A572 Gr50 vs A992 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Selecionar entre ASTM A572 Grau 50 (A572 Gr50) e ASTM A992 (A992) é um dilema comum para engenheiros, gerentes de compras e fabricantes que especificam aço estrutural. As decisões geralmente dependem de compensações entre resistência, tenacidade ao impacto, soldabilidade, custo e a forma do produto pretendida—placa e componentes de ponte fabricados versus perfis de flange larga laminados a quente para edifícios.

A principal distinção operacional é que A572 Gr50 é um grau de placa/perfil de alta resistência e baixo teor de liga (HSLA) de uso geral frequentemente utilizado em aplicações de infraestrutura, enquanto A992 é um grau de aço estrutural específico para formas otimizado para membros de flange larga laminados usados em estruturas de edifícios e arquitetônicas. Esta comparação foca na química, microestrutura, comportamento mecânico, características de fabricação e critérios de seleção orientados pela aplicação.

1. Normas e Designações

• ASTM/ASME:
• A572 Grau 50 — "Aço estrutural de alta resistência e baixo teor de liga Columbium-Vanadium (HSLA)" (comumente usado para placas, perfis, barras).
• A992 — "Aço Estrutural para Formas de Flange Larga" (destinado principalmente para vigas e colunas laminadas).
• EN/JIS/GB:
• Existem equivalentes aproximados (por exemplo, série EN S355 para aços HSLA estruturais), mas o mapeamento direto um a um não é exato porque as regras de produtos estruturais da ASTM e da EN diferem.
• Classificação:
• A572 Gr50: HSLA (aço carbono de alta resistência e baixo teor de liga) com microligação opcional.
• A992: HSLA/aço carbono estrutural especialmente especificado para formas de flange larga laminadas (não aço inoxidável ou aço para ferramentas).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Os dois graus compartilham químicas base semelhantes (baixo carbono, Mn e Si controlados) mas diferem na rigidez especificada e na permissão para microligação. A tabela abaixo mostra os limites padrão típicos ou especificações características comumente referenciadas em documentos da ASTM e práticas de usina. Os limites exatos variam com a forma do produto e a especificação de compra; consulte o padrão ou os certificados da usina para valores precisos.

Elemento	A572 Grau 50 (limites típicos de especificação)	A992 (limites típicos de especificação)
C	≤ 0.23% (máx)	≤ 0.23% (máx)
Mn	≤ 1.35% (máx)	≤ 1.35% (máx)
Si	≤ 0.40% (máx)	≤ 0.40% (máx)
P	≤ 0.035% (máx)	≤ 0.035% (máx)
S	≤ 0.040% (máx)	≤ 0.045% (máx, frequentemente mais rigoroso na prática)
Cr	Não especificado (residual)	Não especificado (residual)
Ni	Não especificado (residual)	Não especificado (residual)
Mo	Não especificado (residual)	Não especificado (residual)
V	Pode estar presente como microliga (traço)	Pode estar presente como microliga (traço)
Nb (Cb)	Pode estar presente em variantes microligadas	Tipicamente limitado a residuais (depende da usina)
Ti	Normalmente não especificado	Normalmente não especificado
B	Não especificado	Não especificado
N	Níveis residuais controlados	Níveis residuais controlados

Notas: - Ambos os padrões enfatizam baixo carbono e Mn/Si controlados para equilibrar resistência e soldabilidade. - Os graus de usina A572 Gr50 frequentemente empregam microligação (Nb, V, Ti) e estratégias de laminação termo-mecânica para alcançar 50 ksi de limite de escoamento com boa tenacidade—isso é comum para placas usadas em aplicações de ponte. - A química do A992 é rigorosa para a produção de flanges largas laminadas e pode ter restrições projetadas para limitar a dureza e garantir um comportamento de fratura dúctil nas seções das vigas.

Como a liga afeta o desempenho: - O carbono e o manganês aumentam a resistência/dureza, mas reduzem a soldabilidade e aumentam o equivalente de carbono. - Elementos de microligação (Nb, V, Ti) proporcionam endurecimento por precipitação e refino de grão, melhorando a resistência sem grandes aumentos no carbono. - O silício é usado como desoxidante e aumenta ligeiramente a resistência. - O enxofre e o fósforo são limitados para preservar a tenacidade e minimizar a segregação.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas para ambos os graus são principalmente ferrita–pearlita ou ferrita com constituintes bainíticos, dependendo do processamento termo-mecânico.

• A572 Gr50:
• Frequentemente produzido usando laminação controlada e resfriamento acelerado ou microligação para produzir ferrita de grão fino e precipitados de microliga dispersos (carbetos ou carbonitratos de Nb/V/Ti).
• Os precipitados de microliga aumentam a resistência ao escoamento por endurecimento por precipitação e restringindo o crescimento de grão.

• Tratamento térmico: geralmente fornecido como laminado ou normalizado em vez de temperado e revenido. O calor localizado (HAZ de solda) pode formar microestruturas mais finas ou mais grossas dependendo dos ciclos térmicos; graus microligados podem mostrar maior dureza localmente.

• A992:

• Produzido para propriedades consistentes em formas laminadas, com um equilíbrio de regiões de ferrita e bainita temperada dependendo das condições de laminação.
• O controle do processo visa uma tenacidade e ductilidade previsíveis em flanges e almas de vigas.
• Tratamento térmico: laminado; não destinado a temperar e revenido. Assim como A572, a soldagem introduz mudanças na microestrutura do HAZ, mas o design de menor dureza reduz o risco de formação de martensita quebradiça.

Efeito do pós-processamento: - Ciclos de normalização/refino podem melhorar a tenacidade para ambos, mas não são comumente especificados para vigas laminadas. - O tratamento de têmpera e revenido não é típico para esses graus estruturais; tais tratamentos produziriam ligas de maior resistência e estão fora das designações típicas da ASTM. - O processamento controlado termo-mecânico (TMCP) usado pelas usinas pode produzir um equilíbrio superior de resistência–tenacidade sem grandes adições de liga.

4. Propriedades Mecânicas

A tabela a seguir resume as faixas típicas de propriedades mecânicas para a prática estrutural. Estas são faixas representativas; consulte relatórios de teste da usina e normas para mínimos garantidos.

Propriedade	A572 Grau 50 (típico)	A992 (típico)
Limite de Escoamento (mín)	50 ksi (345 MPa)	50 ksi (345 MPa)
Resistência à Tração (faixa típica)	≈ 65–80 ksi (450–550 MPa)	≈ 65–85 ksi (450–585 MPa)
Alongamento (típico)	≥ 18% (varia com a espessura)	≥ 18% (varia com a espessura)
Tenacidade ao Impacto (Charpy)	Especificado pelo comprador; boa tenacidade a baixa temperatura em placas microligadas	Frequentemente especificado para formas; controlado para aplicações em edifícios
Dureza	Moderada; HRC típico baixo (adequado para conformação/soldagem)	Semelhante; projetado para evitar dureza excessiva no HAZ

Interpretação: - Ambos os graus fornecem um nível de escoamento de 50 ksi; as resistências à tração se sobrepõem. O envelope de tração do A992 e os controles máximos de relação de escoamento para tração (Y/T) são ajustados para formas estruturais para evitar comportamento quebradiço. - A tenacidade depende do processamento, espessura e requisitos específicos de teste de impacto; ambos podem ser produzidos com boa tenacidade ao impacto para serviço estrutural.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende do teor de carbono, equivalente de carbono (tendência à dureza) e da presença de elementos de microligação.

Fórmulas preditivas úteis (interpretação qualitativa apenas): - Equivalente de carbono do Instituto Internacional de Soldagem: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Equivalente de carbono de soldagem internacional (Pcm): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Pontos qualitativos: - Ambos os graus têm baixo carbono e Mn/Si controlados, resultando em um equivalente de carbono moderado e geralmente boa soldabilidade com procedimentos de soldagem estrutural padrão. - O A992 é intencionalmente restringido para limitar a dureza e controlar a relação de escoamento para tração; isso o torna particularmente amigável à soldagem para seções de flange larga na construção de edifícios. - Placas A572 Gr50 que incorporam microligação (Nb, V) ou que são mais espessas podem apresentar maior dureza no HAZ; pré-aquecimento ou procedimentos de soldagem controlados podem ser necessários para seções espessas ou serviço severo para evitar trincas no HAZ. - Interpretação: use CE e Pcm para avaliar a necessidade de pré-aquecimento, temperatura entre passes e tratamento térmico pós-soldagem caso a caso. Para soldas críticas, siga AWS D1.1 e as especificações de procedimentos de soldagem (WPS) da empresa.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos dois, A572 Gr50 ou A992, é inoxidável; ambos estão sujeitos à corrosão atmosférica e requerem proteção de superfície para exposição a longo prazo.
• Proteções típicas: galvanização a quente, primers ricos em zinco aplicados na oficina, sistemas epóxi/uretano, metalização ou revestimentos protetores especificados por códigos de projeto.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) não é aplicável a aços estruturais de carbono não inoxidáveis: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice se aplica a ligas inoxidáveis e é irrelevante para A572/A992.

Orientação prática: - Para aplicações em pontes e costeiras, especifique revestimentos resistentes à corrosão e considere aços de endurecimento ou sistemas duplex se uma vida útil prolongada sem manutenção for um requisito—A572 Gr50 é comumente usado em superestruturas de pontes com revestimentos protetores.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Corte: plasma, oxicombustível e usinagem de alta velocidade funcionam bem em ambos; o corte térmico pode exigir desbaste de bordas antes da soldagem para remover zonas afetadas pelo calor.
• Dobragem e conformação: ambos os graus são conformáveis, mas são mais fortes que aços carbono comuns; os raios mínimos de dobra e as práticas de conformação devem levar em conta a resistência ao escoamento e a espessura.
• Maquinabilidade: moderada; graus mais fortes podem aumentar o desgaste das ferramentas. Variantes A572 com microligação podem ser ligeiramente mais difíceis para ferramentas de corte.
• Acabamento de superfície e retidão: formas laminadas A992 são produzidas com tolerâncias geométricas otimizadas para fabricação de vigas (retidão, planaridade da flange), reduzindo o processamento secundário para montagem.

8. Aplicações Típicas

A572 Grau 50	A992
Componentes de ponte (vigas, vigas de placa), placas pesadas e fabricados soldados, placas estruturais, aplicações gerais de HSLA	Vigas e colunas de flange larga laminadas para edifícios, estruturas industriais, estruturas de aço de vários andares, formas estruturais padrão
Fabricação pesada que requer placas de alta resistência e boa tenacidade	Produção de formas W e vigas I onde propriedades de seção consistentes e soldabilidade na oficina/campo são críticas

Racional de seleção: - Escolha A572 Gr50 quando precisar de resistência de placa combinada com boa tenacidade para infraestrutura (decks de ponte, vigas de placa) e onde a fabricação de placas domina. - Escolha A992 ao especificar formas de flange larga para estruturas de edifícios onde propriedades de seção previsíveis, ductilidade e soldabilidade em formas laminadas são priorizadas.

9. Custo e Disponibilidade

• Disponibilidade:
• A992 está amplamente disponível na América do Norte para seções de flange larga laminadas porque é a especificação dominante para formas de edifícios.
• A572 Gr50 está amplamente disponível para placas, barras e algumas seções laminadas; é comum em cadeias de suprimento de pontes e estruturas gerais.
• Custo:
• As diferenças de custo de material são tipicamente modestas e dependem das condições de mercado e da forma do produto. Formas laminadas especificadas para A992 podem se beneficiar de economias de escala na produção de vigas e colunas.
• Placas para A572 Gr50 (especialmente placas espessas e microligadas) podem ser mais caras por tonelada devido ao processamento e controle de liga.
• Dica de aquisição: avalie o custo total instalado (material + fabricação + soldagem + revestimentos + cronograma), não apenas o preço bruto por tonelada.

10. Resumo e Recomendação

Critério	A572 Grau 50	A992
Soldabilidade	Boa; pode exigir atenção em placas espessas e microligadas	Muito boa; químicas e controles de Y/T favorecem a soldagem de vigas
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Excelente quando TMCP ou microligado; comumente usado para aço de ponte a baixa temperatura	Otimizados para ductilidade e comportamento previsível em formas de flange larga
Custo / Disponibilidade	Ampla disponibilidade para placas/fabricação; preço varia com espessura/processamento	Ampla disponibilidade para vigas; custo-efetivo para formas laminadas no mercado de construção

Recomendações finais: - Escolha A572 Grau 50 se você estiver especificando fabricados pesados em placas (vigas de ponte, estruturas de placas soldadas) onde alta resistência combinada com boa tenacidade a baixa temperatura é necessária e onde o processo de fabricação é projetado para lidar com potenciais efeitos de microligação. - Escolha A992 se você estiver especificando formas de flange larga laminadas para estruturas de edifícios onde geometria de seção laminada consistente, comportamento controlado de escoamento para tração e excelente soldabilidade na produção e montagem de vigas são prioridades.

Nota final: tanto A572 Gr50 quanto A992 são aços estruturais HSLA robustos e amplamente utilizados. A escolha certa depende da forma do produto (placa vs. formas laminadas), métodos de fabricação, tenacidade de fratura requerida e restrições de soldagem. Sempre verifique os certificados da usina e especifique quaisquer testes de impacto, sistemas de revestimento ou procedimentos de soldagem necessários nos documentos de aquisição.