XAR400 vs NM400 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Selecionar a classificação de aço resistente ao desgaste correta é um dilema comum de aquisição e design para engenheiros, planejadores de manufatura e compradores de materiais. As decisões geralmente equilibram dureza e resistência à abrasão em relação à soldabilidade, tenacidade e custo; o contexto de produção (espessura, forma e processamento subsequente) influencia fortemente a escolha certa.

XAR400 e NM400 são ambos aços de alta dureza e resistência à abrasão comercializados para aplicações de alto desgaste, mas eles se originam de diferentes tradições de padronização e comercialização e, portanto, são especificados e produzidos com diferentes ênfases em ligações e processamento. Como os projetistas frequentemente precisam substituir ou comparar essas classificações ao longo das cadeias de suprimento, entender suas estratégias químicas, resposta ao tratamento térmico, comportamento mecânico e implicações de fabricação é essencial.

1. Normas e Designações

• Normas internacionais e nacionais comuns relevantes para aços resistentes à abrasão:
• EN (Normas Europeias) — para placas estruturais e de desgaste (por exemplo, EN 10029, EN 10163 e especificações da indústria)
• ASTM/ASME — usados para testes mecânicos, placas e referências gerais (por exemplo, ASTM A514/A514, a família A572 tem diferentes intenções)
• JIS — normas industriais japonesas para aços e placas
• GB/T — normas nacionais chinesas para aços resistentes ao desgaste (por exemplo, série NM sob a família GB/T 4171 ou especificações relacionadas)

• Designações comerciais proprietárias de produtores de laminados (por exemplo, XAR, WELDOX, AR, Hardox)

• Classificação de material:

• Tanto XAR400 quanto NM400 são aços carbono/ligados de alta resistência e resistência ao desgaste (comumente considerados como placas resistentes à abrasão, não aços inoxidáveis ou aços para ferramentas). Eles fazem parte da família HSLA/AR, onde a ênfase está na química controlada e no tratamento térmico para alcançar uma superfície martensítica/bainítica dura combinada com tenacidade aceitável.

2. Composição Química e Estratégia de Ligações

Abaixo está uma tabela de intervalos típicos de elementos de liga e elementos traço comuns para XAR400 e NM400. Esses intervalos refletem a prática típica de laminados para placas modernas resistentes à abrasão; as composições podem variar por produtor e especificação do produto. Sempre verifique com o certificado do laminado para a placa fornecida.

Elemento	XAR400 Típico (intervalo típico)	NM400 Típico (intervalo típico)
C (wt%)	0.08 – 0.20	0.08 – 0.20
Mn (wt%)	0.5 – 1.6	0.6 – 1.6
Si (wt%)	0.2 – 0.8	0.2 – 0.8
P (wt%, máx)	≤ 0.03	≤ 0.03
S (wt%, máx)	≤ 0.01 – 0.035	≤ 0.01 – 0.035
Cr (wt%)	0.2 – 1.2 (geralmente baixo)	0.2 – 1.0 (geralmente baixo)
Ni (wt%)	até ~0.6 (geralmente traço)	até ~0.6 (geralmente traço)
Mo (wt%)	até ~0.3 (traço em algumas variantes)	até ~0.3 (traço em algumas variantes)
V (wt%)	traço – 0.10 (se microaleado)	traço – 0.10 (se microaleado)
Nb (wt%)	traço (microaleação)	traço (microaleação)
Ti (wt%)	traço (ocasionalmente)	traço (ocasionalmente)
B (ppm)	traço (ocasionalmente usado em microaleação)	traço (ocasionalmente)
N (ppm)	níveis controlados; relevante quando N é ligado	níveis controlados; relevante quando N é ligado

Notas: - XAR400 é uma família de marcas comerciais onde o controle de processo do laminado (processamento termo-mecânico, resfriamento/tempera) e a química proprietária determinam as propriedades finais. Algumas variantes de XAR enfatizam microaleação ligeiramente diferente. - NM400 é uma classificação de desgaste padronizada chinesa na série NM onde a química é definida para obter uma classe de dureza alvo, permitindo variantes entre laminados. - Elementos de liga como Cr, Mo, Ni, V, Nb e adições de microaleação melhoram a endurecibilidade, resistência à têmpera e refino de grão. Níveis mais altos de Mn e Cr aumentam a endurecibilidade, mas podem tornar a soldagem mais exigente.

Como a liga afeta as propriedades: - O carbono e o manganês controlam principalmente a dureza e a endurecibilidade como recebidos. Um maior teor de carbono aumenta a dureza e a resistência ao desgaste, mas reduz a soldabilidade e a tenacidade. - O cromo, o molibdênio e o níquel aumentam a endurecibilidade e a resistência à têmpera, suportando seções mais espessas e maior dureza através da espessura. - Elementos de microaleação (V, Nb, Ti) podem refinar o tamanho do grão, melhorar a tenacidade e permitir resistência por meio de endurecimento por precipitação sem excesso de carbono. - O enxofre e o fósforo são mantidos baixos para preservar a tenacidade e a soldabilidade.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - Ambas as classificações são produzidas para alcançar uma microestrutura predominantemente martensítica ou martensítica-bainítica na superfície da placa entregue para fornecer resistência à abrasão. A microestrutura central e a condição através da espessura dependem da espessura e da rota térmica do laminado. - XAR400 (processado comercialmente) frequentemente utiliza resfriamento controlado, resfriamento acelerado ou laminação termo-mecânica seguida de têmpera para produzir uma microestrutura externa dura com tenacidade aceitável. - NM400 geralmente segue práticas de produção nacionais (laminação controlada e resfriamento/tempera ou resfriamento acelerado) para alcançar a classe de dureza requerida com uma mistura de martensita e bainita.

Resposta a tratamentos térmicos: - Normalização: irá refinar o tamanho do grão, mas não produzirá de forma confiável a alta dureza esperada de aços AR, a menos que seja seguida de resfriamento controlado. - Resfriamento e têmpera: usados para aumentar a dureza e depois temperar para obter o equilíbrio desejado entre dureza e tenacidade. A temperatura de têmpera controla a tenacidade retida: temperaturas de têmpera mais altas reduzem a dureza, mas melhoram a tenacidade e a ductilidade. - Processamento termo-mecânico: laminação controlada e resfriamento acelerado no laminado podem produzir estruturas bainíticas ou martensíticas finas com boa tenacidade e menor necessidade de tratamento térmico pós-laminação. - Tratamento térmico pós-soldagem (PWHT): frequentemente evitado para placas AR em campo; PWHT local pode ser especificado para reduzir a dureza da HAZ e o risco de trincas por hidrogênio, mas a viabilidade depende do tamanho do componente e do serviço.

Efeitos da espessura: - Em placas mais espessas, a endurecibilidade (conteúdo de liga e taxa de resfriamento) determina a profundidade da camada endurecida; tanto XAR400 quanto NM400 são projetados para otimizar a dureza em espessuras típicas de placas, mas os certificados do laminado devem ser revisados para garantir propriedades através da espessura.

4. Propriedades Mecânicas

Abaixo estão os intervalos típicos de propriedades mecânicas encontrados na produção para essas classes de placas resistentes ao desgaste. Esses são intervalos representativos e podem variar por laminado, prática de têmpera e espessura.

Propriedade	XAR400 Típico (intervalo típico)	NM400 Típico (intervalo típico)
Dureza (HBW)	~360 – 440	~360 – 440
Resistência à Tração (MPa)	~900 – 1400	~900 – 1400
Resistência ao Escoamento (MPa)	~600 – 1100 (dependente da definição e espessura)	~600 – 1100
Alongamento (%)	8 – 20 (dependente da espessura)	8 – 20 (dependente da espessura)
Tenacidade ao Impacto (Charpy V, J)	Variável: baixa a moderada em baixas temperaturas; específica do laminado (por exemplo, 10–40 J indicativo para seções mais finas)	Variável: baixa a moderada; específica do laminado

Interpretação: - A dureza é o atributo controlado primário para ambas as classificações; os números acima são indicativos de uma classe “400 HB”. - As resistências à tração e ao escoamento escalam com a dureza e a têmpera; maior dureza correlaciona-se com maior resistência, mas menor ductilidade. - A tenacidade (energia de impacto) é sensível à composição, cronogramas de laminação e resfriamento, e espessura; algumas variantes comerciais de XAR podem oferecer tenacidade melhorada através da espessura devido ao processamento proprietário. - Nenhuma das classificações é inerentemente “inox”. A resistência à corrosão é limitada e requer proteção de superfície em ambientes corrosivos.

5. Soldabilidade

A avaliação da soldabilidade foca no teor de carbono, ligações e endurecibilidade. Dois índices empíricos comumente usados são o equivalente de carbono IIW e a fórmula Pcm.

• Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Dearden–Baxter / Pcm: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Valores mais altos de $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$ indicam maior risco de endurecimento da HAZ e trincas a frio; pré-aquecimento, temperatura de interpassagem controlada e consumíveis de baixo hidrogênio são necessários à medida que os índices aumentam. - Tanto XAR400 quanto NM400 geralmente têm carbono modesto com ligações ajustadas para fornecer endurecibilidade; no entanto, o efeito combinado pode produzir dureza significativa na HAZ se práticas de soldagem de aço carbono padrão forem usadas. Portanto: - Pré-aquecimento e procedimentos de soldagem controlados são comumente exigidos para espessuras acima de certos limites. - O uso de eletrodos/fluxos de baixo hidrogênio e materiais de enchimento de resistência igual ou inferior para evitar o endurecimento excessivo da HAZ é recomendado. - Ao unir placas de desgaste ao aço carbono, projetar juntas de transição ou condicionar termicamente as soldas reduz o risco de trincas. - Conselho prático: sempre revise as diretrizes de soldagem fornecidas pelo laminado e qualifique as especificações do procedimento (WPS/PQR) para a espessura e condições de serviço montadas.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Ambas as classificações são aços carbono/ligados (não inoxidáveis); a resistência à corrosão é limitada. Estratégias típicas de proteção:
• Pintura ou revestimentos epóxi à base de solvente para ambientes gerais.
• Galvanização a quente para componentes expostos à atmosfera onde a galvanização é viável (considerar limites de espessura e adesão para superfícies altamente duras).
• Metalização (spray térmico) ou revestimento onde tanto resistência ao desgaste quanto à corrosão são necessárias.

• Para ambientes de lama, revestimento de solda sacrificial ou de sobreposição dura (inox ou à base de cobalto) pode ser especificado.

• PREN não é aplicável a aços não inoxidáveis; é calculado como: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice é significativo apenas para ligas inoxidáveis resistentes à corrosão e, portanto, não é relevante para XAR400 ou NM400.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Corte: Placas resistentes à abrasão cortadas usando oxicombustível, plasma, laser ou jato d'água. A dureza e o possível endurecimento da superfície exigem consumíveis apropriados (plasma com alta potência, jato d'água para precisão).
• Maquinabilidade: Alta dureza reduz a maquinabilidade — ferramentas de metal duro, taxas de avanço reduzidas e refrigerante apropriado são recomendados para pós-maquinagem.
• Dobragem/formação: A formação a frio de placas AR é limitada; o retorno elástico e o risco de trincas aumentam com a dureza. A formação é geralmente feita com processos de formação aquecidos ou dobrando em chapas com grandes raios; algumas operações optam por formar em condição pré-resfriada mais suave seguida de endurecimento local.
• Acabamento de superfície: Retificação ou jateamento podem ser necessários para preparar superfícies para soldagem ou revestimento. Mantenha a consciência de que a retificação pode remover localmente a camada de acabamento duro e alterar o desempenho de desgaste.

8. Aplicações Típicas

XAR400 — Usos Típicos	NM400 — Usos Típicos
Bordas de caçamba de escavadora, corpos de caminhões basculantes, revestimentos para calhas e funis	Placas de desgaste de caçambas de movimentação de terra, revestimentos de trituradores, equipamentos de triagem
Revestimentos de trituradores e moinhos em mineração e agregados	Revestimentos de desgaste em plantas de cimento, manuseio de carvão e equipamentos de dragagem
Skirtboards de transportadores e tiras de desgaste em abrasão de alto impacto	Placas de desgaste em equipamentos pesados fabricados dentro de cadeias de suprimento locais/regionais
Aplicações onde o processamento proprietário do laminado é especificado para tenacidade em uma determinada espessura	Aplicações onde a classificação nacional padronizada e uma ampla base de fornecedores são priorizadas

Racional de seleção: - Escolha uma classificação (e fornecedor) cuja performance de dureza e tenacidade tenha sido verificada para a espessura e condição de carga específicas. Para abrasão de alto impacto, considere a troca entre dureza e tenacidade; uma dureza ligeiramente inferior com melhor tenacidade é preferível em aplicações com impacto pesado. - A aquisição muitas vezes depende dos tamanhos de placas disponíveis, familiaridade com fornecedores locais e certificação (relatórios de teste do laminado).

9. Custo e Disponibilidade

• Fatores de custo: processamento do laminado (laminação termo-mecânica, resfriamento/tempera), adições de liga, espessura da placa e logística.
• Disponibilidade: XAR é uma marca comercial disponível de laminados com canais de exportação estabelecidos; NM400 é amplamente produzido na China e mercados vizinhos sob especificações NM padronizadas e pode ser mais prontamente disponível e econômico nessas regiões.
• Forma do produto: ambas as classificações estão disponíveis como placas; a disponibilidade em corte sob medida, pré-furo ou montagens soldadas varia por fornecedor e mercado.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa):

Atributo	XAR400	NM400
Soldabilidade	Moderada; requer procedimentos qualificados e orientação de pré-aquecimento; instruções do laminado variam	Moderada; considerações semelhantes; verifique a orientação específica do laminado
Equilíbrio Força–Tenacidade	Projetado pelo laminado; algumas variantes de XAR enfatizam tenacidade aprimorada para dada dureza	Projetado para alcançar classe de dureza padronizada; tenacidade varia com a prática do laminado
Custo / Disponibilidade local	Pode ser mais alto ou variável dependendo da marca e região	Frequentemente competitivo em custo e amplamente disponível em regiões cobertas por produtores nacionais

Recomendações: - Escolha XAR400 se precisar de uma placa de marca comercial com processamento controlado pelo laminado documentado onde a tenacidade verificada através da espessura em uma dureza especificada é crítica e você pode obter a marca dentro de custo e prazo aceitáveis. - Escolha NM400 se preferir uma placa de desgaste padronizada, amplamente disponível com vantagens de custo em mercados locais/regionais e quando os certificados do laminado e testes de desempenho (dureza, impacto) atendem aos requisitos da aplicação.

Notas práticas finais: - Sempre obtenha relatórios de teste do laminado (análise química, mapas de dureza e testes mecânicos) para a espessura e número de calor específicos da placa. - Pré-qualifique procedimentos de soldagem e valide o desempenho com cupons representativos para a espessura e serviço pretendidos. - Para componentes críticos expostos a corrosão combinada e abrasão ou impacto severo, considere sobreposições resistentes ao desgaste ou compósitos projetados em vez de confiar apenas na dureza da placa base.