S275JR vs S355JR – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

S275JR e S355JR são dois dos aços estruturais europeus mais comumente especificados, utilizados na construção, fabricação pesada e engenharia geral. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de fabricação costumam escolher entre eles ao equilibrar custo, resistência, soldabilidade e tenacidade para uma aplicação específica. Os contextos típicos de decisão incluem se uma maior resistência ao escoamento (para reduzir o tamanho e o peso da seção) justifica o maior custo do material e se as restrições de fabricação (soldagem, conformação) favorecem a opção de menor resistência.

A principal diferença entre os dois reside em sua resistência ao escoamento mínima garantida e nas propriedades mecânicas associadas: S355JR é uma “atualização” de maior resistência da família S275JR e é especificado onde maior capacidade estática ou redução na espessura da seção é necessária. Ambas as classes compartilham química semelhante e boas características de fabricação, razão pela qual são comumente comparadas em design e compras.

1. Normas e Designações

• EN: EN 10025-2 (aços estruturais laminados a quente) — fonte oficial para as designações S275JR e S355JR.
• ASTM/ASME: Não há equivalentes diretos um a um; as classes ASTM (por exemplo, A36, A572) diferem em química e requisitos de teste. A seleção entre as classes EN e ASTM deve ser feita por meio da verificação cruzada dos requisitos mecânicos e químicos, em vez de apenas pelo nome.
• JIS / GB: As normas japonesas e chinesas têm seus próprios sistemas de designação; os engenheiros devem mapear as propriedades mecânicas e químicas necessárias, em vez de confiar apenas na nomenclatura.

Classificação: - Tanto S275JR quanto S355JR são aços estruturais de carbono-manganês, não inoxidáveis, não aços para ferramentas. Eles são geralmente considerados aços estruturais convencionais (não de alta liga nem aços para ferramentas) e podem ser produzidos para se comportar de maneira semelhante aos aços HSLA de baixa liga quando elementos de microaleação específicos são incluídos.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A norma EN 10025 especifica limites de química que são projetados para fornecer propriedades de escoamento e tração previsíveis, além de tenacidade adequada. As duas classes utilizam estratégias de baixa liga e baixo carbono semelhantes: carbono para resistência, manganês como desoxidante e reforçador, e limites de silício/fósforo/enxofre para ductilidade e soldabilidade. Elementos de microaleação (V, Nb, Ti) estão geralmente presentes como adições traço ou controladas em algumas linhas de produtos para melhorar o controle de grão e a tenacidade.

Tabela: Limites químicos típicos (limites representativos da EN 10025-2; os certificados reais da usina podem variar conforme a forma do produto e a espessura)

Elemento	S275JR (limites típicos)	S355JR (limites típicos)
C (máx)	0.22 wt% (aprox.)	0.24 wt% (aprox.)
Mn (máx)	1.50–1.60 wt%	1.60 wt% (aprox.)
Si (máx)	0.55 wt%	0.55 wt%
P (máx)	0.035 wt%	0.035 wt%
S (máx)	0.035 wt%	0.035 wt%
Cr	tipicamente ≤0.30 wt% (traço)	tipicamente ≤0.30 wt% (traço)
Ni	tipicamente ≤0.30 wt% (traço)	tipicamente ≤0.30 wt% (traço)
Mo	tipicamente ≤0.10–0.15 wt% (traço)	tipicamente ≤0.10–0.15 wt% (traço)
V	traço (se presente)	traço (se presente)
Nb	traço (se presente)	traço (se presente)
Ti	traço (se presente)	traço (se presente)
B	traço (se presente)	traço (se presente)
N (máx)	~0.012 wt%	~0.012 wt%

Notas: - A tabela mostra valores máximos típicos usados nas especificações da usina. A EN 10025 inclui requisitos dependentes da espessura e variantes específicas do produto; portanto, sempre verifique os certificados de teste da usina (MTC) para aceitação de compras. - As classes S355 podem incluir variantes (por exemplo, S355J0, S355J2) com diferentes requisitos de impacto; JR indica 27 J de energia de impacto mínima a +20 °C.

Como a liga afeta o desempenho: - O carbono e o manganês governam principalmente a resistência e a temperabilidade. Um maior teor de carbono aumenta a resistência, mas reduz a soldabilidade e a ductilidade. - O silício e o manganês atuam como desoxidantes; o silício também afeta ligeiramente a resistência. - Elementos de microaleação (Nb, V, Ti) refinam o tamanho do grão e podem aumentar o limite de escoamento sem grandes aumentos de C, permitindo trocas favoráveis entre resistência e tenacidade. - Limites baixos de P e S preservam a ductilidade e evitam a fragilização; o N controlado é importante para o comportamento de precipitação e tenacidade.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - As microestruturas laminadas e normalizadas para ambas as classes são predominantemente ferríticas–pearlíticas em produtos de chapa e seção processados convencionalmente. Quando processadas termomecanicamente, uma estrutura ferrítica de grão mais fino com perlita ou constituintes bainíticos dispersos pode ser produzida, melhorando a resistência e a tenacidade.

Respostas ao tratamento térmico: - Normalização/refino: A normalização (aquecimento acima de AC3 e resfriamento ao ar) pode refinar o tamanho do grão e melhorar a tenacidade, útil para seções pesadas. Ambas as classes respondem de maneira semelhante, mas o maior equivalente de carbono do S355JR torna a obtenção de tenacidade idêntica ligeiramente mais exigente em seções pesadas. - Têmpera e revenimento: Não é tipicamente aplicada a aços estruturais EN “laminados” para uso estrutural geral; quando aplicada a químicas semelhantes, a têmpera e revenimento produzirão resistências muito mais altas e perfis de tenacidade diferentes — o produto deve então ser especificado para as propriedades mecânicas requeridas, em vez de apenas pelo nome da classe. - Processamento de controle termomecânico (TMCP): O TMCP pode ser usado para alcançar maiores resistências ao escoamento sem grandes aumentos de carbono. O S355JR é comumente fabricado com TMCP para atender ao requisito de maior escoamento com boa tenacidade.

Implicação prática: - Ambas as classes são fornecidas principalmente na condição entregue (laminada) para aplicações estruturais. Se o tratamento térmico além da normalização for necessário, especifique-o e aceite possíveis mudanças na certificação e custo.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: Propriedades mecânicas típicas (valores representativos; confirme pelo MTC e limites de espessura)

Propriedade	S275JR	S355JR
Resistência mínima ao escoamento (ReH)	275 MPa (garantido)	355 MPa (garantido)
Resistência à tração (Rm)	~410–560 MPa (dependendo da espessura/formato)	~470–630 MPa (dependendo da espessura/formato)
Alongamento (A)	Mínimo típico ~20–26% (dependente da espessura)	Mínimo típico ~20–22% (dependente da espessura)
Tenacidade ao impacto (JR)	≥27 J a +20 °C (classificação JR)	≥27 J a +20 °C (classificação JR)
Dureza típica	~120–160 HB (laminado)	~140–190 HB (laminado, maior devido à resistência)

Interpretação: - O S355JR é o material mais forte em ambas as resistências ao escoamento e à tração, permitindo designs mais leves ou maior capacidade de carga para a mesma seção.
- A ductilidade (alongamento) pode ser ligeiramente menor no S355JR devido à maior resistência, embora o TMCP e a química controlada minimizem a troca.
- A tenacidade ao impacto para ambas as variantes JR é especificada a temperatura ambiente (+20 °C); se a tenacidade a baixa temperatura for necessária, escolha variantes com sufixos J0 ou J2 ou altere a classe conforme necessário.

5. Soldabilidade

Fatores de soldabilidade: - Principais influenciadores: teor de carbono, equivalente de carbono (temperabilidade) e presença de elementos de microaleação que promovem a dureza na zona afetada pelo calor (HAZ). - Tanto S275JR quanto S355JR são considerados bons a muito bons para soldagem manual e mecanizada quando pré-aquecimento apropriado e consumíveis de soldagem são utilizados. O maior equivalente de carbono do S355JR pode aumentar modestamente a temperabilidade da HAZ e a suscetibilidade a trincas a frio, especialmente em seções mais grossas.

Fórmulas preditivas úteis (interprete qualitativamente; calcule com análises químicas reais ao avaliar uma chapa específica): - Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm Internacional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Valores mais baixos de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ indicam soldabilidade mais fácil e menores requisitos de pré-aquecimento. Tanto S275JR quanto S355JR geralmente se enquadram em faixas que permitem procedimentos de soldagem padrão, mas verifique o C e Mn reais da chapa fornecida e use as fórmulas para definir temperaturas de pré-aquecimento/interpassagem e tratamento térmico pós-soldagem, se necessário. - Para seções grossas, um aumento no pré-aquecimento e temperatura de interpassagem controlada são mais comumente exigidos para S355JR do que para S275JR para evitar a dureza da HAZ e trincas assistidas por hidrogênio.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos dois, S275JR ou S355JR, é inoxidável. Para exposição atmosférica e uso estrutural geral, a proteção da superfície é necessária dependendo do ambiente: primers e tintas, galvanização a quente ou metalização (por exemplo, spray de zinco) são comuns.
• Para ambientes agressivos (marinhos, químicos), selecione sistemas de proteção ou considere ligas resistentes à corrosão em vez de confiar apenas em revestimentos de superfície.

PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) é relevante apenas para ligas inoxidáveis: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - O PREN não se aplica a S275JR ou S355JR porque eles não possuem Cr, Mo ou N suficientes para fornecer resistência à corrosão inoxidável.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Corte: Corte a plasma, oxicombustível e a laser são rotineiramente utilizados. O S355JR exigirá marginalmente mais energia para corte do que o S275JR devido à maior resistência e dureza.
• Conformação e dobra: Materiais de menor resistência (S275JR) são geralmente mais fáceis de conformar a frio; o S355JR pode ser conformado, mas pode exigir raios de dobra maiores ou ângulos de dobra reduzidos para evitar trincas, dependendo da espessura e do tratamento térmico.
• Maquinabilidade: Ambos os aços têm uma maquinabilidade adequada com ferramentas padrão; a maior resistência no S355JR resulta em um ligeiro aumento no desgaste das ferramentas e nas forças de corte.
• Acabamento de superfície: Ambos aceitam pintura, galvanização e acabamento pós-maquinagem. Para galvanização, verifique a absorção de hidrogênio relacionada à espessura e considere alívio de tensões pós-soldagem para fabricados críticos soldados.

8. Aplicações Típicas

S275JR (usos comuns)	S355JR (usos comuns)
Seções de construção geral (vigas I, canais), estruturas leves, pequenas pontes soldadas, corrimãos, suporte de solo não crítico	Membros estruturais pesados, componentes de guindaste, estruturas de alta resistência, estruturas de grande vão, montagens soldadas de alta carga
Estruturas secundárias, terças, pequenas estruturas de máquinas	Onde a redução da espessura da seção e menor peso são necessários para a mesma carga (engenharia de valor)
Componentes onde a conformação e a trabalhabilidade a frio são enfatizadas	Onde maior resistência estática e à fadiga é uma prioridade

Racional de seleção: - Escolha S275JR quando custo, facilidade de fabricação e resistência adequada forem os principais fatores.
- Escolha S355JR quando maior capacidade de carga por unidade de área for necessária, permitindo seções mais finas, ou onde um fator de design mais alto for especificado.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo: O S355JR é geralmente mais caro por tonelada do que o S275JR devido à maior resistência garantida e controles de processamento ligeiramente mais rigorosos. O delta varia por região, usina e forma do produto.
• Disponibilidade: Ambas as classes estão amplamente disponíveis em chapa, folha, seções e perfis estruturais. O S275JR geralmente tem maior disponibilidade para linhas de produtos de menor espessura em algumas regiões; o S355JR é amplamente estocado para uso estrutural convencional.
• Formas: A disponibilidade e o prazo de entrega podem depender da espessura da chapa, largura e rota de produção (TMCP vs laminação convencional).

10. Resumo e Recomendação

Tabela: Comparação rápida

Característica	S275JR	S355JR
Soldabilidade	Muito boa (CE mais baixo)	Muito boa a boa (CE ligeiramente mais alto)
Equilíbrio resistência–tenacidade	Bom para uso estrutural geral	Maior resistência para seções mais leves; tenacidade semelhante quando processado corretamente
Custo relativo	Mais baixo	Mais alto

Conclua com orientações práticas: - Escolha S275JR se: você precisar de um aço estrutural econômico e facilmente fabricável para construção geral onde uma resistência de 275 MPa é adequada, a velocidade de fabricação e a conformabilidade forem prioridades, e os sistemas de proteção de superfície fornecerem a resistência à corrosão necessária. - Escolha S355JR se: eficiência estrutural (maior resistência ao escoamento que reduz o tamanho e o peso da seção) for necessária, a aplicação exigir maior capacidade estática ou à fadiga, ou as especificações exigirem o mínimo de escoamento do S355; esteja preparado para um custo de material ligeiramente mais alto e para abordar controles de soldagem em seções mais grossas.

Dica final de compra: - Sempre solicite o certificado de teste da usina (MTC) e especifique a forma do produto, espessura e temperatura de teste de impacto necessária na ordem de compra. Use a análise química real para calcular $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ ao estabelecer procedimentos de soldagem e requisitos de pré-aquecimento. Isso garante que a classe selecionada atenda tanto à intenção de design quanto à praticidade de fabricação.