ST37 vs ST52 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

ST37 e ST52 são graus de aço estrutural alemão legados amplamente referenciados na prática europeia e em muitas cadeias de suprimento industrial. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura comumente enfrentam a escolha entre esses dois ao equilibrar custo, conformabilidade, soldabilidade e desempenho mecânico requerido para componentes estruturais e fabricados. Os contextos típicos de decisão incluem se priorizar o custo mais baixo e alta ductilidade para construção geral (favorecendo aços de menor resistência) ou reduzir tamanhos de seção e peso especificando aços de maior resistência (favorecendo graus de maior resistência).

A principal diferença prática entre ST37 e ST52 é seu nível de resistência alvo e as estratégias de liga/micro-liga correspondentes usadas para alcançar essa resistência: o ST52 é produzido e processado para alcançar maior resistência ao escoamento e à tração do que o ST37, o que, por sua vez, afeta a tenacidade, ductilidade, soldabilidade e comportamento de conformação. Como ambos são aços estruturais não inoxidáveis, eles são frequentemente comparados para aplicações como vigas, chapas, tubulações e fabricados soldados.

1. Normas e Designações

• DIN (histórico): ST37 (frequentemente escrito St37-2) e ST52 (St52-3) originam-se da antiga série DIN 17100 de aços estruturais.
• Equivalentes EN: ST37 é amplamente comparável ao grau S235 da EN 10025 (por exemplo, S235JR/S235J0), enquanto o ST52 ocupa uma classe de resistência mais alta e é frequentemente considerado comparável a aços estruturais de maior resistência (algumas sobreposições existem com EN S355 ou outros aços de maior resistência dependendo do subgrau e processamento).
• Outras normas: ASTM/ASME usam nomenclatura diferente (por exemplo, A36 ~ S235 em alguns contextos), JIS e GB (chinês) usam seus próprios sistemas de grau; mapeamentos diretos um a um requerem verificação de critérios de propriedade e química.
• Classificação: Tanto o ST37 quanto o ST52 são aços estruturais de carbono simples/baixo-liga (não inoxidáveis). O ST37 se comporta como um aço estrutural de baixo carbono convencional; o ST52 frequentemente inclui elementos de micro-liga (Nb, V, Ti) ou processamento termomecânico controlado para alcançar maior resistência sem adições pesadas de liga como Cr/Mo/Ni.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A química do ST37 e ST52 reflete a meta de desempenho: o ST37 usa liga mínima para preservar conformabilidade e soldabilidade, enquanto o ST52 usa liga e/ou micro-liga ligeiramente mais altas, além de processamento controlado para aumentar a resistência ao escoamento.

Tabela: Faixas composicionais típicas (indicativas; consulte a norma aplicável ou certificado de fábrica para números exatos)

Elemento	ST37 (típico, DIN 17100 / semelhante ao S235)	ST52 (típico, DIN 17100 alta resistência)
C (wt%)	até ~0.17–0.22 (baixo)	até ~0.20–0.25 (baixo a moderado)
Mn (wt%)	~0.50–1.40	~0.60–1.60
Si (wt%)	até ~0.30–0.40	até ~0.30–0.50
P (wt%)	≤ ~0.035–0.045	≤ ~0.035–0.045
S (wt%)	≤ ~0.035–0.045	≤ ~0.035–0.045
Cr (wt%)	geralmente traço	geralmente traço (não um endurecedor primário)
Ni (wt%)	geralmente traço	geralmente traço
Mo (wt%)	geralmente traço	traço possível se necessário
V (wt%)	tipicamente ausente	micro-liga possível (~0.01–0.10)
Nb (wt%)	tipicamente ausente	micro-liga possível (~0.01–0.06)
Ti (wt%)	tipicamente ausente	micro-liga possível (~0.01–0.05)
B (wt%)	não típico	raramente usado
N (wt%)	traço	traço

Notas: - Os valores acima são faixas indicativas; a série DIN 17100 permitiu uma série de subgraus e rotas de produção. Para compras, sempre especifique a revisão exata da norma, subgrau e exija certificados de teste de fábrica. - A resistência do ST52 é tipicamente alcançada por uma combinação de carbono e manganês ligeiramente mais altos e por micro-ligação (Nb, V, Ti) e/ou laminação termomecânica em vez de adições pesadas de liga como Cr/Mo/Ni. - Efeitos da liga: C e Mn aumentam a resistência e a capacidade de endurecimento, mas reduzem a soldabilidade e a ductilidade se altos. A micro-liga (Nb, V, Ti) promove o endurecimento por precipitação e um tamanho de grão de ferrita-perlita mais fino, permitindo maior resistência em níveis de carbono mais baixos.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestrutura do ST37: O ST37 laminado normalmente exibe uma microestrutura de ferrita-perlita com grãos de ferrita grossos em relação aos aços micro-ligados. Essa microestrutura proporciona boa ductilidade e absorção de energia.
• Microestrutura do ST52: O ST52, dependendo da produção, mostrará comumente uma matriz de ferrita-perlita de grão mais fino com possíveis precipitados de micro-liga (NbC, VC, TiN) que restringem o crescimento de grão e proporcionam endurecimento por precipitação. O processamento termomecânico controlado (TMCP) é frequentemente usado para refinar a estrutura do grão e aumentar a resistência.
• Resposta ao tratamento térmico:
• Normalização: Ambos os graus respondem à normalização com tamanho de grão refinado e aumento modesto da resistência; o ST52 se beneficia mais do TMCP do que da simples normalização.
• Resfriamento e têmpera: Não é típico para esses aços em aplicações estruturais padrão; ciclos de resfriamento e têmpera produzem resistências muito mais altas, mas são usados apenas quando especificados e com química adequada para a capacidade de endurecimento.
• Processamento termomecânico: O ST52 é comumente produzido com TMCP para alcançar alta resistência com tenacidade e soldabilidade aceitáveis; o ST37 normalmente não requer TMCP.
• Implicação prática: O ST52 pode alcançar maior resistência enquanto mantém tenacidade aceitável devido à micro-liga e processamento, enquanto o ST37 obtém tenacidade e ductilidade da química de baixo carbono e microestrutura mais grossa.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: Faixas típicas de propriedades mecânicas (laminado / dados do fornecedor; consulte certificados de fábrica)

Propriedade	ST37 (típico)	ST52 (típico)
Resistência ao escoamento (Rp0.2, MPa)	≈ 235 (mínimo comum para aços semelhantes ao S235)	classe mais alta — comumente na região de 355–520 MPa dependendo do subgrau e processamento
Resistência à tração (MPa)	≈ 360–510	≈ 500–700 (varia com subgrau e processamento)
Alongamento (%)	≈ 20–30 (boa ductilidade)	≈ 10–20 (ductilidade reduzida em comparação ao ST37)
Tenacidade ao impacto	Frequentemente ≥ 27 J à temperatura ambiente (JR) ou temperatura especificada	Pode ser projetado para atender aos requisitos de impacto; ductilidade mais baixa pode reduzir a tenacidade, a menos que TMCP/micro-liga seja usado
Dureza (HB)	Baixa-moderada (fácil de usinar/formar)	Mais alta (mais difícil de usinar/formar)

Explicação: - O ST52 é o grau mais forte; ele alcança maior resistência ao escoamento e à tração. Essa maior resistência geralmente vem à custa da ductilidade (menor alongamento), a menos que processamento cuidadoso e micro-liga sejam usados para reter a tenacidade. - A tenacidade ao impacto depende fortemente do subgrau especificado e da condição de entrega (temperatura, presença de sufixos J ou JR). Ambos os graus podem ser produzidos para atender a requisitos específicos de energia de impacto, mas variantes de maior resistência frequentemente requerem atenção à tenacidade de entalhe.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é influenciada principalmente pelo teor de carbono, equivalente de carbono e presença de elementos de micro-liga que afetam a capacidade de endurecimento e a suscetibilidade à fissuração por hidrogênio.

Índices comuns de soldabilidade: - O equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - A fórmula Pcm (para avaliar a suscetibilidade à fissuração a frio): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa (sem entradas numéricas aqui): - ST37: Baixo carbono e química simplificada produzem valores de equivalente de carbono baixos, proporcionando geralmente excelente soldabilidade com pré-aquecimento mínimo e escolhas simples de metal de adição. O risco de fissuração assistida por hidrogênio é baixo para espessuras típicas. - ST52: Maior resistência e a potencial presença de elementos de micro-liga aumentam a capacidade de endurecimento efetiva e elevam índices semelhantes ao equivalente de carbono. Como resultado, o ST52 pode exigir pré-aquecimento controlado, temperaturas entre passes e seleção apropriada de metal de adição para evitar zonas afetadas pelo calor duras e quebradiças e fissuração a frio em seções mais grossas. - Orientação prática: Para o ST52, siga as recomendações do fornecedor para pré-aquecimento, use enchimentos correspondentes ou ligeiramente superiores onde especificado, controle fontes de hidrogênio e aplique tratamento térmico pós-solda (PWHT) quando necessário para aplicações críticas.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto o ST37 quanto o ST52 são aços de carbono/baixo-liga; nenhum deles é inoxidável. Eles dependem da proteção da superfície para resistência à corrosão.
• Estratégias de proteção típicas: galvanização a quente, metalização de zinco, revestimentos de epóxi/poliuretano, revestimentos sacrificial ou margem de corrosão no projeto.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) é relevante apenas para aços inoxidáveis e duplex. Para ST37 e ST52, o PREN não é aplicável: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• O desempenho à corrosão é amplamente independente das pequenas diferenças composicionais entre ST37 e ST52; ambos requerem revestimentos em ambientes expostos. A preparação da superfície, o sistema de revestimento e o ambiente determinam a vida útil mais do que as pequenas diferenças de liga.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Corte e usinagem:
• ST37: Mais fácil de usinar e cortar devido à menor dureza; a vida útil das ferramentas e as forças de corte são menores.
• ST52: Forças de corte e desgaste de ferramentas mais altas devido à maior resistência e dureza; os parâmetros de usinagem devem ser ajustados, e as ferramentas podem precisar de atualizações.
• Dobra e conformação:
• ST37: Melhor conformabilidade e raios de dobra maiores permitidos para uma determinada espessura; adequado para operações de conformação a frio e laminação.
• ST52: Ductilidade reduzida significa que conformações mais apertadas requerem mais cuidado; o retorno elástico é maior e os raios de dobra mínimos são maiores, a menos que o material seja processado de forma especial.
• Acabamento de superfície:
• Ambos aceitam práticas de acabamento padrão (moagem, jateamento, pintura). As superfícies mais duras do ST52 podem exigir métodos de acabamento mais robustos.

8. Aplicações Típicas

Tabela: Usos típicos

ST37 (usos típicos)	ST52 (usos típicos)
Estruturas de aço estrutural geral (vigas, colunas) onde alta ductilidade e soldabilidade são prioridades	Membros estruturais onde maior relação resistência-peso é necessária (redução da espessura da seção)
Estruturas fabricadas, suportes, estruturas de carga leve a média	Estruturas de máquinas pesadas, guindastes, membros suportantes com alta tensão
Tubos e tubos para aplicações não pressurizadas, seções soldadas	Tubos de alta resistência, componentes de pressão quando especificados para resistência (com controles de soldagem)
Chapadas e seções gerais para construção civil	Aplicações onde redução de peso e maior resistência são necessárias (estruturas de veículos, componentes estruturais offshore quando tratados adequadamente)

Racional de seleção: - Escolha ST37 quando custo, fácil conformação e soldagem, e alta ductilidade/tenacidade forem os principais fatores. - Escolha ST52 quando o projeto exigir maior resistência ao escoamento para reduzir a espessura da seção ou suportar cargas estáticas mais altas, desde que controles de fabricação para soldagem e conformação sejam implementados.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: O ST37 é geralmente menos custoso por tonelada do que o ST52 porque contém menos adições de micro-liga e requer menos processamento. O ST52 frequentemente tem um preço premium devido à micro-liga e TMCP.
• Disponibilidade: Ambos os graus estão amplamente disponíveis em formas de produto padrão (chapas, folhas, bobinas laminadas a quente, seções estruturais). Materiais semelhantes ao ST37 (S235) são talvez mais onipresentes para aço de construção simples, enquanto equivalentes ao ST52 podem ser especificados e estocados para aplicações que requerem maior resistência; os prazos de entrega para subgraus de alta resistência certificados podem ser marginalmente mais longos.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: Comparação rápida

Critério	ST37 (menor resistência)	ST52 (maior resistência)
Soldabilidade	Excelente	Boa a moderada (requer controles)
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Menor resistência, maior ductilidade/tenacidade	Maior resistência, potencialmente menor ductilidade a menos que TMCP/micro-ligado
Custo	Menor	Maior

Conclusão e orientação de seleção: - Escolha ST37 se: - A aplicação prioriza soldabilidade, fácil conformação e alta ductilidade (por exemplo, estruturas de aço estrutural geral, quadros soldados simples). - A sensibilidade ao custo e a abundância de suprimento são importantes. - Tenacidade ao impacto em temperaturas ambientes e facilidade de fabricação são necessárias sem processamento avançado.

• Escolha ST52 se:
• O projeto requer maior resistência ao escoamento e à tração para reduzir tamanhos de seção ou suportar cargas estáticas mais altas.
• A redução de peso ou maior capacidade de carga é um objetivo de projeto e o projeto pode aceitar custo de material modestamente mais alto e controles de fabricação.
• O comprador especifica subgraus TMCP ou micro-ligados e procedimentos de soldagem/fabricação apropriados são implementados.

Nota final: ST37 e ST52 cobrem um espectro de química e estados de processamento. Sempre especifique a revisão exata da norma, condição de entrega (por exemplo, normalizado, TMCP) e propriedades mecânicas e de impacto requeridas nos documentos de compra. Exija certificados de teste de fábrica e, quando aplicável, qualificações de procedimento de soldagem e instruções de pré-aquecimento/PWHT para garantir que o desempenho em serviço corresponda à intenção do projeto.