NM400 vs NM360 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

NM360 e NM400 são dois aços resistentes ao desgaste, tratados por têmpera e revenido, amplamente utilizados em aplicações onde a resistência à abrasão é um requisito primário. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura comumente enfrentam um dilema de seleção entre essas classificações: trocando maior dureza e vida útil contra soldabilidade, conformabilidade e custo. Os contextos típicos de decisão incluem a escolha de uma classificação para peças de desgaste em mineração e pedreiras (onde a máxima resistência à abrasão é necessária) versus a seleção de material para aplicações onde a fabricação e a tenacidade ao impacto são mais importantes do que a dureza absoluta.

A principal distinção prática entre as duas classificações é que o NM400 é especificado para fornecer maior dureza e resistência ao desgaste do que o NM360. Essa diferença é alcançada principalmente através de um modesto aumento no carbono e/ou liga e através de um controle mais rigoroso do processamento termomecânico e do tratamento térmico. As compensações resultantes impulsionam as comparações comuns feitas durante o design e a aquisição.

1. Normas e Designações

• Normas nacionais e internacionais comuns onde você encontrará aços resistentes ao desgaste e equivalentes:
• GB (China): NM360, NM400 são designações chinesas comumente usadas nas normas GB/T para aços resistentes ao desgaste.
• EN (Europa): Frequentemente comparados a aços resistentes à abrasão designados pela EN (por exemplo, equivalentes AR/Hardox), embora o mapeamento direto um-para-um exija verificação da química e dureza.
• JIS (Japão): Possui suas próprias designações de aços resistentes à abrasão.
• ASTM/ASME (EUA): Sem nomes diretos da série NM; equivalentes típicos são designados por dureza ou grau funcional (por exemplo, AR400).
• Classificação: Tanto NM360 quanto NM400 são aços de carbono de alta resistência e baixa liga (HSLA) resistentes à abrasão produzidos por têmpera e revenido (aços de carbono/baixa liga tratados por têmpera e revenido), não aços inoxidáveis ou aços para ferramentas.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A tabela a seguir resume os elementos de foco usuais para aços resistentes à abrasão do tipo NM. Em vez de valores numéricos de fonte única (que variam por produtor e norma), a tabela utiliza anotações de presença qualitativa ou nível relativo que refletem a prática típica dos fornecedores.

Como a liga afeta o desempenho - Capacidade de endurecimento & resistência: Elementos como C, Mn, Cr, Mo e pequenas adições de B/Nb/V aumentam a capacidade do aço de formar martensita/bainita na têmpera, aumentando assim a dureza e a resistência à tração. - Tenacidade: Baixos níveis de impurezas (P, S) e cuidadosas adições de microligações (Nb, V, Ti) mais tratamento térmico otimizado preservam a tenacidade ao impacto. - Corrosão: Estes são aços não inoxidáveis; a liga aqui não é focada na resistência à corrosão.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas iniciais típicas para aços do tipo NM após laminação a quente são ferrita–pearlita ou bainítica-ferrítica, dependendo da composição e da taxa de resfriamento. As propriedades finais são produzidas por têmpera e revenido controlados ou processamento termomecânico controlado (TMCP).

• NM360: Projetado para alcançar um equilíbrio entre dureza e tenacidade. Após a têmpera e o revenido, a microestrutura geralmente contém martensita revenida e/ou bainita inferior com dispersões finas de carbonetos. O menor teor de carbono e liga em comparação ao NM400 produzem uma ductilidade retida ligeiramente maior e, geralmente, uma resposta de revenido mais fácil.
• NM400: Tem como alvo uma microestrutura mais dura e resistente ao desgaste—tipicamente martensita revenida com maior densidade de discordâncias e precipitação de carbonetos mais fina. O maior teor de carbono e a liga controlada ou microligação aumentam a capacidade de endurecimento, permitindo maior dureza para uma determinada espessura após a têmpera e o revenido ou TMCP.

Efeitos do tratamento térmico - Normalização: Refina o grão e aumenta ligeiramente a resistência e a dureza, mas é insuficiente sozinha para alcançar a dureza de desgaste alvo—geralmente seguida por têmpera & revenido para ambas as classificações. - Têmpera & Revenido: Produz a combinação desejada de dureza e tenacidade. O aumento da temperatura de revenido reduz a dureza, mas melhora a tenacidade. - Tratamento termomecânico (TMCP): Pode produzir microestruturas bainíticas/martensíticas de grão fino com excelente tenacidade em alta dureza, particularmente importante para placas mais grossas para evitar zonas duras excessivas.

4. Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas do NM360 e do NM400 são diferenciadas principalmente pela meta de dureza. A dureza é frequentemente a métrica de desempenho especificada porque a vida útil de desgaste correlaciona-se fortemente com a dureza em muitas condições abrasivas.

Interpretação - NM400 é intencionalmente mais forte e mais duro que NM360, proporcionando melhor resistência ao desgaste abrasivo em detrimento de alguma ductilidade e potencialmente menor tenacidade ao impacto se não processado com cuidado. - A magnitude da compensação depende da espessura, tratamento térmico e composição química exata; TMCP moderno e microligação podem reduzir essas compensações.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é governada principalmente pelo teor de carbono, liga e capacidade de endurecimento. Teores mais altos de carbono e liga aumentam o risco de trincas a frio e requerem controles de pré-aquecimento e interpasso mais rigorosos.

Métricas úteis de equivalente de carbono: - Equivalente de carbono IIW (indicador qualitativo de soldabilidade): $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ - Fórmula Pcm do Instituto Internacional de Soldagem (para orientação de pré-aquecimento): $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$

Interpretação qualitativa - NM400, com seu maior teor nominal de carbono/ligação e alvo de dureza, geralmente terá um $CE_{IIW}$ e um $P_{cm}$ mais altos do que NM360, indicando procedimentos de soldagem mais restritivos (pré-aquecimento mais alto, resfriamento interpasso mais lento, uso de consumíveis de baixo hidrogênio). - Medidas de mitigação: temperaturas de pré-aquecimento e interpasso controladas, metais de enchimento correspondentes ou superdimensionados com tenacidade adequada, tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) quando necessário, e controle rigoroso da umidade para limitar o hidrogênio difusível. - Para fabricação pesada, os procedimentos de soldagem devem ser qualificados para a espessura da chapa e a classificação para evitar endurecimento da HAZ e suscetibilidade a trincas a frio.

6. Corrosão e Proteção da Superfície

• Não inoxidável: Tanto NM360 quanto NM400 são aços de carbono/baixa liga não inoxidáveis. Eles não são projetados para resistência à corrosão.
• Opções de proteção da superfície: galvanização (imersão a quente ou pré-revestida), tintas protetoras, revestimentos em pó e revestimentos sacrificial. Observe que a galvanização ou revestimentos térmicos intensos podem afetar a dureza da superfície ou introduzir tensões localizadas; considere a compatibilidade do processo de revestimento com a dureza final e os requisitos de desgaste.
• PREN: O número equivalente de resistência à corrosão por pite, $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ não é aplicável para essas classificações não inoxidáveis; a proteção contra corrosão deve ser tratada pela seleção de revestimentos e estratégias de proteção catódica conforme apropriado.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Usinabilidade: NM400 é mais difícil de usinar do que NM360 devido à maior dureza e resistência; o desgaste da ferramenta é aumentado. Use ferramentas de carboneto, reduza as taxas de avanço e otimize os parâmetros de corte. A pré-usinagem antes do tratamento térmico final pode ser vantajosa.
• Conformabilidade: A conformação a frio é limitada para ambas as classificações em comparação com aços de baixo carbono; NM360 oferece melhor capacidade de dobra do que NM400. Onde a conformação complexa é necessária, forme em condição mais macia antes da têmpera & revenido final ou use caminhos térmicos/mecânicos que melhorem a conformabilidade.
• União & montagem: O fixação mecânica é comum em aplicações onde a soldagem poderia prejudicar o desempenho local de desgaste; considere montagens parafusadas com peças de desgaste revestidas para substituição.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção - Escolha NM360 quando resistência à abrasão moderada, melhor ductilidade/conformabilidade e soldagem mais fácil forem prioridades ou quando as peças forem mais finas e as cargas de impacto moderadas. - Escolha NM400 onde a extensão da vida sob desgaste abrasivo severo justifica custos mais altos de material e processamento e onde os métodos de fabricação podem acomodar controles de soldagem/conformação mais rigorosos.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: NM400 é geralmente mais caro por quilograma do que NM360 devido a alvos de liga/dureza mais altos e processamento mais rigoroso. O custo real depende do fornecedor, espessura da chapa e consistência do tratamento térmico.
• Disponibilidade: Ambas as classificações estão comumente disponíveis em forma de chapa de grandes produtores de aço; no entanto, chapas de dureza muito alta em grandes espessuras podem ter prazos de entrega mais longos ou estoque limitado. NM360 pode ser mais prontamente estocado em uma gama mais ampla de espessuras e dimensões.

10. Resumo e Recomendação

Tabela resumo

Recomendação - Escolha NM400 se você precisar de máxima resistência ao desgaste abrasivo e maior vida útil em serviço severo (por exemplo, escavação de rochas, britagem primária, componentes pesados de mineração) e puder acomodar procedimentos de soldagem/conformação mais restritivos e maior custo de material. - Escolha NM360 se você precisar de um equilíbrio entre resistência à abrasão com melhor soldabilidade, conformabilidade e menor custo inicial—adequado para transportadores, corpos de caminhões, calhas e peças de desgaste moderado.

Nota final Ao especificar qualquer uma das classificações, solicite certificados de moinho do fornecedor detalhando a composição química e a dureza, exija qualificação do procedimento de soldagem (PQR/WPS) para a espessura e condições de serviço pretendidas, e considere projetar peças de desgaste para substituição a fim de otimizar o custo do ciclo de vida.