S350GD+Z vs S350GD+AZ – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

S350GD+Z e S350GD+AZ são duas variantes comuns de aço estrutural de alta resistência da família EN 10346 com acabamento superficial. Ambas são baseadas no substrato S350GD — um aço de baixa liga de alta resistência laminado a frio com um limite de escoamento mínimo garantido de 350 MPa — mas diferem na proteção superficial e no comportamento em serviço. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de fabricação frequentemente enfrentam um dilema de seleção: priorizar menor custo e ampla proteção contra corrosão, ou priorizar resistência aprimorada à corrosão em alta temperatura e desempenho de barreira. As escolhas giram em torno do ambiente de corrosão, métodos de soldagem e fabricação, compatibilidade de revestimento com tintas e custo do ciclo de vida.

A principal distinção técnica entre os dois reside no sistema de revestimento: um é revestido a quente com zinco (galvanização sacrificial) e o outro utiliza um revestimento de liga à base de alumínio (tipicamente Al–Si). Essa diferença de revestimento gera diferenças no mecanismo de corrosão, estabilidade em alta temperatura, comportamento de conformação e, às vezes, disponibilidade e preço — daí a comparação direta frequente em design e compras.

1. Normas e Designações

• Norma europeia relevante: EN 10346 — produtos planos de aço revestidos a quente para conformação a frio.
• Referências internacionais e regionais que podem ser usadas em conjunto: ASTM/ASME (para práticas de corrosão e revestimento), JIS (para aços revestidos comparáveis) e várias especificações nacionais de compras.
• Classe de material: HSLA (aço estrutural de alta resistência e baixa liga) com revestimentos metálicos superficiais (zinco ou alumínio-silício).
• Designações:
• S350GD+Z: substrato S350GD com revestimento de zinco a quente (galvanizado).
• S350GD+AZ: substrato S350GD com um revestimento à base de alumínio (comumente liga Al–Si, referido como aluminizado ou revestido de Al–Si).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Abaixo está uma tabela de composição qualitativa para a liga do substrato e elementos microaleantes típicos usados no S350GD. Observe que os elementos de revestimento (Zn ou Al-Si) não fazem parte da química do substrato, mas são aplicados como camadas metálicas.

Elemento	Papel típico no substrato S350GD
C (Carbono)	Nível de carbono baixo para equilibrar resistência e soldabilidade; controlado para limitar a dureza.
Mn (Manganês)	Elemento principal de endurecimento para resistência ao escoamento e resistência à tração; presente em níveis moderados.
Si (Silício)	Elemento residual e de desoxidação; limitado para evitar redução da tenacidade se excessivo.
P (Fósforo)	Tratado como impureza; mantido baixo para tenacidade.
S (Enxofre)	Impureza controlada; baixos níveis para melhorar a conformabilidade e a qualidade da solda.
Cr, Ni, Mo	Não são adições típicas de liga no S350GD; podem estar ausentes ou presentes apenas como trampas/traços.
V, Nb, Ti	Elementos microaleantes às vezes usados para alcançar endurecimento por refino de grão via precipitação e controle de grão.
B	Raro para este grau; não é um elemento definidor.
N (Nitrogênio)	Controlado durante o processamento; pode afetar a precipitação e a resistência.

Como a liga afeta as propriedades: - O carbono e o manganês fornecem resistência básica. Manter o carbono baixo melhora a soldabilidade. - Elementos microaleantes (Nb, V, Ti), quando presentes, proporcionam endurecimento por refino de grão e precipitação, melhorando a resistência ao escoamento sem grandes aumentos de carbono. - As composições de revestimento (zinco ou alumínio-silício) são camadas metálicas separadas que fornecem proteção contra corrosão e não alteram apreciavelmente as propriedades mecânicas em massa do substrato, embora influenciem o comportamento superficial durante a conformação, soldagem e pintura.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

O S350GD é produzido por processos de laminação controlada e recozimento para resultar em uma microestrutura de ferrítico–pearlítico ou ferrite com ilhas bainíticas, dependendo do processamento. As rotas de processamento típicas são recozimento contínuo e processamento de controle térmico-mecânico para alcançar o limite de escoamento e tenacidade desejados.

• Os substratos S350GD+Z e S350GD+AZ compartilham a mesma microestrutura em massa porque o revestimento é aplicado após a laminação a frio/recozimento e antes ou depois da laminação de têmpera, dependendo da prática do moinho.
• Normalização: irá refinar o tamanho do grão e pode aumentar a resistência ao escoamento/tráfego dependendo da taxa de resfriamento; normalmente não é aplicada a chapas laminadas a frio revestidas.
• Resfriamento e têmpera: não aplicável a chapas S350GD fornecidas comercialmente — o grau é fornecido em uma condição processada termomecanicamente/recozida em vez de endurecida e temperada.
• Laminação termo-mecânica: usada pelos moinhos para controlar a resistência e a tenacidade no substrato sem depender fortemente do carbono. Isso proporciona uma boa combinação de resistência e ductilidade.

Efeito da aplicação do revestimento: - Banhos de revestimento a quente (zinco ou alumínio-silício) introduzem exposição térmica; a microestrutura do substrato é estável para o S350GD, mas a camada intermetálica revestimento/substrato pode se formar de maneira diferente para sistemas Zn e Al–Si e influenciar a dureza e ductilidade superficiais localmente.

4. Propriedades Mecânicas

A tabela abaixo resume as características mecânicas típicas. Os intervalos numéricos para resistência à tração e alongamento são indicativos; os valores finais dependem do fornecedor, espessura e têmpera.

Propriedade	S350GD+Z	S350GD+AZ
Resistência ao Escoamento (mín)	350 MPa (designação do grau)	350 MPa (designação do grau)
Resistência à Tração (típica)	Comumente em uma faixa moderada acima do escoamento; específica do fornecedor (veja a ficha de dados do moinho)	Semelhante ao +Z; o substrato determina a resistência à tração em massa
Alongamento (A%)	Ductilidade adequada para conformação a frio; depende da espessura e da prática de laminação/recozimento	Comparável ao +Z para o substrato; o revestimento pode influenciar a iniciação de trincas superficiais
Tenacidade ao Impacto	Boa à temperatura ambiente; tenacidade em baixa temperatura conforme certificação do moinho	Tenacidade em massa semelhante; efeitos superficiais podem alterar ligeiramente o comportamento de entalhe
Dureza	Dureza do substrato governada pelo processamento; o revestimento altera ligeiramente a dureza superficial (Zn mais macio, Al–Si frequentemente mais duro)	Veja a coluna à esquerda — revestimentos de Al–Si normalmente resultam em um filme superficial mais duro do que o Zn

Qual é mais forte/mais resistente/mais dúctil e por quê: - A resistência e a tenacidade são principalmente determinadas pelo substrato (S350GD): ambos os revestimentos não alteram significativamente as propriedades mecânicas em massa. - Os revestimentos superficiais podem influenciar a tenacidade aparente em seções transversais finas ou na superfície imediata devido a camadas intermetálicas frágeis (mais preocupante com alguns revestimentos aluminizados). - A ductilidade para conformação é efetivamente a mesma no substrato, mas a conformabilidade prática da chapa revestida dependerá da ductilidade e adesão do revestimento.

5. Soldabilidade

A soldabilidade do substrato S350GD é geralmente boa devido ao baixo carbono e à liga controlada, tornando-o adequado para processos de união comuns (GMAW/MIG, SMAW, soldagem a laser, soldagem por resistência) quando as melhores práticas são seguidas.

Fórmulas úteis de equivalente de carbono e propensão a trincas (interprete qualitativamente): - Equivalente de carbono do Instituto Internacional de Soldagem: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Fórmula Pcm internacional europeia: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação: - Valores baixos de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ indicam menor suscetibilidade a trincas a frio e melhor soldabilidade. O S350GD é projetado para manter o carbono e a liga agressiva baixos, resultando em índices favoráveis. - Considerações sobre o revestimento: - S350GD+Z (Zn): O zinco produz vapor e fumaça de zinco durante a soldagem a arco; as soldas devem ser preparadas removendo o revestimento da área da junta para evitar porosidade, riscos de fumaça e fragilização do metal de solda. - S350GD+AZ (Al–Si): Revestimentos ricos em alumínio podem formar óxidos refratários e intermetálicos de maior ponto de fusão na zona de solda; a remoção do revestimento antes da soldagem é recomendada, e os parâmetros de soldagem podem exigir ajustes para evitar defeitos de solda. - Pré-aquecimento/tratamento pós-solda: geralmente não é necessário para substratos S350GD finos, mas siga as orientações do fornecedor para seções mais espessas e superfícies revestidas para gerenciar ciclos térmicos e riscos de hidrogênio.

6. Corrosão e Proteção Superficial

• S350GD+Z (zinco a quente): Fornece proteção catódica sacrificial. O zinco se corrói preferencialmente, protegendo o aço mesmo onde o revestimento está arranhado. Boa resistência à corrosão atmosférica de uso geral e excelente proteção galvânica quando o aço está em contato com outros metais.
• S350GD+AZ (alumínio-silício): Os revestimentos de Al–Si atuam mais como uma barreira e formam um óxido de alumínio estável que resiste à oxidação em alta temperatura e oferece desempenho superior em alguns ambientes de oxidação em alta temperatura e cíclica. O revestimento rico em Al é menos sacrificial e mais orientado para barreira.

Quando índices do tipo inoxidável se aplicam: - PREN (Número Equivalente de Resistência à Fissuração) não se aplica a esses substratos não inoxidáveis, mas para referência: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Use PREN apenas para ligas inoxidáveis; para aços carbono revestidos, avalie o mecanismo de corrosão do revestimento (sacrificial vs barreira), espessura do revestimento e exposição ambiental.

Pintura e acabamento: - Ambos os revestimentos aceitam tintas, mas o pré-tratamento da superfície pode diferir. Superfícies galvanizadas requerem camadas de conversão de cromato ou fosfato para adesão ideal; superfícies aluminizadas podem exigir primers diferentes para compatibilidade. Consulte fornecedores de revestimentos e tintas para aprovações de sistema.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Corte: Corte a laser, plasma e cisalhamento são comumente usados para ambos os revestimentos. Os parâmetros de corte e a qualidade da escória variam de acordo com o tipo de revestimento; revestimentos de Al–Si podem gerar mais escória refratária.
• Dobra/conformação: A conformabilidade do substrato é semelhante, mas o comportamento do revestimento difere:
• Revestimentos de Zn são relativamente dúcteis e podem tolerar raios de dobra mais apertados; no entanto, a camada de zinco pode rachar ou descascar se não for recozida adequadamente.
• Revestimentos de Al–Si são mais duros e mais frágeis — podem rachar em dobras apertadas ou operações de estampagem severas e podem mostrar oxidação branca em áreas rachadas.
• Maquinabilidade: Perfuração e roscagem produzem características diferentes de aparas e desgaste de ferramentas, dependendo se o Zn ou Al–Si está presente; Al–Si pode ser mais abrasivo para as ferramentas.
• Acabamentos de superfície e condição da borda: Bordas aparadas após o revestimento podem mostrar aço exposto; proteção pós-processo e pintura de retoque são comuns.

8. Aplicações Típicas

Área de aplicação	S350GD+Z (galvanizado)	S350GD+AZ (aluminizado / Al–Si)
Envelope do edifício (fachada, revestimento)	Amplamente utilizado para resistência à corrosão geral e proteção econômica	Usado onde desempenho de barreira em alta temperatura ou a longo prazo é necessário
Telhados e calhas de água da chuva	Escolha comum para exposição atmosférica	Selecionado para ambientes com maior ciclagem térmica ou necessidades estéticas específicas
Painéis estruturais automotivos	Usado para proteção contra corrosão em carrocerias onde a pintura se segue	Selecionado para componentes expostos ao calor ou onde a compatibilidade galvânica com outros metais é uma preocupação
HVAC, dutos	Comumente especificado	Usado onde a resistência aluminizada em alta temperatura é benéfica
Equipamentos industriais (temperatura baixa-média)	Escolha padrão	Escolhido quando resistência à oxidação em temperaturas elevadas é necessária
Elementos arquitetônicos expostos	Opção econômica com proteção sacrificial	Usado para aplicações arquitetônicas de maior duração e custo mais elevado onde o acabamento de superfície em Al é desejado

Racional de seleção: - Escolha S350GD+Z para ampla proteção contra corrosão atmosférica a um custo mais baixo e onde a proteção sacrificial é benéfica. - Escolha S350GD+AZ onde a exposição a temperaturas elevadas, resistência à oxidação ou comportamento de barreira específico é necessário, e onde o custo ligeiramente mais alto é justificado.

9. Custo e Disponibilidade

• S350GD+Z (zinco): Geralmente mais amplamente disponível e competitivo em custo devido à infraestrutura de galvanização madura e alta demanda. Oferece uma variedade de espessuras de revestimento para atender aos requisitos de vida útil.
• S350GD+AZ (alumínio-silício): Menos ubíquo; a disponibilidade pode ser mais limitada e o custo um pouco mais alto devido a banhos de revestimento especializados e volumes de produção mais baixos. Os prazos de entrega podem ser mais longos dependendo do mercado e da capacidade do moinho.
• Formas de produto: Ambos os graus são fornecidos em bobinas e chapas. Espessuras de revestimento personalizadas, têmpera (acabamento superficial e pintabilidade) e tratamentos pós-revestimento podem afetar o prazo de entrega e o custo.

10. Resumo e Recomendação

Parâmetro	S350GD+Z	S350GD+AZ
Soldabilidade (prática)	Boa soldabilidade do substrato; deve-se remover o Zn nas soldas para controlar fumaça/porosidade	Boa soldabilidade do substrato; remoção de Al–Si recomendada e parâmetros de soldagem ajustados
Resistência–Tenacidade	Determinada pelo substrato; semelhante para ambos	Determinada pelo substrato; semelhante para ambos
Custo	Mais baixo / amplamente disponível	Mais alto / mais especializado

Conclusões: - Escolha S350GD+Z se você precisar de proteção contra corrosão atmosférica econômica e de uso geral com comportamento sacrificial, fácil pintura de sobreposição e ampla disponibilidade. É tipicamente o padrão para construção, telhados e muitos usos industriais gerais. - Escolha S350GD+AZ se a aplicação envolver temperaturas elevadas, ambientes oxidantes ou onde um revestimento do tipo barreira com melhor estabilidade em alta temperatura e aparência distinta é necessário; espere um custo mais alto e considere as implicações de conformação/soldagem no planejamento de compras e fabricação.

Recomendação final: baseie a decisão principalmente no ambiente de serviço e nas restrições de fabricação. Para aplicações estruturais e externas padrão, o S350GD+Z geralmente proporcionará o melhor equilíbrio entre custo, proteção e facilidade de fabricação. Para ambientes térmicos ou químicos especializados onde a barreira e a resiliência em alta temperatura do revestimento de alumínio-silício adicionam valor mensurável ao ciclo de vida, o S350GD+AZ é a melhor escolha técnica.