Aço S690QL: Propriedades e Principais Aplicações

Aço STE 690 (S690QL) é um aço estrutural de alta resistência classificado sob o padrão EN 10025-6. É primariamente um aço temperado, conhecido por suas excelentes propriedades mecânicas e soldabilidade. Os principais elementos de liga no S690QL incluem carbono, manganês, silício e pequenas quantidades de cromo, molibdênio e vanádio. Esses elementos contribuem significativamente para a resistência, tenacidade e desempenho geral do aço em aplicações exigentes.

Visão Geral Abrangente

O S690QL é caracterizado por sua alta resistência à fluência, tipicamente em torno de 690 MPa, o que permite seções mais finas em aplicações estruturais sem comprometer a resistência. Essa propriedade é particularmente vantajosa em indústrias como a construção, onde a redução de peso pode levar a economias de custos em materiais e transporte. O aço também apresenta boa tenacidade ao impacto, tornando-o adequado para aplicações em baixas temperaturas.

Vantagens do S690QL:
- Alta Relação Resistência-Peso: Permite o design de estruturas mais leves.
- Boa Soldabilidade: Adequado para vários processos de soldagem, o que simplifica a fabricação.
- Excelente Tenacidade: Mantém o desempenho em ambientes de baixa temperatura.

Limitações do S690QL:
- Custo: Maior do que os aços estruturais padrão devido a elementos de liga e processamento.
- Brito em Baixas Temperaturas: Embora tenha boa tenacidade, deve-se ter cuidado em temperaturas extremamente baixas.
- Disponibilidade Limitada: Não é tão comumente disponibilizado quanto aços de grau inferior.

Historicamente, o S690QL ganhou força em setores que precisam de materiais de alto desempenho, como máquinas pesadas, estruturas offshore e edifícios altos, devido à sua capacidade de suportar cargas significativas enquanto minimiza o uso de material.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Grau	País/Região de Origem	Notas/Observações
UNS	S690QL	Internacional	Equivalente mais próximo ao ASTM A572 Grau 65
ASTM	A572 Grau 65	EUA	Diferenças composicionais menores a serem observadas
EN	S690QL	Europa	Padrão para aço estrutural de alta resistência
DIN	1.8928	Alemanha	Designação equivalente nas normas alemãs
JIS	-	Japão	Sem equivalente direto, mas existem graus semelhantes

As diferenças entre S690QL e seus equivalentes muitas vezes residem nos elementos de liga específicos e nas propriedades mecânicas, que podem afetar o desempenho em aplicações particulares. Por exemplo, enquanto o ASTM A572 Grau 65 oferece resistência similar, pode não fornecer a mesma tenacidade em baixas temperaturas.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentagem (%)
C (Carbono)	0.12 - 0.20
Mn (Manganês)	1.00 - 1.60
Si (Silício)	0.10 - 0.50
Cr (Cromo)	0.20 - 0.50
Mo (Molibdênio)	0.10 - 0.30
V (Vanádio)	0.02 - 0.10
P (Fósforo)	≤ 0.025
S (Enxofre)	≤ 0.015

Os principais elementos de liga no S690QL desempenham papéis cruciais:
- Carbono (C): Aumenta a resistência e dureza, mas pode reduzir a ductilidade.
- Manganês (Mn): Melhora a endurecibilidade e tenacidade.
- Cromo (Cr): Melhora a resistência à corrosão e a resistência em temperaturas elevadas.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Tempera	Temperatura do Teste	Valor/Intervalo Típico (Métrico)	Valor/Intervalo Típico (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência à Tração	Temperado	Temperatura Ambiente	690 - 770 MPa	100 - 112 ksi	ASTM E8
Resistência à Fluência (deslocamento de 0.2%)	Temperado	Temperatura Ambiente	≥ 690 MPa	≥ 100 ksi	ASTM E8
Alongamento	Temperado	Temperatura Ambiente	≥ 20%	≥ 20%	ASTM E8
Redução de Área	Temperado	Temperatura Ambiente	≥ 50%	≥ 50%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Temperado	Temperatura Ambiente	200 - 250 HB	200 - 250 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto	Temperado	-40°C (-40°F)	≥ 27 J	≥ 20 ft-lbf	ASTM E23

A combinação de alta resistência à tração e à fluência, junto com bom alongamento, torna o S690QL adequado para aplicações que exigem alta carga mecânica e integridade estrutural. Sua resistência ao impacto em baixas temperaturas garante confiabilidade em ambientes hostis.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
Densidade	Temperatura Ambiente	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Ponto de Fusão	-	1420 - 1540 °C	2590 - 2810 °F
Condutividade Térmica	Temperatura Ambiente	50 W/m·K	34.5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Capacidade Calorífica Específica	Temperatura Ambiente	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	Temperatura Ambiente	0.0000017 Ω·m	0.0000017 Ω·in

Propriedades físicas chave como densidade e ponto de fusão são significativas para aplicações onde peso e desempenho térmico são críticos. A condutividade térmica indica quão bem o aço pode dissipar calor, o que é essencial em aplicações que envolvem altas temperaturas.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Classificação de Resistência	Notas
Atmosférico	-	-	Bom	Susceptível à ferrugem
Cloretos	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Regular	Risco de picotamento
Ácidos	10-20	20-60 °C (68-140 °F)	Pobre	Não recomendado
Alcalinos	5-10	20-60 °C (68-140 °F)	Regular	Resistência limitada

O S690QL exibe boa resistência à corrosão atmosférica, mas é suscetível a picotamento em ambientes de cloretos. Comparado a outros aços de alta resistência como o S355, o S690QL oferece desempenho melhorado em aplicações estruturais, mas pode exigir revestimentos protetores em ambientes agressivos.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	400 °C	752 °F	Adequado para aplicações estruturais
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	500 °C	932 °F	Exposição de curto prazo apenas
Temperatura de Escalabilidade	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação além desta temperatura
Considerações sobre Resistência à Creepage	400 °C	752 °F	Começa a se degradar a esta temperatura

O S690QL mantém suas propriedades mecânicas até aproximadamente 400 °C, tornando-o adequado para aplicações que envolvem temperaturas elevadas. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar exposição prolongada a temperaturas acima do seu limite de escalabilidade, pois isso pode levar à oxidação e perda da integridade do material.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Metal de Adição Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Protetora Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argônio + CO2	Bom para seções finas
TIG	ER70S-2	Argônio	Excelente para trabalho de precisão
SMAW	E7018	-	Requer pré-aquecimento

O S690QL é altamente soldável, mas o pré-aquecimento é recomendado para evitar rachaduras. O tratamento térmico pós-soldagem pode melhorar a tenacidade das soldas, especialmente em aplicações críticas.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	S690QL	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice de Usinabilidade Relativa	60%	100%	Requer ferramentas de alta velocidade
Velocidade de Corte Típica	20 m/min	40 m/min	Ajustar com base nas ferramentas

O S690QL tem usinabilidade moderada, exigindo seleção cuidadosa de ferramentas de corte e velocidades para alcançar resultados ótimos. O uso de ferramentas de metal duro é recomendado para usinagem eficaz.

Formabilidade

O S690QL exibe formabilidade limitada devido à sua alta resistência. A formação a frio é possível, mas pode exigir força significativa, enquanto a formação a quente pode ser realizada em temperaturas elevadas para melhorar a ductilidade. O raio mínimo de curvatura deve ser considerado durante a fabricação para evitar rachaduras.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Propósito Primário / Resultado Esperado
Endurecimento	850-900 °C / 1562-1652 °F	30-60 minutos	Água/Oleoso	Endurecimento
Temperagem	500-600 °C / 932-1112 °F	1-2 horas	Ar	Melhora da tenacidade

Processos de tratamento térmico, como endurecimento e temperagem, melhoram significativamente as propriedades mecânicas do S690QL. O processo de endurecimento aumenta a dureza, enquanto a temperagem reduz a fragilidade, resultando em um material equilibrado adequado para aplicações estruturais.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Sector	Exemplo de Aplicação Específica	Principais Propriedades do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão da Seleção (Breve)
Construção	Edifícios altos	Alta resistência, boa soldabilidade	Reduz o peso do material
Máquinas Pesadas	Escavadeiras	Tenacidade, resistência ao impacto
Estruturas Offshore	Plataformas de petróleo	Resistência à corrosão, resistência	Suporta ambientes hostis
Transporte	Pontes	Alta resistência à fluência, baixo peso	Aumenta a eficiência estrutural

Outras aplicações incluem:
- Equipamentos de mineração
- Recipientes sob pressão
- Construção naval

O S690QL é escolhido para essas aplicações devido à sua capacidade de suportar condições extremas enquanto mantém a integridade estrutural, tornando-o ideal para componentes críticos de suporte de carga.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Característica/Propriedade	S690QL	S355	S700MC	Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação
Principal Propriedade Mecânica	Alta Resistência	Resistência Moderada	Resistência Muito Alta	S690QL oferece um equilíbrio de resistência e tenacidade
Aspecto Corrosivo Chave	Regular	Bom	Regular	S690QL pode exigir revestimentos em ambientes agressivos
Soldabilidade	Boa	Excelente	Moderada	S690QL precisa de pré-aquecimento para soldas ótimas
Usinabilidade	Moderada	Boa	Poor	S690QL requer técnicas de usinagem cuidadosas
Formabilidade	Limitada	Boa	Moderada	S690QL é menos formável devido à alta resistência
Custo Aproximado Relativo	Alto	Moderado	Alto	Considerações de custo podem afetar a seleção
Disponibilidade Típica	Limitada	Ampla Disponibilidade	Limitada	A disponibilidade pode impactar os prazos do projeto

Ao selecionar o S690QL, as considerações incluem sua relação de custo-benefício em relação aos requisitos de desempenho, disponibilidade no mercado e necessidades específicas da aplicação. Sua alta resistência e tenacidade o tornam adequado para ambientes exigentes, mas potenciais compradores devem pesar esses benefícios em relação aos custos mais elevados e à disponibilidade limitada em comparação com aços de grau inferior.

Em resumo, o S690QL é um aço de alta resistência versátil que se destaca em aplicações estruturais que exigem durabilidade e confiabilidade. Suas propriedades únicas fazem dele uma escolha preferida em indústrias onde o desempenho é crítico, apesar de algumas limitações em custo e disponibilidade.