Q195 vs Q235 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Q195 e Q235 são dois aços carbono de designação chinesa comumente especificados, utilizados em aplicações estruturais, de fabricação e engenharia geral. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura frequentemente decidem entre eles ao equilibrar custo, conformabilidade, conveniência de soldagem e resistência mínima requerida. Os contextos típicos de decisão incluem a escolha de uma chapa de baixo custo para peças estruturais leves, a seleção de um metal base para fabricação pesada ou a determinação se uma maior resistência ao escoamento justifica o custo incremental de material e ajustes de fabricação.

A principal diferença prática entre os dois graus é sua resistência mínima ao escoamento e o controle de liga utilizado para alcançá-la: Q195 é um aço estrutural de menor resistência, mais fácil de formar, otimizado para fabricação econômica, enquanto Q235 é um aço estrutural geral de maior resistência com força modestamente maior e química amplamente similar. Essas características explicam por que o Q195 é utilizado para estruturas e componentes muito leves, enquanto o Q235 é mais comum para seções e chapas estruturais de uso geral.

1. Normas e Designações

• Q195 e Q235 são designações das normas chinesas GB (GB/T). Eles são comumente encontrados na GB/T 700 (chapas, folhas e tiras de aço laminado a quente para uso estrutural geral) e em normas nacionais de produtos relacionadas.
• Equivalência/normas internacionais relacionadas:
• O Q235 é frequentemente comparado ao ASTM A36 / EN S235 em termos de espaço de aplicação (aço carbono estrutural), embora a intercambialidade direta exija verificação específica de espessura e tratamento térmico.
• O Q195 é um aço carbono estrutural de classe inferior sem equivalente internacional direto, mas se mapeia para aços de baixo carbono usados para peças leves não críticas.
• Classificação:
• Ambos, Q195 e Q235, são aços estruturais de carbono simples (não-liga, não-inoxidável, não-HSLA pelas definições modernas de liga). Eles não são aços liga tratáveis termicamente ou aços para ferramentas.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Ambos os graus são controlados como aços de baixo carbono com ligações limitadas. Em vez de apresentar uma única composição certificada pela usina (que varia por produtor e forma do produto), a tabela abaixo resume os elementos típicos controlados e o papel ou nível relativo para cada grau. Sempre verifique a composição final a partir do certificado de teste da usina (MTC) para aplicações críticas.

Elemento	Nível típico em Q195	Nível típico em Q235	Papel / comentário
C (carbono)	Muito baixo	Baixo–moderado	O carbono controla a resistência básica e a capacidade de endurecimento; um maior teor de carbono aumenta a resistência, mas reduz a soldabilidade e a ductilidade.
Mn (manganês)	Baixo	Moderado	O Mn aumenta a resistência e desoxida o aço; o Mn moderado no Q235 suporta maior escoamento.
Si (silício)	Baixo (desoxidante)	Baixo (desoxidante)	O silício é principalmente um desoxidante; mantido baixo para evitar fragilidade.
P (fósforo)	Controlado baixo (impureza)	Controlado baixo (impureza)	O P é limitado para evitar fragilização e manter tenacidade.
S (enxofre)	Controlado baixo (impureza)	Controlado baixo (impureza)	O S é limitado; o sulfeto melhora a usinabilidade, mas prejudica a tenacidade e a soldabilidade.
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Não intencionalmente ligado; traço ou inexistente	Não intencionalmente ligado; traço ou inexistente	Esses elementos de microliga geralmente estão ausentes no Q195/Q235 padrão; a presença indica um grau diferente (HSLA ou aço liga).
N (nitrogênio)	Traço	Traço	O nitrogênio pode estar presente em baixos níveis; afeta propriedades em alguns processos termomecânicos.

Como a estratégia de liga difere: - Q195: a química é controlada de forma conservadora para máxima conformabilidade e baixo custo. O carbono é mantido muito baixo para minimizar o risco de trincas a frio e permitir fácil dobra e estampagem. - Q235: o carbono e o manganês são controlados em níveis ligeiramente mais altos para aumentar a resistência ao escoamento para atender ao nome do grau. A química permanece simples, o que mantém os processos de fabricação e soldagem diretos.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura: - Ambos os graus, conforme produzidos em chapa ou folha laminada a quente típica, consistem predominantemente de ferrita e perlita. Como o teor de carbono é baixo, a ferrita é a fase dominante, com ilhas de perlita fornecendo resistência. - O Q195, tendo um equivalente de carbono mais baixo, tende a ter uma fração maior de ferrita macia e conteúdo perlítico mais fino, resultando em maior ductilidade. - O Q235 contém ligeiramente mais perlita (e pode ter uma densidade de discordância marginalmente maior devido à laminação), proporcionando maior resistência ao escoamento.

Resposta ao tratamento térmico e processamento: - Normalização: Efeito leve; a normalização refina o tamanho do grão e pode aumentar ligeiramente a resistência e a tenacidade. Ambos os graus respondem, mas o benefício geralmente é limitado porque não são ligados para endurecimento. - Recocção: O recocção total amolecerá qualquer grau, aumentando a ductilidade às custas da resistência; usado quando a conformação ou estampagem profunda é necessária. - Resfriamento e tempera: Não é comumente aplicado a esses graus porque a baixa capacidade de endurecimento (devido ao baixo carbono e à ausência de ligações fortes) limita o endurecimento—o resfriamento geralmente produz martensita limitada e não é econômico. - Processamento termomecânico: Processos avançados de controle de laminação (TMCP) são usados para aços HSLA modernos; o Q195/Q235 padrão não é tipicamente processado dessa maneira, então a modificação da microestrutura através da espessura é limitada.

Em resumo: ambos são facilmente processados no estado laminado a quente; nenhum é projetado para endurecimento por ciclos de resfriamento/tempera, e ambos se beneficiam mais de laminação controlada e normalização quando um ajuste menor de propriedades é necessário.

4. Propriedades Mecânicas

A tabela a seguir foca nas diferenças nominais e características. Os valores mínimos de escoamento são implícitos pela designação do grau (Q = escoamento em MPa). As propriedades reais dependem da espessura, cronograma de laminação e tratamento térmico—verifique com o certificado da usina.

Propriedade	Q195 (típico)	Q235 (típico)	Implicação prática
Resistência ao Escoamento (mínimo nominal)	~195 MPa	~235 MPa	O Q235 tem um mínimo garantido de escoamento mais alto; este é o principal diferenciador para o design estrutural.
Resistência à Tração	Menor que Q235 (dependente do produto)	Maior que Q195 (dependente do produto)	O Q235 geralmente apresenta maior resistência à tração devido ao ligeiramente maior teor de carbono/Mn.
Alongamento (ductilidade)	Geralmente maior	Ligeiramente menor	O Q195 é geralmente mais dúctil e tolerante em operações de conformação.
Tenacidade ao Impacto	Comparável à temperatura ambiente; o Q195 pode ser marginalmente melhor em condições frias devido ao menor carbono	Bom; pode ser ligeiramente menos resistente a fraturas frágeis em condições de temperatura muito baixa	Ambos são aceitáveis para uso estrutural geral; o serviço em baixa temperatura necessita de certificação específica.
Dureza	Menor	Ligeiramente maior	O Q235 será marginalmente mais duro, afetando ligeiramente o desgaste e a usinagem.

Explicação: - O Q235 é mais forte por design (maior escoamento garantido), enquanto o Q195 sacrifica alguma resistência por conformabilidade. A tenacidade à temperatura ambiente é geralmente comparável; o menor carbono no Q195 reduz a capacidade de endurecimento e a suscetibilidade a fraturas frágeis em soldas restritas ou em temperaturas muito baixas.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende principalmente do teor de carbono, equivalente de carbono (CE) e presença de elementos de microliga. Para aços carbono simples como Q195 e Q235, a soldabilidade é geralmente boa, mas o ligeiramente maior teor de carbono e manganês do Q235 aumenta o potencial de endurecimento e trincas a frio em seções grossas ou soldas restritas.

Fórmulas úteis de equivalente de carbono (para interpretação qualitativa): - Equivalente de carbono IIW (útil para avaliação comparativa rápida): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm mais detalhado (usado em alguns códigos para prever a necessidade de pré-aquecimento e tratamento térmico pós-solda): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação (qualitativa): - Ambos os graus normalmente têm baixos valores de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ em comparação com aços de maior liga, indicando boa soldabilidade com consumíveis comuns, baixo pré-aquecimento e procedimentos simples. - Para seções mais grossas, juntas restritas ou soldas de múltiplas passagens, o Q235 pode exigir um pouco mais de atenção (pré-aquecimento, temperatura interpasso controlada) do que o Q195 devido ao seu maior equivalente de carbono. No entanto, para espessuras de chapa comuns e soldagem de construção, os procedimentos de soldagem padrão para aço leve são tipicamente adequados. - Sempre use dados do MTC para calcular CE ou Pcm e siga as qualificações de procedimentos de soldagem específicas do código/projeto quando houver dúvidas.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nem Q195 nem Q235 são inoxidáveis ou resistentes à corrosão por química. Para ambientes atmosféricos ou corrosivos, a proteção é necessária:
• Galvanização a quente (revestimento de zinco) para estruturas externas.
• Sistemas de primer e pintura para superfícies expostas arquitetônicas ou marinhas.
• Revestimento ou reservas de corrosão para ambientes agressivos.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) é relevante apenas para ligas inoxidáveis e não se aplica a Q195/Q235. A fórmula PREN para aços inoxidáveis é: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Para Q195/Q235, a seleção da proteção contra corrosão é impulsionada pelo ambiente, vida útil do projeto e estratégia de manutenção, em vez de ligações intrínsecas.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Conformabilidade e dobra a frio: O Q195, com menor carbono e menor escoamento, é geralmente mais fácil de dobrar, estampar e formar sem trincas. O Q235 pode ser formado de maneira confiável, mas pode exigir raios de dobra ligeiramente maiores ou operações mais controladas para raios apertados.
• Corte e usinagem: Ambos cortam e usinam como aços de baixo carbono. A maior resistência à tração e a ligeiramente maior dureza no Q235 podem aumentar ligeiramente o desgaste das ferramentas; a usinabilidade permanece boa para ambos.
• Perfuração e trabalho a frio: O Q195 é mais tolerante para operações de alta deformação; o Q235 tolera processos típicos de oficina, mas deve-se observar o retorno elástico e o corte em tolerâncias apertadas.
• Acabamento de superfície: Ambos aceitam acabamentos padrão de oficina, pintura, galvanização e são soldáveis com consumíveis convencionais.

8. Aplicações Típicas

A tabela abaixo resume os usos comuns e a justificativa de seleção.

Q195 — Usos Típicos	Q235 — Usos Típicos
Peças de estampagem e prensagem leves, pequenos suportes, carcaças, componentes de chapa não estruturais	Chapase estruturais gerais, vigas, canais, estruturas de aço soldadas, pontes (não críticas), chapas de construção
Peças fabricadas decorativas ou levemente carregadas onde o baixo custo e a conformabilidade são importantes	Estruturas de máquinas, suportes, tanques de armazenamento (quando aplicada proteção contra corrosão), chapa de engenharia geral
Fencing de baixo custo, corrimãos leves e componentes com conformação significativa	Seções e chapas estruturais onde uma maior resistência mínima é necessária para a segurança do projeto

Justificativa de seleção: - Escolha Q195 quando a complexidade da conformação, o baixo custo do material e a alta ductilidade forem prioridades e quando as cargas de projeto permitirem a menor resistência ao escoamento. - Escolha Q235 quando o projeto exigir maior resistência ao escoamento garantida, ou quando códigos e cálculos estruturais especificarem um mínimo de escoamento de 235 MPa (ou equivalente).

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O Q195 é tipicamente ligeiramente menos caro que o Q235 devido aos seus requisitos de desempenho mecânico mais baixos e metas de processamento mais simples. A margem varia com as condições de mercado e espessura/formato.
• Disponibilidade: O Q235 é mais comumente estocado e especificado para aplicações estruturais, portanto, é frequentemente mais disponível em chapas, seções e bobinas padrão. O Q195 está disponível, mas é mais típico em chapas de baixo custo e linhas de produtos específicas.
• Formas de produto: Ambos estão amplamente disponíveis como chapa, folha e bobina laminadas a quente. Para seções pesadas ou produtos estruturais certificados, o Q235 é mais comumente oferecido com documentação de inspeção e teste de usina reconhecidas.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa):

Aspecto	Q195	Q235
Soldabilidade	Muito boa (mais fácil devido ao menor carbono)	Muito boa (ligeiramente maior CE; monitorar seções grossas)
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Menor escoamento, maior ductilidade; boa tenacidade	Maior resistência ao escoamento; ligeiramente menos dúctil, mas tenacidade robusta para uso estrutural típico
Custo	Menor (econômico)	Moderado (maior aceitação no mercado)

Recomendações: - Escolha Q195 se: - Seu projeto enfatiza conformação, dobra ou estampagem profunda e não requer alta resistência mínima ao escoamento. - Você prioriza o custo do material e a fabricação simples para componentes leves não críticos. - O componente será usado em um ambiente onde a resistência aprimorada não é necessária e a proteção contra corrosão padrão será aplicada.

• Escolha Q235 se:
• O projeto ou código estrutural especificar um mínimo de escoamento de ~235 MPa ou um aço estrutural equivalente.
• Você precisa de um equilíbrio entre maior resistência com boa soldabilidade para aplicações estruturais gerais, chapas e seções.
• Você prefere um grau amplamente disponível com documentação padrão da usina para construção ou fabricação de equipamentos.

Nota final: Q195 e Q235 atendem a nichos sobrepostos, mas distintos, em trabalho estrutural e de fabricação. Para designs críticos de segurança ou controlados por código, sempre confirme os dados mecânicos e químicos a partir do certificado de teste da usina, calcule os valores de equivalente de carbono ao soldar e selecione revestimentos protetores de acordo com as condições de serviço.