Q355NH vs Q355B – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura comumente enfrentam a escolha entre aços estruturais intimamente relacionados ao especificar chapa, seção ou produto laminado para estruturas soldadas e expostas. A família Q355 inclui graus destinados ao uso estrutural geral, bem como variantes projetadas para resistir à degradação atmosférica e fornecer tenacidade garantida a baixas temperaturas; fazer a escolha correta afeta o custo do ciclo de vida, a abordagem de fabricação e as margens de segurança.

Em um nível alto, o Q355B é um aço estrutural de alta resistência para uso geral, enquanto o Q355NH é uma variante destinada a maior resistência à corrosão atmosférica e a garantir tenacidade após o processamento termo-mecânico padrão. Essas diferenças impulsionam as trocas de seleção entre desempenho de corrosão versus custo inicial, e entre soldabilidade rotineira versus a necessidade de precauções pós-solda em seções mais espessas.

1. Normas e Designações

• GB/T (China): A família Q355 é definida na GB/T 1591 e normas de produtos relacionadas para aços estruturais de alta resistência e baixo teor de liga. Letras variantes (A, B, C, ...; mais sufixos) indicam requisitos de processamento e impacto.
• EN (Europa): Equivalentes aproximados estão na família S355 (EN 10025), mas existem diferenças nos limites químicos e requisitos de teste.
• ASTM/ASME (EUA): Não há correspondência direta um a um; os aços do tipo S355 são os análogos mais próximos.
• JIS (Japão): Existem aços estruturais de alta resistência semelhantes, mas correspondências diretas requerem tabelas de referência cruzada.

Classificação: tanto o Q355B quanto o Q355NH são aços estruturais de carbono/baixo teor de liga e alta resistência (comumente agrupados como HSLA — aços de alta resistência e baixo teor de liga). O Q355NH é uma variante resistente à corrosão atmosférica/ao intemperismo dessa família HSLA.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: Ênfase composicional típica (faixas qualitativas). Sempre confirme os certificados da usina e a edição controladora da norma para limites exatos.

Elemento	Q355B — notas de especificação típicas	Q355NH — notas de especificação típicas
C (Carbono)	Baixo a moderado C para equilíbrio entre resistência e soldabilidade (tipicamente limitado)	Similar baixo C; controlado para manter soldabilidade e tenacidade
Mn (Manganês)	Elemento principal de aumento de resistência (nível moderado)	Similar ou ligeiramente mais alto para suportar resistência após processamento
Si (Silício)	Desoxidante; quantidades limitadas	Níveis baixos semelhantes
P (Fósforo)	Mantido baixo (controle de impurezas)	Mantido baixo, mas em aços de intemperismo o fósforo é às vezes controlado para melhorar a formação de pátina
S (Enxofre)	Mantido muito baixo (maquinabilidade/qualidade)	Mantido muito baixo
Cr (Cromo)	Tipicamente muito baixo ou traço	Pequenas adições possíveis para melhorar a pátina de corrosão e a temperabilidade
Ni (Níquel)	Traço a baixo	Pode ser adicionado em pequenas quantidades para melhorar a tenacidade e o desempenho em intemperismo
Cu (Cobre)	Geralmente mínimo	Adicionado deliberadamente em pequenas quantidades (uma característica definidora de muitos aços de intemperismo) para aumentar a resistência à corrosão atmosférica
Mo, V, Nb, Ti (microligação)	Podem estar presentes em variantes microligadas para controlar resistência e grão	Podem estar presentes para obter resistência e microestrutura de grão fino enquanto mantêm a tenacidade
B, N	Níveis controlados (N frequentemente baixo)	Controlado; o nitrogênio pode ser usado no design da liga, mas os níveis são baixos

Como a liga afeta o comportamento: - O carbono e o manganês aumentam a resistência, mas elevam a temperabilidade e o risco de endurecimento da ZTA; manter o carbono baixo preserva a soldabilidade. - Elementos de microligação (Nb, V, Ti) conferem resistência através da precipitação e refino de grão, em vez de aumentar o carbono. - Pequenas adições de Cu, Cr e Ni promovem a formação de uma pátina de superfície protetora em exposições atmosféricas (desempenho em intemperismo) e melhoram a tenacidade a baixas temperaturas quando processadas adequadamente.

Nota: os limites exatos de composição numérica variam conforme a edição da norma e as chamadas de produtos específicas; sempre confie no certificado de análise para aquisição e qualificação do procedimento de soldagem.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - Q355B: produzido como chapas laminadas a quente ou normalizadas com uma matriz mista de ferrita–pearlita ou bainítica fina, dependendo do cronograma de laminação e resfriamento. A microligação (se presente) promove tamanho de grão fino e endurecimento por dispersão. - Q355NH: processado com controle mais rigoroso na laminação e resfriamento (ou normalizado) para produzir uma microestrutura ferrítica/bainítica de grão fino otimizada para tenacidade e para suportar as adições de liga de intemperismo. A pátina que fornece resistência à corrosão atmosférica é um fenômeno de superfície que se desenvolve após a exposição.

Resposta a processos térmicos: - Normalização: Refina a estrutura do grão em ambas as classes e melhora a tenacidade; o Q355NH é comumente fornecido normalizado ou laminado termo-mecanicamente para alcançar as propriedades de impacto a baixas temperaturas exigidas. - Resfriamento e têmpera: Não é típico para essas classes estruturais comerciais; mudaria a classificação e o uso típico. - Processamento controlado termo-mecânico (TMCP): Usado para obter um equilíbrio favorável entre resistência e tenacidade, minimizando o teor de carbono; o TMCP é comum na produção de HSLA e particularmente importante para o Q355NH para garantir a microestrutura fina necessária para a tenacidade e o desempenho da pátina.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: Linha de base de propriedades típicas (use certificados da usina e norma para valores contratuais).

Propriedade	Q355B (típico)	Q355NH (típico)
Limite de Escoamento (mínimo)	~355 MPa (mínimo garantido na direção longitudinal)	~355 MPa (mesmo mínimo nominal)
Resistência à Tração (faixa típica)	~470–630 MPa (depende da espessura e do processamento)	Faixa semelhante; pode ser ligeiramente mais alta devido ao TMCP e à microligação
Alongamento (A%)	Geralmente ≥ 20% (varia com a espessura)	Comparável ou ligeiramente melhorado devido ao processamento controlado
Tenacidade ao Impacto	Especificado por grau; os níveis de impacto do Q355B variam por subgrau e podem ser testados em temperaturas ambiente ou subambientais	O Q355NH é tipicamente especificado com propriedades de impacto a baixas temperaturas garantidas (por exemplo, testado em temperaturas subambientais)
Dureza	Moderada (HBW típica para chapa estrutural)	Semelhante; controlada por processamento e química

Interpretação: - Ambas as classes são projetadas em torno do mesmo nível nominal de escoamento; as diferenças mecânicas são impulsionadas pelo processamento e pela microligação menor. - O Q355NH é projetado para oferecer melhor tenacidade a baixas temperaturas e propriedades mais consistentes em seções mais espessas, enquanto o Q355B é uma classe estrutural geral onde o desempenho de impacto a baixas temperaturas pode não ser tão rigidamente garantido.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende do equivalente de carbono e da microligação/temperabilidade. Duas métricas empíricas comumente usadas:

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

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

Interpretação qualitativa: - Valores mais baixos de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ indicam soldagem mais fácil, menores requisitos de pré-aquecimento e menor risco de trincas na ZTA. - O Q355B, com carbono geralmente baixo e liga de intemperismo limitada, é amplamente considerado fácil de soldar com metais de adição padrão e prática de pré-aquecimento normal para espessuras moderadas. - O Q355NH pode ter $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ ligeiramente mais altos devido a adições deliberadas (Cu, pequeno Cr/Ni) e qualquer microligação; isso pode exigir pré-aquecimento modesto, temperaturas de interpassagem controladas ou consumíveis de soldagem modificados para seções espessas ou juntas restritas. - Em todos os casos, a espessura, a restrição e o design da junta têm uma influência maior na necessidade de pré-aquecimento do que a classe nominal sozinha. Siga as WPS qualificadas (especificações de procedimento de soldagem) e use certificados da usina para calcular o equivalente de carbono aplicável para o lote específico.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• O Q355B não é resistente à corrosão por química e requer revestimentos protetores (sistemas de pintura, galvanização, revestimentos poliméricos) ou proteção catódica para uma longa vida útil em ambientes expostos.
• O Q355NH é produzido com liga destinada a melhorar a resistência à corrosão atmosférica; forma uma pátina de intemperismo aderente sob muitas condições externas que reduz a taxa de corrosão e pode diminuir os custos de revestimento do ciclo de vida em atmosferas rurais, urbanas e industriais.

PREN (Número Equivalente de Resistência à Perfuração) é especificamente relevante para aços inoxidáveis:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• PREN não é aplicável a aços de carbono não inoxidáveis ou HSLA como Q355B/NH; sua resistência à corrosão não é impulsionada por formulações de Cr/Mo/N projetadas para resistir à perfuração por cloreto.
• Limitações importantes: aços de intemperismo não são universalmente apropriados. Em ambientes marinhos (offshore) ou ricos em cloreto, a pátina protetora pode não ser estável e revestimentos adicionais ou tolerância à corrosão serão necessários.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Corte: Ambas as classes são compatíveis com corte térmico padrão (oxiacetileno, plasma, laser) e corte mecânico; os parâmetros do cortador podem precisar de ajuste para chapas de aço de intemperismo mais espessas para evitar a oxidação das bordas que afeta a formação da pátina.
• Formação/dobra: O baixo carbono e o processamento TMCP conferem a ambas as classes boa formabilidade para operações de formação estrutural; a microestrutura controlada do Q355NH ajuda a manter a ductilidade em temperaturas mais baixas.
• Maquinabilidade: Nenhuma das classes é otimizada para usinagem; a maquinabilidade é padrão para aços de carbono/HSLA e influenciada pelos níveis de enxofre e microligação. O Q355B pode ser ligeiramente mais fácil onde a liga de alta tenacidade está ausente.
• Acabamento: Se o design depender da pátina de intemperismo do Q355NH, o tratamento de superfície e a prática de soldagem devem evitar revestimentos excessivos pós-fabricação que suprimam a formação da pátina.

8. Aplicações Típicas

Q355B — Usos Típicos	Q355NH — Usos Típicos
Componentes estruturais gerais: vigas, colunas, chapas para edifícios e estruturas industriais	Membros estruturais expostos: pontes, fachadas, esculturas ao ar livre onde a manutenção reduzida é desejada
Estruturas soldadas fabricadas, guindastes, suportes onde proteção contra corrosão padrão será aplicada	Pontes rodoviárias e ferroviárias, tanques expostos ao intemperismo, revestimentos onde a formação de pátina é aceitável
Estruturas de máquinas industriais, contêineres, plataformas	Infraestrutura urbana, elementos arquitetônicos, estruturas externas de longa vida útil

Racional de seleção: - Escolha o Q355B quando custo, disponibilidade e fabricação simples para aplicações revestidas ou fechadas forem os principais fatores. - Escolha o Q355NH quando você precisar de pintura de manutenção reduzida, resistência à corrosão atmosférica embutida em atmosferas externas típicas e tenacidade garantida a baixas temperaturas.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O Q355NH geralmente tem um prêmio de preço em relação ao Q355B devido ao controle de liga adicional e processamento para atender às especificações de intemperismo e tenacidade. O prêmio varia com as condições de mercado e a forma específica do produto.
• Disponibilidade: O Q355B é onipresente em formas de chapa e estrutural. O Q355NH está amplamente disponível, mas pode ter prazos de entrega mais longos ou ser oferecido por um conjunto mais restrito de usinas, dependendo da espessura e do acabamento da superfície. Ambas as classes são comumente fornecidas como chapa, bobina e seções estruturais.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: Comparação rápida

Característica	Q355B	Q355NH
Soldabilidade	Muito boa para soldagem estrutural típica	Boa, mas a liga pode exigir mais atenção em juntas espessas/restritas
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Bom; atende aos requisitos estruturais padrão	Resistência semelhante; tenacidade a baixas temperaturas garantida melhorada e desempenho da ZTA
Custo	Mais baixo (classe estrutural geral)	Mais alto (processamento de intemperismo e tenacidade)

Recomendação final: - Escolha o Q355B se você precisar de um aço estrutural HSLA confiável e econômico para aplicações onde a corrosão atmosférica será tratada por revestimentos ou onde o ambiente não é agressivo. - Escolha o Q355NH se sua estrutura estiver frequentemente exposta à atmosfera e você quiser manutenção reduzida e um comportamento de superfície resistente à corrosão embutido, ou se sua aplicação exigir desempenho de impacto garantido a baixas temperaturas e controle rigoroso da tenacidade em seções mais espessas.

Nota: Sempre especifique a edição exata da norma, condição de entrega (por exemplo, normalizado, TMCP), temperatura e energia de teste de impacto, e forma de fornecimento nos pedidos de compra. Para soldagem, calcule um equivalente de carbono para a análise específica da usina e qualifique a WPS de acordo.