Q345R vs Q370R – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Q345R e Q370R são aços para vasos de pressão designados pela China, comumente considerados ao especificar materiais de chapa e casca para caldeiras, vasos de pressão e estruturas soldadas semelhantes. Engenheiros e profissionais de compras frequentemente ponderam compensações como soldabilidade versus maior resistência ao escoamento, tenacidade a baixa temperatura versus custo de fabricação, e disponibilidade em espessuras de chapa ou condição normalizada.

A principal distinção entre os dois é que Q370R representa uma classe de vaso de pressão de maior resistência e atualizada, que utiliza ligações e processamento refinados para aumentar o desempenho de escoamento/resistência à tração, enquanto busca preservar a tenacidade e a soldabilidade. Como ambos aparecem em espaços de aplicação semelhantes, os projetistas comparam rotineiramente para decidir se um desempenho estrutural mais alto justifica os potenciais impactos no procedimento de soldagem, tratamento térmico e custo.

1. Normas e Designações

• GB (China): Q345R e Q370R são identificados nas normas nacionais chinesas para aços de vasos de pressão e documentos normativos relacionados. Limites químicos e mecânicos específicos são definidos em GB/T e códigos correspondentes de vasos de pressão.
• ASME / ASTM: Não há mapeamento direto um a um; classes ocidentais análogas para aplicações de pressão incluem ASTM A516 (para aço carbono) e várias chapas normalizadas, mas as comparações devem ser feitas com base na química específica e nos resultados mecânicos, em vez da equivalência nominal.
• EN (Europa) / JIS (Japão): Normas europeias e japonesas especificam seus próprios aços para vasos de pressão (por exemplo, série EN 10028 para produtos planos), e a seleção deve ser referenciada pelas propriedades e testes requeridos, em vez de nomes de classe nominais.

Classificação: Tanto Q345R quanto Q370R são aços carbono de baixa liga destinados ao serviço de vasos de pressão (não inoxidáveis). Eles se enquadram na ampla categoria de chapa HSLA/vaso de pressão, com Q370R tipicamente tendo uma abordagem de liga/termo-mecânica mais forte para alcançar níveis de escoamento mais altos.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

As duas classes compartilham os mesmos elementos principais (C, Mn, Si, P, S), mas diferem nas concentrações permitidas e nas adições de micro-liga que influenciam a endurecibilidade, o endurecimento por precipitação e o refino de grão.

Tabela: Características composicionais típicas (faixas representativas; verifique os certificados do fornecedor para valores exatos)

Elemento	Q345R — Faixa típica / função	Q370R — Faixa típica / função
C	Baixo carbono, controlado para desempenho de vaso de pressão soldado (por exemplo, ~≤0,20%)	Controle de C ligeiramente mais alto ou similar para alcançar maior escoamento; ainda mantido baixo o suficiente para soldabilidade
Mn	Moderado (desoxidação, resistência)	Moderado a ligeiramente mais alto para auxiliar na resistência e endurecibilidade
Si	Pequeno desoxidante (≤~0,35%)	Semelhante ao Q345R
P	Controle rigoroso (limite de impurezas)	Controle semelhante ou ligeiramente mais rigoroso em algumas especificações
S	Baixo enxofre para tenacidade	Baixo enxofre; controlado de forma semelhante
Cr, Ni, Mo	Geralmente mínimo em Q345R; adições ocasionais pequenas em variantes especiais	Pode incluir pequenas quantidades (traços a décimos baixos de porcentagem) em alguns fabricantes para aumentar a endurecibilidade e resistência
V, Nb, Ti	Usualmente ausente ou em níveis muito baixos no Q345R básico	Variantes Q370R mais propensas a incluir micro-liga (V, Nb, Ti) para endurecimento por precipitação e refino de grão
B, N	Não é uma estratégia de liga primária; N controlado	N controlado; traços de B ocasionalmente usados em aços micro-ligados para controle de endurecibilidade

Notas: - Limites químicos exatos são especificados pelo fornecedor e norma aplicável. A tabela destina-se a destacar estratégias de liga: Q345R utiliza química conservadora para equilibrar resistência e soldabilidade; Q370R tipicamente depende de ligações ligeiramente mais altas e/ou micro-liga, além de controle de processamento para alcançar números de escoamento mais altos enquanto retém a tenacidade.

Como a liga afeta as propriedades: - O carbono aumenta a resistência e a endurecibilidade, mas reduz a soldabilidade e a tenacidade se excessivo. - O manganês aumenta a resistência e a endurecibilidade e ajuda na desoxidação. - A micro-liga com Nb, V, Ti permite resistência através de finos precipitados e refino de grão, melhorando a resistência sem aumentar proporcionalmente o carbono. - Pequenas adições de Cr, Mo, Ni aumentam a endurecibilidade e a resistência a altas temperaturas, mas são usadas com moderação em aços para vasos de pressão para controlar custos e manter a soldabilidade.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - Q345R: Produzido para resultar em uma microestrutura de ferrita–pearlita de grão fino ou ferrita acicular após laminação controlada e normalização; a microestrutura é escolhida para fornecer um equilíbrio de tenacidade e ductilidade em temperaturas de serviço comuns. - Q370R: Alcança maior escoamento por uma combinação de endurecimento por deslizamento/soluto ligeiramente mais alto e precipitados de micro-liga. A microestrutura frequentemente compreende ferrita mais fina com perlita controlada e fração bainítica aprimorada em algumas rotas termo-mecânicas.

Resposta ao tratamento térmico e processamento: - Normalização: Ambas as classes respondem à normalização com refino de grão e propriedades mecânicas previsíveis. As temperaturas de normalização devem ser controladas para evitar o superaquecimento de precipitados de micro-liga no Q370R. - Resfriamento e revenimento: Não é padrão para essas chapas de vaso de pressão (geralmente produzidas como normalizadas ou laminadas controladas), mas se aplicadas, a liga do Q370R afetará a endurecibilidade e a resposta ao revenimento mais fortemente do que o Q345R. - Processamento termo-mecânico controlado (TMCP): Particularmente importante para Q370R para alcançar maior resistência com a tenacidade requerida; TMCP ajuda a produzir microestruturas de grão fino e propriedades uniformes através de laminação pesada e resfriamento acelerado.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: Comparação típica de propriedades mecânicas (faixas representativas; confirme com o certificado)

Propriedade	Q345R — Típico	Q370R — Típico
Resistência ao escoamento (MPa)	Nominal ~345	Nominal ~370
Resistência à tração (MPa)	Faixa típica ~470–630	Faixa típica ~500–700
Alongamento (%)	Tipicamente ≥20 (dependendo da espessura)	Tipicamente ≥17–20 (ligeiramente menor em espessura igual)
Tenacidade ao impacto	Energia de impacto especificada à temperatura (projetado para tenacidade aceitável a baixa temperatura)	Destinado a igualar o Q345R em temperaturas de teste semelhantes, mas às vezes exigindo controle mais rigoroso
Dureza (HB ou HRC)	Moderada (consistente com chapa dúctil)	Ligeiramente mais alta devido a mecanismos de resistência adicionais

Interpretação: - Q370R é mais forte (maior escoamento nominal e maior capacidade de tração) devido à liga e ao processamento. Essa maior resistência pode vir com uma modesta redução no alongamento uniforme e potencialmente maior sensibilidade aos ciclos térmicos de soldagem se elementos de endurecibilidade mais altos estiverem presentes. - A tenacidade é um critério de projeto para ambas as classes; fabricantes de Q370R tipicamente controlam a composição e o processo para preservar os requisitos de energia de impacto exigidos pelos códigos de vasos de pressão.

5. Soldabilidade

Considerações de soldabilidade dependem do equivalente de carbono e da endurecibilidade. Dois índices úteis:

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

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

Interpretação qualitativa: - Um $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$ mais alto indica maior endurecibilidade e maior risco de formação de martensita na zona afetada pelo calor (HAZ), aumentando os requisitos de pré-aquecimento/tratamento térmico pós-soldagem (PWHT). - O Q345R tipicamente tem um equivalente de carbono mais baixo e, portanto, soldabilidade mais fácil com procedimentos de soldagem convencionais e menores demandas de pré-aquecimento. - O Q370R, devido a pequenos aumentos no teor de liga e micro-liga, pode ter um equivalente de carbono mais alto; isso requer uma especificação de procedimento de soldagem mais cuidadosa (pré-aquecimento, temperatura entre passes, seleção de material de adição e, às vezes, PWHT) para evitar embrittlement da HAZ ou trincas a frio. - Elementos de micro-liga (Nb, V, Ti) refinam o tamanho do grão e podem melhorar a tenacidade, mas também aumentam a resistência a altas temperaturas e podem elevar ligeiramente as medidas de equivalente de carbono; a qualificação do procedimento de soldagem é recomendada.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto Q345R quanto Q370R são aços de baixa liga não inoxidáveis. Eles não são resistentes à corrosão por química e geralmente requerem proteção de superfície para serviço atmosférico ou corrosivo.
• Proteções comuns: galvanização a quente (onde apropriado para espessura e serviço), revestimentos orgânicos (tintas, epóxi, poliuretano), metalização (zinco/alumínio pulverizado) ou revestimento com ligas resistentes à corrosão quando necessário.
• A fórmula PREN não é aplicável (aços não inoxidáveis). Para materiais inoxidáveis, o índice PREN é: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Ao especificar Q345R ou Q370R para ambientes com risco de corrosão, a seleção deve considerar o sistema de revestimento apropriado e o regime de inspeção; a galvanização pode alterar os procedimentos de soldagem e pós-fabricação.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Corte: Ambas as classes cortam de maneira semelhante usando oxicombustível, plasma ou laser; a maior resistência do Q370R pode produzir um ligeiro aumento no desgaste das ferramentas para usinagem de acessórios adjacentes.
• Formação/dobra: O Q345R, sendo mais dúctil, é geralmente mais fácil de formar nos mesmos raios de dobra; o Q370R requer raios de dobra mínimos ligeiramente maiores ou dobra controlada para evitar trincas, especialmente em chapas mais grossas.
• Maquinabilidade: O aumento da resistência e a micro-liga no Q370R podem reduzir a maquinabilidade e podem exigir ajustes nas taxas de avanço/velocidade e seleção de ferramentas em comparação com o Q345R.
• Tratamento térmico e alívio de tensões: O PWHT pode ser exigido por código ou procedimento de soldagem com mais frequência para classes de maior resistência; coordene as sequências de fabricação de acordo.

8. Aplicações Típicas

Q345R — Usos típicos	Q370R — Usos típicos
Caldeiras de baixa a moderada pressão, vasos de armazenamento onde a ductilidade e a soldabilidade são priorizadas	Vasos de pressão e cascas onde maior tensão de projeto ou redução da espessura da chapa é desejável
Componentes estruturais gerais na fabricação de tanques soldados e vasos de baixa temperatura	Aplicações que requerem tensões permitidas mais altas, redução de peso ou seções mais grossas com tenacidade mantida
Chapões grandes, prontamente soldados, onde o custo é a principal restrição	Situações onde o código permite chapas de maior resistência para reduzir peso ou espessura do material; retrofits que requerem maior capacidade sem alteração de geometria

Racional de seleção: - Escolha Q345R quando a simplicidade de fabricação, soldabilidade comprovada e controle de custos forem prioridades. - Escolha Q370R quando economias de peso em nível estrutural, maior tensão permitida ou margens de projeto mais altas forem necessárias e quando o projeto puder acomodar controles de soldagem/fabricação mais rigorosos.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O Q370R é geralmente mais caro por tonelada do que o Q345R devido ao controle de processamento mais rigoroso, possíveis adições de micro-liga e testes ou certificação adicionais para atender a metas mecânicas mais rigorosas.
• Disponibilidade: O Q345R é historicamente mais comum e amplamente estocado em muitos mercados e espessuras. A disponibilidade do Q370R está crescendo, particularmente onde os códigos reconhecem aços de vasos de pressão de maior resistência; no entanto, a forma do produto (espessura da chapa, certificações) deve ser confirmada com as usinas e distribuidores no início da aquisição.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: Comparação rápida

Atributo	Q345R	Q370R
Soldabilidade	Muito boa (CE mais baixo)	Boa, mas precisa de WPS qualificado e possível PWHT
Equilíbrio resistência–tenacidade	Equilibrado para serviço típico	Maior resistência para mesma tenacidade ou próxima com controle mais rigoroso
Custo	Mais baixo	Mais alto

Recomendações: - Escolha Q345R se soldabilidade, ampla disponibilidade, menor custo de material e facilidade de fabricação forem as principais prioridades — por exemplo, caldeiras padrão, tanques e muitas partes de pressão soldadas onde as tensões permitidas padrão são suficientes. - Escolha Q370R se precisar de maior resistência ao escoamento/à tração para reduzir a espessura da chapa, atender a uma tensão de projeto mais alta ou otimizar o peso enquanto mantém a resistência ao impacto — desde que você possa implementar procedimentos de soldagem qualificados, fabricação controlada e aceitar um custo de material e processamento ligeiramente mais alto.

Nota final: Sempre verifique o relatório de teste do fabricante e os requisitos do código aplicável (norma de vaso de pressão, limites de espessura, temperaturas de impacto exigidas) antes da seleção final. A qualificação do procedimento de soldagem e a rastreabilidade do material são essenciais para ambas as classes, e tornam-se mais críticas à medida que a resistência e a endurecibilidade aumentam.