30CrMo vs 35CrMo – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

30CrMo e 35CrMo são dois aços de baixo teor de liga e médio carbono amplamente utilizados, especificados em normas regionais e nacionais para componentes que requerem um equilíbrio entre resistência, tenacidade e retenção de tenacidade após o tratamento térmico. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura frequentemente enfrentam um dilema de seleção entre graus de carbono ligeiramente mais baixo e mais dúctil e graus de carbono ligeiramente mais alto e de maior resistência — equilibrando usinabilidade e soldabilidade contra resistência e vida útil de fadiga alcançáveis.

A principal distinção técnica entre esses dois graus é uma diferença modesta no teor de carbono e na composição de liga que altera a endurecibilidade e a resistência final: a família 35CrMo é tipicamente especificada com um nível de carbono mais alto e um conteúdo semelhante de cromo/molibdênio, conferindo-lhe maior resistência e endurecibilidade após o tratamento, mas geralmente menor ductilidade e requisitos de soldagem um pouco mais exigentes. Como suas composições químicas são próximas, eles são frequentemente comparados ao escolher materiais para eixos, engrenagens, eixos e forjados onde o tratamento térmico e o desempenho de fadiga são importantes.

1. Normas e Designações

• Normas comuns ou relevantes e sistemas de designação onde equivalentes ou graus semelhantes aparecem:
• GB/T (normas nacionais chinesas): 30CrMo, 35CrMo.
• EN / DIN: 35CrMo4 (frequentemente escrito 1.7225) e graus relacionados; equivalentes de 30CrMo existem em especificações regionais.
• AISI/SAE: Nenhum nome AISI exato um-para-um, mas equivalentes de propriedades mecânicas frequentemente comparados à família 41xx (por exemplo, 4140) para muitas aplicações de engenharia.
• JIS: Aços de liga de alta resistência semelhantes aparecem sob as designações SNCM/SNCM4xx.
• Classificação: tanto 30CrMo quanto 35CrMo são aços de baixo teor de liga e médio carbono (não inoxidáveis, não aços para ferramentas) destinados a têmpera e revenimento ou normalização e revenimento. Eles se enquadram na categoria geral de aços estruturais/ligas tratáveis termicamente usados para peças críticas de máquinas.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

As faixas de composição típicas são dadas em porcentagem de peso; os limites exatos dependem da norma específica ou do certificado do fornecedor.

Elemento	30CrMo típico (wt%)	35CrMo típico (wt%)
C	0.27 – 0.34	0.32 – 0.39
Mn	0.50 – 0.80	0.50 – 0.90
Si	0.15 – 0.35	0.15 – 0.35
P	≤ 0.025 – 0.035	≤ 0.025 – 0.035
S	≤ 0.035	≤ 0.035
Cr	0.80 – 1.20	0.90 – 1.20
Ni	geralmente ≤ 0.30 (traço)	geralmente ≤ 0.30 (traço)
Mo	0.15 – 0.30	0.15 – 0.30
V, Nb, Ti, B	traço a ≤ 0.05 (se microaleado)	traço a ≤ 0.05 (se microaleado)
N	traço	traço

Estratégia de liga: - O carbono é o principal determinante da resistência e dureza alcançáveis após a têmpera e revenimento. Um teor de carbono mais alto (como no 35CrMo) aumenta a resistência e a resistência ao desgaste, mas reduz a ductilidade e a soldabilidade. - O cromo e o molibdênio aumentam a endurecibilidade, a resistência ao revenimento e a resistência a altas temperaturas. Eles também contribuem para a resistência à fadiga quando tratados termicamente de forma adequada. - O manganês e o silício são desoxidantes e fortalecem a matriz de ferrita/pearlita; eles afetam modestamente a endurecibilidade. - A microaleação (V, Nb, Ti) é às vezes usada para refinar o tamanho do grão e melhorar a tenacidade, mas esses não são elementos de liga primários nos graus padrão 30CrMo/35CrMo.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas e respostas típicas: - Como laminado/normatizado: ambos os graus produzem uma microestrutura de ferrita–pearlita ou martensita/ferrita fina temperada dependendo do resfriamento e normalização. A normalização refina o tamanho do grão e produz uma estrutura uniforme para usinagem ou revenimento subsequentes. - Têmpera e revenimento (Q&T): ambos os aços são comumente endurecidos por austenitização (as temperaturas típicas de austenitização dependem do tamanho da seção e da norma), têmpera em óleo ou água, e depois revenidos para alcançar o equilíbrio desejado entre resistência e tenacidade. Como o 35CrMo geralmente tem um teor de carbono ligeiramente mais alto, sua microestrutura após a têmpera forma uma fração maior de martensita a taxas de têmpera semelhantes, tornando-o mais duro e forte após o revenimento. - Processamento termo-mecânico: a laminação controlada e o resfriamento acelerado podem refinar ainda mais o tamanho do grão e melhorar a tenacidade; ambos os graus se beneficiam, mas o 30CrMo pode ser otimizado para melhor ductilidade, enquanto o 35CrMo é otimizado para maior resistência e vida útil de fadiga. - O controle do tamanho do grão e a prática de revenimento são críticos para a tenacidade. O revenimento excessivo reduz a resistência; o revenimento insuficiente arrisca a fragilização.

4. Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas dependem fortemente do tratamento térmico, do tamanho da seção e da prática do fornecedor. A tabela mostra faixas típicas de propriedades após um regime padrão de têmpera e revenimento usado para componentes de alta resistência.

Propriedade (faixas típicas de Q&T)	30CrMo	35CrMo
Resistência à tração (MPa)	800 – 1,050	850 – 1,200
Resistência ao escoamento (MPa)	600 – 900	650 – 1,000
Alongamento (%), A5	10 – 16	8 – 14
Impacto Charpy V‑Notch (J, temperatura ambiente)	30 – 70 (dependendo do revenimento)	25 – 60
Dureza (HRC)	22 – 36	25 – 40

Interpretação: - O 35CrMo geralmente alcança maiores resistências à tração e ao escoamento e maior dureza para uma determinada severidade de tratamento térmico devido à sua maior fração de carbono e níveis semelhantes de Cr/Mo, que aumentam a endurecibilidade. - O 30CrMo tende a ser ligeiramente mais tenaz e mais dúctil em níveis de resistência equivalentes, tornando-o preferível onde a absorção de energia e a conformação são importantes. - A tenacidade ao impacto pode ser projetada pelo revenimento; temperaturas de revenimento mais baixas aumentam a resistência, mas reduzem a tenacidade ao impacto.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é governada principalmente pelo equivalente de carbono e pela presença de elementos que aumentam a endurecibilidade. Índices comuns:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Ni + Cu}{15}$$

e

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn + Cu}{20} + \frac{Cr + Mo + V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Como o 35CrMo geralmente tem maior teor de carbono, seu $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ serão mais altos do que os do 30CrMo, indicando maior suscetibilidade a trincas a frio e uma maior necessidade de pré-aquecimento, temperatura de interpassagem controlada e tratamento térmico pós-solda (PWHT). - O 30CrMo apresenta melhor soldabilidade do que o 35CrMo, mas ainda frequentemente requer pré-aquecimento e procedimentos controlados para seções grossas ou alta restrição. - O uso de metais de enchimento compatíveis ou superdimensionados, revenimento de alívio de tensões e procedimentos de controle de hidrogênio são comuns para ambos os graus quando soldados em aplicações críticas.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos dois, 30CrMo ou 35CrMo, é inoxidável; a resistência à corrosão é semelhante à de aços de carbono/baixo teor de liga e é influenciada pelo acabamento superficial e pelo ambiente de serviço.
• Estratégias de proteção típicas: pintura, revestimento em pó, revestimentos à base de solvente, galvanização a quente ou revestimento local dependendo da exposição. Para exposição a longo prazo em atmosferas úmidas ou corrosivas, recomenda-se galvanização ou aplicação de revestimentos de barreira.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) não é aplicável a esses graus não inoxidáveis. Para graus inoxidáveis, usaria-se:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

mas isso não tem significado para 30CrMo/35CrMo.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Usinabilidade: 30CrMo, com teor de carbono ligeiramente mais baixo, é geralmente mais fácil de usinar em condições normalizadas ou recozidas em comparação com 35CrMo. Ambos se tornam mais difíceis de usinar após a têmpera e revenimento.
• Conformabilidade/dobra: mais fácil em condições normalizadas ou recozidas; evite conformação em condição totalmente endurecida. O 30CrMo aceita dobra e conformação a frio ligeiramente melhor devido à menor resistência após o tratamento.
• Desbaste e acabamento: ambos respondem bem a práticas padrão de usinagem e desbaste para aços de liga; tratamentos de superfície ou controle de tensões residuais podem ser necessários para atender ao desempenho de fadiga.
• O tratamento térmico antes da conformação (por exemplo, normalizar ou recozer) é prática comum para melhorar a conformabilidade.

8. Aplicações Típicas

30CrMo — Usos típicos	35CrMo — Usos típicos
Eixos, eixos de fuso, engrenagens de médio porte, bielas, fixadores onde a tenacidade e a usinabilidade são prioridades	Eixos de alta resistência, rodas dentadas, eixos, virabrequins, componentes de máquinas de alta fadiga que requerem maior resistência e endurecibilidade
Componentes forjados onde boa ductilidade é útil para conformação	Componentes para máquinas pesadas e equipamentos fora de estrada onde maior endurecibilidade para tamanhos de seção maiores é necessária
Peças que requerem soldagem com controles moderados de pré-aquecimento	Peças de alta resistência tratadas por têmpera e revenimento onde resistência e vida útil de fadiga são os principais fatores de projeto

Racional de seleção: - Escolha 30CrMo onde um equilíbrio entre resistência e tenacidade, além de usinabilidade/soldagem mais fácil, é necessário e os tamanhos das seções dos componentes são moderados. - Escolha 35CrMo onde maior resistência, endurecimento mais profundo para seções maiores e resistência à fadiga aprimorada são necessárias, e onde controles de soldagem e fabricação podem ser acomodados.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: 35CrMo é tipicamente ligeiramente mais caro do que 30CrMo devido ao teor de carbono e liga marginalmente mais altos e porque as especificações de compra para variantes de maior resistência frequentemente têm controles mais rigorosos. A diferença de preço é geralmente modesta em relação ao custo total do componente.
• Disponibilidade: Ambos os graus estão amplamente disponíveis em barras, hastes e forjados de grandes usinas e distribuidores. 35CrMo (35CrMo4 / 1.7225) é um grau europeu muito comum; 30CrMo é comum em mercados que utilizam designações GB/T. Os prazos de entrega são geralmente curtos para formas de produtos padrão; químicas especiais ou tamanhos de barras/forjados premium podem exigir prazos de entrega mais longos.

10. Resumo e Recomendação

Critérios	30CrMo	35CrMo
Soldabilidade	Melhor (CE mais baixo)	Mais exigente (CE mais alto, requer pré-aquecimento/PWHT)
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Equilibrado—boa tenacidade em resistência moderada	Maior resistência e endurecibilidade, ductilidade/tenacidade modestamente mais baixa para o mesmo revenimento
Custo	Mais baixo / custo-efetivo	Ligeiramente mais alto

Escolha 30CrMo se: - Você precisa de uma combinação equilibrada de resistência e tenacidade com melhor usinabilidade e procedimentos de soldagem mais fáceis. - Os tamanhos dos componentes são moderados e você prefere um comportamento de revenimento e conformação mais tolerante. - Custo e simplicidade de fabricação são importantes.

Escolha 35CrMo se: - A demanda de projeto prioriza maior resistência à tração/escoamento, endurecimento mais profundo para seções maiores ou vida útil de fadiga aprimorada. - Você pode acomodar controles de soldagem mais rigorosos (pré-aquecimento, limites de interpassagem, PWHT) e controle de processo mais rigoroso durante o tratamento térmico. - Os casos de uso incluem eixos pesados, eixos ou engrenagens de alta tensão onde maior resistência após a têmpera é decisiva.

Nota final: o desempenho exato depende fortemente da norma escolhida, dos limites químicos específicos do fornecedor e do cronograma de tratamento térmico. Para componentes críticos, especifique as propriedades mecânicas necessárias, critérios de inspeção (dureza, impacto, microestrutura) e qualificação do procedimento de soldagem na ordem de compra e colabore com especialistas em tratamento térmico e soldagem no início do projeto para selecionar o grau e a faixa de processo corretos.