macio; NM400HB é geralmente mais desafiador. A seleção de consumíveis e ferramentas deve levar em conta o desgaste abrasivo e a microestrutura mais dura.
• Acabamento: O desbaste e o acabamento de superfície são mais intensivos em NM400HB; a seleção de abrasivos e a frequência de afiação devem antecipar um desgaste mais rápido dos meios de desbaste.

8. Aplicações Típicas

NM360 (usos típicos)	NM400HB (usos típicos)
Revestimentos de caçambas para carregadeiras onde impacto e abrasão coexistem	Revestimentos de trituradores e barras de grelha onde a abrasão severa domina
Revestimentos de calhas e funis onde desgaste abrasivo moderado e impacto ocasional ocorrem	Placas de desgaste em transportadores de alta abrasão e pulverizadores onde alta dureza prolonga a vida útil
Componentes de equipamentos de movimentação de terra que requerem alguma formabilidade na fabricação	Superfícies de alto desgaste que são pré-formadas e soldadas em montagens
Placas de triagem e revestimentos de leve a médio	Aplicações onde a máxima vida útil contra abrasão é necessária e o custo de substituição é alto

Racional de seleção: - Escolha NM360 onde as peças requerem um equilíbrio entre resistência à abrasão e tenacidade, ou onde operações de fabricação (dobra, formação) ocorrem antes da instalação. - Escolha NM400HB onde a resistência maximizada ao desgaste abrasivo é a prioridade e os componentes são projetados e fabricados para evitar impacto ou sobrecarga catastrófica.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: NM400HB geralmente tem um preço premium em relação ao NM360 porque alcançar maior dureza geralmente requer controle químico mais rigoroso, mais processamento (resfriamento/revenido controlado) e potencialmente maior conteúdo de liga ou processamento termo-mecânico. No entanto, as diferenças de custo variam de acordo com o moinho, região e tamanho da placa.
• Disponibilidade: Ambos os graus estão amplamente disponíveis na forma de placas de fornecedores principais, com tamanhos em estoque e prazos de entrega dependendo da demanda do mercado e da capacidade do moinho. Variantes de NM360 são frequentemente mais comuns em aplicações de desgaste misto; NM400 (HB) é produzido onde os mercados exigem placas AR de maior dureza.
• Formas de produto: Disponíveis como placas, revestimentos fabricados e às vezes como montagens soldadas ou partes sobrepostas; tamanhos especializados ou tolerâncias de dureza apertadas podem aumentar o prazo de entrega e o custo.

10. Resumo e Recomendação

Critério	NM360	NM400HB
Soldabilidade	Melhor (menor risco de endurecibilidade)	Mais exigente (maior risco de trincas na HAZ)
Equilíbrio entre Resistência e Tenacidade	Melhor tenacidade e ductilidade na dureza de trabalho	Maior dureza/resistência; menor ductilidade a menos que otimizado
Custo (relativo)	Tipicamente mais baixo	Tipicamente mais alto devido ao processamento de maior dureza

Escolha NM360 se: - O componente sofrerá impacto e abrasão combinados, onde tenacidade e ductilidade são críticas. - As peças requerem dobra, formação a frio ou fabricação mais simples. - A soldabilidade e as menores exigências de pré-aquecimento/PWHT são preferidas. - Custo de material ligeiramente mais baixo e usinagem mais fácil são prioridades.

Escolha NM400HB se: - A resistência à abrasão é o requisito predominante e a maior dureza Brinell prolongará significativamente a vida útil. - A peça é projetada e fabricada para evitar impacto pesado ou fratura frágil (por exemplo, revestimentos de desgaste substituíveis, montagens parafusadas ou soldadas planejadas para serviço pesado). - O projeto pode acomodar controles de soldagem mais rigorosos, usinagem/acabamento mais intensivos e potencialmente maior despesa de material em troca de maior vida útil de desgaste.

Nota final: Como os intervalos químicos reais, cronogramas de tratamento térmico e garantias mecânicas diferem entre fornecedores, os engenheiros devem solicitar certificados de moinho e qualificar procedimentos de soldagem e testes mecânicos para o lote de placas específico e espessura propostos para aplicações críticas. A seleção de material deve equilibrar custo de ciclo de vida, praticidade de fabricação e ambiente de serviço, em vez de depender apenas do nome do grau.