NM450A vs NM450B – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

NM450A e NM450B são duas classes de aço resistentes à abrasão (desgaste) usadas industrialmente, comumente especificadas onde alta dureza e vida útil prolongada contra desgaste abrasivo são necessárias — por exemplo, na mineração, movimentação de terras, pedreiras e manuseio de materiais pesados. Engenheiros e profissionais de compras frequentemente ponderam as compensações entre resistência ao desgaste, tenacidade ao impacto, soldabilidade e custo ao selecionar entre essas variantes.

O principal diferenciador entre NM450A e NM450B é a forma como suas composições químicas e rotas de processamento são otimizadas para favorecer a tenacidade em vez da resistência máxima à abrasão. Na prática, uma variante é configurada para fornecer uma microestrutura e janela de processamento mais otimizadas para tenacidade (melhor resistência ao impacto e propagação de trincas), enquanto a outra é ajustada principalmente para desempenho máximo em dureza/desgaste. Como os aços de desgaste devem equilibrar dureza e tenacidade, essas duas opções são comumente comparadas em decisões de especificação e fabricação.

1. Normas e Designações

• Origem comum: a nomenclatura da série NM é usada na prática industrial chinesa para placas de aço resistentes à abrasão de "manganês não ligado" com valores de dureza nominais (por exemplo, NM400, NM450). Produtos equivalentes ou comparáveis são oferecidos por produtores globais sob nomes proprietários e por normas para aços resistentes à abrasão.
• Normas típicas relevantes para seleção e aquisição:
• Normas nacionais GB/China (por exemplo, especificações GB/T para aços e placas resistentes à abrasão).
• Especificações do fabricante e normas internas de qualidade para dureza e propriedades de impacto entregues.
• Equivalentes internacionais são frequentemente especificados por função (dureza e impacto) em vez de nomes de grau idênticos; consulte as fichas técnicas dos fornecedores para referências cruzadas diretas.
• Classificação: NM450A e NM450B são aços resistentes à abrasão não inoxidáveis, de baixa liga/tipo HSLA, direcionados para alta dureza e resistência ao desgaste, em vez de resistência à corrosão ou propriedades inoxidáveis.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: visão geral qualitativa da abordagem de liga (não porcentagens químicas absolutas). A intenção é mostrar como os elementos são usados de forma diferente entre as variantes A e B.

Explicação: - Em vez de grandes adições de elementos de liga caros, os aços da série NM alcançam dureza principalmente através da composição mais processamento termomecânico e tratamento térmico. A variante "A" tende a enfatizar a microligação e o processamento para refinar o tamanho do grão e melhorar a tenacidade, enquanto a variante "B" é comumente ajustada para resistência máxima ao desgaste e dureza ligeiramente mais alta. Ambos os tipos mantêm impurezas deletérias (P, S) baixas para preservar a integridade da placa.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestruturas típicas alvo para aços da classe NM450 são martensítica, martensita temperada ou uma mistura fina bainítica/martensítica produzida por resfriamento controlado após laminação ou por processos de têmpera e revenido (Q&T). O processamento termomecânico controlado (TMCP) frequentemente resulta em uma matriz dura e de grão fino com boa tenacidade.
• NM450A (otimizado para tenacidade):
• Processamento e microligação incentivam o refino do grão e uma microestrutura martensítica/bainítica temperada com menos constituintes duros e quebradiços. Isso reduz a iniciação de trincas e melhora a resistência ao impacto.
• A resposta ao tratamento térmico tende a favorecer janelas de revenido que aliviam tensões internas enquanto mantêm dureza adequada.
• NM450B (otimizado para desgaste):
• O processamento pode visar uma endurecibilidade ligeiramente maior e uma matriz com uma maior proporção de fases duras para maximizar a dureza e resistência à abrasão entregues.
• Práticas de revenido equilibram a retenção de dureza com alguma ductilidade; no entanto, a condição como laminada ou Q&T é tendenciosa em direção ao desempenho máximo de desgaste.
• Normalização vs Q&T vs TMCP:
• A normalização pode homogeneizar a estrutura e reduzir tensões residuais, mas nem sempre alcançará os níveis mais altos de dureza.
• A têmpera e o revenido proporcionam mais controle — dureza mais alta após a têmpera seguida de revenido para um compromisso apropriado entre tenacidade/dureza.
• TMCP é comumente usado para grandes placas de abrasão para obter microestruturas finas sem a necessidade de um Q&T completo, permitindo combinações de alta dureza e tenacidade razoável.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: tabela comparativa qualitativa (sem números absolutos). As declarações relativas refletem a intenção de design típica em vez de valores medidos de um moinho específico.

Explicação: - NM450B é comumente selecionado quando maximizar a vida útil contra desgaste (dureza) é o objetivo dominante. NM450A é selecionado quando o serviço envolve impacto significativo, carregamento de choque ou risco de fratura quebradiça, onde a tenacidade é uma prioridade. Os valores mecânicos exatos variam de acordo com o fabricante e o tratamento térmico; consulte os certificados do moinho para aquisição.

5. Soldabilidade

• A soldabilidade dos aços resistentes à abrasão depende do equivalente de carbono e dos elementos de liga que aumentam a endurecibilidade. Tanto NM450A quanto NM450B requerem práticas de soldagem adaptadas às suas composições e espessuras.
• Fórmulas úteis para avaliar a soldabilidade qualitativamente:
• Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• Parâmetro para prever 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:
• Valores mais altos de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ indicam maiores requisitos de pré-aquecimento e suscetibilidade à formação de martensita na zona afetada pelo calor (HAZ).
• NM450A, com modificações para reduzir a endurecibilidade e refinar grãos, é tipicamente um pouco mais fácil de soldar e mais tolerante à fragilidade da HAZ; no entanto, pré-aquecimento e consumíveis adequados ainda são necessários.
• NM450B, quando otimizado para dureza máxima, pode apresentar maior endurecibilidade e, portanto, requisitos mais rigorosos de pré-aquecimento/tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) para evitar trincas na HAZ.
• Recomendações práticas:
• Use pré-aquecimento controlado, temperaturas entre passes, consumíveis de baixo hidrogênio e revenido pós-soldagem ou PWHT conforme orientação do fornecedor.
• Realize soldagens de teste e testes de tenacidade da HAZ para aplicações críticas e seções grossas.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• NM450A e NM450B são aços de desgaste não inoxidáveis; a resistência à corrosão é limitada e não deve ser confundida com ligas inoxidáveis.
• Estratégias típicas de proteção de superfície:
• Mecânica: revestimentos sacrificial, substituições de revestimento ou design que minimize a exposição de juntas críticas.
• Revestimentos: sistemas de pintura, revestimentos epóxi ou cerâmicas de spray térmico onde a corrosão química é uma preocupação além da abrasão.
• Galvanização: pode ser possível para componentes finos ou após preparação de superfície adequada, mas não é típica para placas de desgaste pesadas devido à potencial interferência com dureza e tratamentos térmicos.
• PREN (número equivalente de resistência à picada) não se aplica a essas classes não inoxidáveis. Para ligas inoxidáveis ou duplex, usaria: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Maquinabilidade:
• Alta dureza e resistência à abrasão reduzem a maquinabilidade; ferramentas de corte devem ser de carbeto de alto desempenho ou ferramentas CBN, e estratégias de remoção de sólidos devem levar em conta a dureza da placa.
• Formabilidade e dobra:
• NM450A, com melhor ductilidade e tenacidade, tolera operações de conformação melhor do que a variante otimizada para desgaste; o retorno e os riscos de trincas são menores, mas ainda requerem raios de dobra controlados e fixação adequada.
• NM450B pode trincar se dobrado a frio além dos raios recomendados; a conformação a quente ou processos de dobra especializados podem ser necessários.
• Orientações de fabricação:
• Use procedimentos de solda qualificados para o material (WPS), controle a entrada de calor e teste cupons soldados representativos para tenacidade onde crítico para o serviço.
• Evite reaquecimento desnecessário que possa reduzir a dureza ou induzir fragilidade. Siga as recomendações do fornecedor para recozimento, revenido ou outros tratamentos térmicos após a fabricação.

8. Aplicações Típicas

Tabela de duas colunas mostrando usos comuns e justificativa de seleção.

Justificativa de seleção: - Escolha a variante cujo envelope de desempenho (tolerância ao impacto vs vida útil máxima de desgaste) se alinha com as condições de serviço, cargas esperadas e estratégia de manutenção.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo:
• NM450B (otimizado para desgaste) pode ser marginalmente menos ou mais caro, dependendo da liga e processamento do fornecedor; o custo geralmente acompanha a complexidade da rota de produção e a vantagem de vida útil de throughput.
• NM450A (otimizado para tenacidade) pode ter um preço premium se microligação, controle de processo mais rigoroso ou tratamentos térmicos adicionais forem usados para garantir tenacidade.
• Disponibilidade:
• Ambas as classes são amplamente produzidas por grandes moinhos de placas e fornecedores de aços de desgaste. A disponibilidade por espessura e tamanho da placa depende da capacidade do moinho e se o produto é produzido para uma especificação comumente estocada ou precisa ser encomendado como um lote especial.
• Dicas de aquisição:
• Solicite certificados do moinho e registros de testes de impacto para as espessuras e tratamentos térmicos de interesse.
• Compare o custo total de vida (tempo de inatividade, peças de reposição, soldagem de reparo) em vez do preço unitário por tonelada ao avaliar o valor.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (visão geral qualitativa):

Recomendações finais: - Escolha NM450A se: - A aplicação envolve impacto significativo, carregamento de choque ou condições de risco de fratura quebradiça em serviço a frio. - Juntas soldadas e tenacidade da HAZ são críticas e você precisa de um material com uma janela de fabricação mais ampla. - O tempo de inatividade do sistema ou o risco de fratura catastrófica tornam a tenacidade uma prioridade sobre ganhos marginais na vida abrasiva. - Escolha NM450B se: - A abrasão é o mecanismo de desgaste dominante com impacto ou choque limitado, e maximizar a vida útil de desgaste por unidade de área é o principal objetivo. - Você pode gerenciar soldagem e fabricação com pré-aquecimento, consumíveis e práticas pós-soldagem apropriadas, ou prefere usar revestimentos não soldados e componentes parafusados. - A decisão de aquisição prioriza resistência absoluta à abrasão para aplicações de alto rendimento e baixo impacto.

Nota final: os valores mecânicos exatos, os requisitos do procedimento de soldagem e os critérios de aceitação variam de acordo com o fornecedor e o tratamento térmico. Sempre solicite fichas técnicas, certificados de teste do moinho e, se necessário, realize testes específicos de aplicação (testes de desgaste, testes de soldagem e testes de tenacidade da HAZ) antes de finalizar a seleção do material.