Q235NH vs Q355GNH – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Q235NH e Q355GNH são dois aços estruturais chineses comumente especificados que os engenheiros frequentemente comparam ao projetar componentes estruturais, soldados ou que contenham pressão. Os contextos típicos de decisão incluem equilibrar custo versus resistência ao escoamento necessária, selecionar material para requisitos de impacto a baixa temperatura e decidir se a microligação adicional para maior tenacidade e resistência é justificada.

A principal distinção técnica é que o Q355GNH é especificado e processado para fornecer uma resistência mínima ao escoamento mais alta e geralmente contém microligação ou controles de processamento mais rigorosos para melhorar a tenacidade e a resistência em comparação com o Q235NH. Como ambos são aços estruturais não inoxidáveis frequentemente entregues em condições normalizadas ou tratadas termomecanicamente, eles são comparados diretamente quando os engenheiros devem negociar soldabilidade, tenacidade a baixa temperatura, conformabilidade e custo do material.

1. Normas e Designações

• Normas de referência comuns:
• China: GB/T 700 (aços estruturais de carbono geral); GB/T 1591 (aço estrutural de alta resistência de baixa liga); GB/T 232 (chapas/placas laminadas a quente) e normas nacionais relacionadas que cobrem variantes normalizadas e testadas para impacto.
• Equivalência internacional: não há equivalente exato 1:1 ASTM/EN, mas Q235 ≈ aços de baixo carbono (por exemplo, família A36/A283), e Q355 ≈ aços HSLA de menor faixa na EN (família S355) e aços estruturais de alta resistência ASTM.
• Normas JIS e EN podem ser usadas para design comparativo, mas não renomeiam as classificações Q.
• Classificação:
• Q235NH: Aço estrutural de carbono (variante normalizada, testada para impacto).
• Q355GNH: Aço estrutural de baixa liga/alta resistência (classe de maior resistência, processamento de grão fino ou controlado indicado por "G", variante normalizada, testada para impacto).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A tabela abaixo mostra faixas de composição típicas comumente referenciadas em fichas técnicas de fornecedores e normas nacionais. Esses valores são indicativos; sempre confirme com certificados de fábrica ou a versão específica da norma.

Elemento	Q235NH Típico (wt%)	Q355GNH Típico (wt%)
C (Carbono)	~0.12–0.20	~0.12–0.22
Mn (Manganês)	~0.30–1.40	~0.50–1.60
Si (Silício)	≤0.35 (típico)	≤0.50 (típico)
P (Fósforo)	≤0.045 (máx)	≤0.035–0.045 (máx)
S (Enxofre)	≤0.045 (máx)	≤0.045 (máx)
Cr (Cromo)	≤0.30 (se presente)	Frequentemente ≤0.30; pode ser ligeiramente maior em algumas especificações
Ni (Níquel)	Traço a nenhum	Traço a baixo (ocasionalmente presente)
Mo (Molibdênio)	Não típico	Traço (possível em variantes específicas)
V, Nb, Ti (Microligação)	Geralmente nenhum	Pode conter microligação (V, Nb, Ti) em variantes Q355 para refinar o grão e aumentar a resistência
N (Nitrogênio)	Controlado (para tenacidade)	Controlado (para tenacidade)

Notas: - Q235NH é essencialmente um aço de baixo carbono e baixa liga fornecido em condição normalizada e testada para impacto; a composição é mantida simples para maximizar a ductilidade e a soldabilidade. - Q355GNH normalmente visa uma resistência ao escoamento mais alta através de aumentos leves em carbono e manganês e/ou adições controladas de microligação (V, Nb, Ti) e processamento termomecânico para refinar o tamanho do grão e melhorar a tenacidade sem recorrer a um alto teor de liga.

Como a liga afeta o desempenho: - O carbono aumenta a resistência e a dureza, mas reduz a soldabilidade e a ductilidade quando elevado significativamente. - O manganês aumenta a endurecibilidade e a resistência à tração e auxilia na desoxidação. - Elementos de microligação (Nb, V, Ti) produzem precipitados finos que fixam os limites de grão, aumentam a resistência ao escoamento através do endurecimento por precipitação e melhoram a tenacidade quando processados corretamente. - O enxofre e o fósforo são mantidos baixos para evitar fragilização e desempenho ruim em fadiga/soldagem.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - Q235NH: Microestrutura de ferrita–pearlita após normalização. A normalização refina o tamanho do grão em relação ao material como laminado e melhora a tenacidade isotrópica em comparação com aços laminados a quente não normalizados. - Q355GNH: Ferrita de grão fino com uma maior proporção de bainita temperada ou pearlite a baixa temperatura, dependendo do processamento. Se microligado e controlado termomecanicamente, o Q355GNH pode exibir um tamanho de grão de ferrita mais refinado e uniforme com precipitados finos de carboneto ou carbo-nitreto.

Efeitos do tratamento térmico e processamento: - Normalização (resfriamento ao ar a partir da austenita): Ambas as classes se beneficiam da normalização para homogeneizar a microestrutura e melhorar a tenacidade — designado pela letra “N” na classificação. - Laminação termomecânica (laminação controlada): Mais frequentemente usada para variantes Q355 para alcançar maior resistência e tenacidade por meio do refino do grão e endurecimento por precipitação, sem aumentar significativamente o teor de carbono. - Resfriamento e têmpera: Não aplicado tipicamente ao Q235NH; variantes Q355 destinadas a uma resistência ainda maior podem estar disponíveis em condições de resfriamento e têmpera em outras linhas de produtos, mas isso altera a designação da classe e as expectativas da cadeia de suprimentos.

Implicação prática: - Q235NH é fácil de tratar termicamente (normalizar) e prever a microestrutura (ferrita–pearlita). - Q355GNH responde a um controle de processo mais rigoroso e microligação; o mesmo tratamento térmico pode produzir maior resistência ao escoamento e melhor tenacidade a baixa temperatura devido a grãos e precipitados refinados.

4. Propriedades Mecânicas

A tabela a seguir resume as faixas típicas de propriedades mecânicas comumente associadas às duas classes; confirme os materiais contratados por certificado.

Propriedade	Q235NH (típico)	Q355GNH (típico)
Resistência Mínima ao Escoamento (Rp0.2)	~235 MPa (base de nomenclatura)	~355 MPa (base de nomenclatura)
Resistência à Tração (Rm)	~370–500 MPa	~490–630 MPa
Alongamento (A)	Maior ductilidade; por exemplo, ≥20–26% (varia conforme a espessura)	Menor alongamento que o Q235NH; por exemplo, ≥18–22% (varia conforme a espessura)
Tenacidade ao Impacto	Especificado como Charpy V-notch a uma temperatura dada; normalizado para boa tenacidade	Frequentemente especificado para temperaturas mais baixas; tenacidade melhorada via microligação/controle de processo
Dureza	Menor (maior facilidade de usinagem/conformação)	Maior (aumento da resistência; aumento moderado da dureza)

Interpretação: - Resistência: Q355GNH é o material mais forte por design, com uma resistência mínima ao escoamento substancialmente mais alta e uma faixa de tração mais alta. - Tenacidade: Com o processamento e teste de impacto adequados, ambas as classes podem atender aos requisitos de tenacidade; Q355GNH frequentemente requer um processamento mais cuidadoso para garantir que a tenacidade não seja comprometida pela maior resistência. - Ductilidade/conformabilidade: Q235NH é geralmente mais dúctil e tolerante em operações de conformação.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende do equivalente de carbono e da endurecibilidade, além da microligação e da espessura.

Fórmulas empíricas úteis: - Equivalente de carbono (IIW) comumente usado na avaliação da soldabilidade: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Índice de fissuração a frio previsto $P_{cm}$: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Q235NH: Baixo carbono, liga limitada — soldabilidade geralmente excelente com baixos requisitos de pré-aquecimento para espessuras comuns e risco reduzido de fissuração a frio induzida por hidrogênio. - Q355GNH: Maior Mn e possível microligação aumentam a endurecibilidade; isso pode elevar $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ em relação ao Q235NH, sinalizando uma maior necessidade de atenção ao pré-aquecimento, temperatura entre passes e controle de hidrogênio ao soldar seções grossas. Especificações de procedimento de soldagem adequadas e qualificação são recomendadas. - A microligação aumenta a resistência, mas também pode aumentar a tendência a zonas duras locais na HAZ da solda se os ciclos térmicos não forem controlados.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto o Q235NH quanto o Q355GNH são aços de carbono (ou baixa liga); eles não são inoxidáveis e, portanto, requerem medidas de proteção para ambientes expostos.
• Estratégias de proteção comuns: galvanização a quente, primers ricos em zinco, revestimentos epóxi ou de poliuretano, proteção catódica para estruturas imersas e preparação de superfície adequada.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) não é aplicável a esses aços não inoxidáveis. Para ligas inoxidáveis, o índice, $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ é significativo; não relevante para classificações Q sem conteúdo significativo de Cr/Mo/N.

Notas sobre seleção de corrosão: - Tratamentos de superfície adicionam custo, mas podem estender significativamente a vida útil; revestimentos mais espessos ou galvanização são comuns para membros estruturais expostos ao clima. - Para zonas atmosféricas ou de respingos, considere galvanização ou sistemas duplex (zinco + tinta).

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Corte: Ambas as classes são facilmente cortadas a fogo ou plasma; o corte oxi-combustível é comum para placas mais grossas. O Q355GNH pode exigir parâmetros de corte de energia ligeiramente mais altos ou mais lentos devido à maior dureza.
• Conformação e dobra: O Q235NH possui características superiores de conformabilidade e retorno elástico; o Q355GNH pode ser conformado, mas requer regras de raios de dobra mais rigorosas e parâmetros de processo mais controlados para evitar fissuras.
• Usinabilidade: O baixo teor de carbono no Q235NH proporciona boa usinabilidade. O Q355GNH, sendo de maior resistência e possivelmente microligado, pode ser um pouco mais abrasivo nas ferramentas e exigir velocidades de corte/avanço mais lentas.
• Acabamento de superfície: Ambos aceitam tratamentos de superfície típicos; práticas de moagem e acabamento pré e pós-solda são semelhantes, mas o Q355GNH pode apresentar maior dureza nas zonas afetadas pelo calor.

8. Aplicações Típicas

Q235NH (usos comuns)	Q355GNH (usos comuns)
Elementos estruturais gerais (vigas, canais) onde economia e conformabilidade são importantes	Membros estruturais que requerem maior capacidade de carga ou redução da espessura da seção (pontes, guindastes, estruturas pesadas)
Suportes de tubulação, partes de pressão não críticas onde condição normalizada e tenacidade são necessárias	Estruturas soldadas expostas a carregamentos dinâmicos ou onde são necessárias economias de peso (plataformas offshore, estruturas de máquinas pesadas)
Componentes fabricados com extensa conformação/solda	Componentes especificados para garantir uma resistência mínima de ~355 MPa e propriedades de impacto a temperaturas mais baixas

Racional de seleção: - Escolha Q235NH quando a prioridade de fabricação for conformação, eficiência de custo e boa soldabilidade. - Escolha Q355GNH quando a redução de peso estrutural, tensões de projeto mais altas ou um fator de segurança maior sobre o escoamento forem necessários e quando os controles de produção puderem garantir a tenacidade.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O Q235NH é geralmente menos caro por tonelada do que o Q355GNH devido à química mais simples e menores demandas de processamento. O Q355GNH é tipicamente mais caro devido a controles de processo mais rigorosos, nível de resistência mais alto e possíveis adições de microligação.
• Disponibilidade: Ambas as classes estão amplamente disponíveis em chapas, bobinas e seções estruturais em mercados onde as classificações chinesas são estocadas. A disponibilidade por espessura, largura e níveis de teste de impacto certificados depende do fornecedor — variantes Q235 são geralmente mais amplamente estocadas.

Dica de aquisição: - Especifique explicitamente os testes mecânicos necessários, temperaturas de impacto e certificados de teste de fábrica; as diferenças de preço podem ser compensadas por custos de fabricação reduzidos (seções mais finas) ao selecionar a classe de maior resistência.

10. Resumo e Recomendação

Categoria	Q235NH	Q355GNH
Soldabilidade	Muito boa (CE mais baixo)	Boa a moderada (CE mais alto; mais controles de soldagem podem ser necessários)
Equilíbrio entre Resistência e Tenacidade	Resistência moderada, alta ductilidade/tenacidade	Maior resistência com tenacidade projetada via processamento
Custo	Mais baixo	Mais alto

Recomendações: - Escolha Q235NH se você precisar de excelente conformabilidade e soldabilidade, menor custo de material e suas cargas de projeto puderem ser atendidas com um material de resistência ao escoamento de ~235 MPa. - Escolha Q355GNH se seu projeto exigir uma resistência mínima ao escoamento mais alta (≈355 MPa), permitir potencialmente o afinamento das seções para economias de peso e seus processos de fabricação puderem acomodar controles de soldagem e conformação ligeiramente mais rigorosos para preservar a tenacidade.

Nota final: Sempre obtenha e revise o certificado de teste de fábrica para a chapa ou seção fornecida. Especifique a temperatura de teste de impacto necessária e os níveis de aceitação nos documentos de compra e valide as qualificações do procedimento de soldagem ao passar de Q235NH para Q355GNH na produção.