NM550 vs HARDOX550 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

NM550 e HARDOX550 são duas classes de aço resistentes ao desgaste amplamente comparadas, utilizadas nas indústrias de mineração, pedreiras, equipamentos pesados, movimentação de terra e manuseio de materiais. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura comumente escolhem entre elas ao especificar placas de desgaste ou componentes estruturais expostos a serviços abrasivos. Os contextos típicos de decisão incluem equilibrar a vida útil do desgaste em relação ao custo de compra, otimizar a soldabilidade e a fabricabilidade em relação à dureza e tenacidade entregues, e escolher entre cadeias de suprimento certificadas proprietárias versus alternativas disponíveis localmente.

A principal distinção entre os dois reside em como sua química, processamento e controle de qualidade são combinados para fornecer dureza, tenacidade e desempenho previsível na faixa alta da classe de dureza 550. HARDOX550 é um produto comercial, temperado e revenido, proprietário, com processamento rigorosamente controlado para alcançar uma combinação consistente de alta dureza e tenacidade verificada; NM550 é uma designação de grau de mercado não proprietário utilizada em certas regiões e representa aços fabricados para atender a um alvo de dureza da classe 550, mas com práticas de liga e produção mais variáveis. É por isso que eles são comumente comparados: ambos visam o mesmo nível nominal de dureza, mas oferecem garantias diferentes sobre a uniformidade microestrutural, tenacidade e propriedades certificadas.

1. Normas e Designações

• As principais normas e sistemas internacionais relevantes ao especificar aços de desgaste incluem: ASTM/ASME, EN (Normas Europeias), JIS (Normas Industriais Japonesas) e GB (normas nacionais chinesas). Além disso, marcas de moinho proprietárias (por exemplo, HARDOX da SSAB) têm seus próprios sistemas de qualidade e condições de entrega.
• Classificação por família de aço:
• NM550: Tipicamente categorizado como um aço resistente ao desgaste de alta dureza dentro da categoria geral de aços de alta resistência de baixo teor de liga (HSLA) / aços de desgaste. É frequentemente identificado por normas regionais e especificações comerciais em vez de uma única norma internacional.
• HARDOX550: Um aço resistente ao desgaste temperado e revenido com marca fornecido pela SSAB. É um aço de desgaste com propriedades projetadas e garantidas pelo fabricante; tecnicamente é um aço estrutural ligado e tratado termicamente destinado a aplicações abrasivas exigentes.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A liga exata desses aços pode variar de acordo com o produtor. Em vez de valores numéricos específicos, a tabela abaixo resume os papéis típicos e a presença relativa de elementos comuns em aços resistentes ao desgaste da classe de dureza 550.

Como a liga afeta o desempenho: - Carbono e elementos de liga (Cr, Mo, Mn, etc.) aumentam a endurecibilidade e possibilitam alcançar uma alta dureza após o tratamento térmico, mas um maior teor de carbono e liga tende a reduzir a soldabilidade e pode prejudicar a tenacidade ao impacto se não equilibrado. - Elementos de microaliagem (V, Nb) são usados para refinar o tamanho do grão de austenita anterior e aumentar a tenacidade sem grandes aumentos de carbono. - Produtos proprietários (por exemplo, HARDOX) geralmente controlam elementos de traço e a qualidade de inclusão de forma mais rigorosa, proporcionando tenacidade e desempenho à fadiga mais previsíveis.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestrutura sob processamento padrão: - Ambas as classes são produzidas por rotas de resfriamento e revenido ou por processamento termo-mecânico seguido de resfriamento controlado e revenido. O objetivo é uma microestrutura martensítica ou bainítica-martensítica revenida que forneça alta dureza com tenacidade utilizável. - HARDOX550: Fabricado para um ciclo de tratamento térmico proprietário que produz uma martensita revenida muito uniforme com austenita retida controlada e baixo teor de inclusões. O processo é otimizado para propriedades consistentes em toda a espessura. - NM550: Pode ser produzido por vários moinhos com controle de processo variável. A microestrutura típica visada é martensita/bainita revenida; no entanto, a uniformidade (em toda a espessura e de chapa para chapa) pode ser menos rigorosamente garantida entre os fornecedores.

Efeito de tratamentos térmicos adicionais: - Normalização: Pode refinar o tamanho do grão e homogeneizar a microestrutura, mas raramente é usado como a etapa final para placas de desgaste da classe 550; mais comum em pré-tratamentos de chapas. - Resfriamento e revenido: A principal rota industrial para ambos; o resfriamento estabelece martensita dura, o revenido reduz a fragilidade e ajusta a tenacidade. - Processamento termo-mecânico controlado (TMCP): Usado para produzir microestruturas mais finas com menores equivalentes de carbono e tenacidade melhorada para uma dureza dada. Aços proprietários frequentemente usam TMCP para melhorar o equilíbrio entre resistência e tenacidade.

4. Propriedades Mecânicas

Em vez de apresentar reivindicações numéricas absolutas (que dependem do fornecedor, espessura e processamento), a tabela comparativa a seguir fornece descritores típicos e relevantes para a indústria para engenheiros selecionando entre as duas classes.

Qual é mais forte, mais resistente ou mais dúctil, e por quê: - Ambos visam dureza nominal semelhante (a classe "550"). A resistência e a dureza são comparáveis no sentido nominal, mas o HARDOX550 é tipicamente fornecido com controle mais rigoroso da tenacidade e das propriedades em toda a espessura, portanto, sua combinação de resistência e resistência ao impacto é geralmente mais previsível para aplicações críticas. O NM550 pode fornecer dureza semelhante, mas pode apresentar maior variabilidade em tenacidade e ductilidade, dependendo da qualidade do fornecedor e da espessura da chapa.

5. Soldabilidade

Considerações sobre soldabilidade giram em torno do teor de carbono, liga para endurecibilidade e presença de microaliagem. Orientação prática: - Os equivalentes de carbono fornecem uma indicação de primeira ordem das necessidades de pré-aquecimento e tratamento térmico pós-solda (PWHT). As fórmulas comuns usadas são: - $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - Interpretação (qualitativa): - Um maior $CE_{IIW}$ ou $P_{cm}$ calculado indica um aumento do risco de zonas afetadas pelo calor duras e frágeis e a necessidade de pré-aquecimento controlado, temperatura entre passes e possivelmente PWHT ou consumíveis compatíveis. - Fabricantes de HARDOX550 geralmente fornecem diretrizes de soldagem, consumíveis recomendados e procedimentos qualificados; eles também publicam espessuras limitantes e recomendações de pré-aquecimento. Como o HARDOX550 pode ter maior endurecibilidade devido às escolhas de liga, o controle cuidadoso do procedimento de soldagem é importante. - A soldabilidade do NM550 depende de seu equivalente de carbono; algumas placas de NM550 podem ser soldadas com práticas padrão e mínimo pré-aquecimento se o CE for moderado, enquanto outras requerem pré-aquecimento e resfriamento controlado para evitar trincas. - Dicas práticas: - Sempre consulte as recomendações de soldagem do moinho e realize a qualificação do procedimento quando houver dúvidas. - Use eletrodos/preenchimentos de baixo hidrogênio e controle a temperatura entre passes. - Considere embutir ou usinar para remover camadas de superfície dura se o corte térmico introduzir dureza excessiva.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Tanto NM550 quanto HARDOX550 são aços de desgaste não inoxidáveis; a resistência à corrosão intrínseca é limitada e não deve ser confiada para resistência atmosférica ou química.
• Mitigação típica da corrosão:
• Revestimentos protetores: sistemas de pintura, primers epóxi, camadas superiores de poliuretano para ambientes atmosféricos.
• Galvanização: possível para certos componentes fabricados, mas pode exigir controles de processo especiais devido à alta dureza e potencial distorção.
• Reservas de corrosão: usando camadas sacrificiais ou reservas de design onde o desgaste do revestimento é esperado.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) é relevante apenas para materiais inoxidáveis com conteúdo apreciável de Mo e N e não se aplica a aços de desgaste não inoxidáveis. Para referência:
• $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Em resumo, para ambas as classes, planeje a proteção da superfície em serviços corrosivos; eles não são substitutos para aços inoxidáveis.

7. Fabricação, Usinabilidade e Formabilidade

• Corte: Corte a plasma, oxi-combustível e a laser são comumente usados. Aços de solda de alta dureza podem formar camadas de recast duras ou zonas afetadas pelo calor—usinagem ou moagem pós-corte podem ser necessárias.
• Dobra/formação: Com dureza da classe 550, a formação a frio é limitada; dobrar grandes deformações geralmente não é recomendado sem ferramentas especializadas ou pré-aquecimento local. A formação é mais direta em chapas de partida mais macias ou utilizando técnicas de formação incremental.
• Usinabilidade: Ambas as classes são mais difíceis de usinar do que aços macios. Use ferramentas de metal duro, taxas de avanço reduzidas e parâmetros de corte controlados. Reservas de usinagem são frequentemente especificadas para remover superfícies endurecidas.
• Acabamento: Moagem e jateamento são comuns. Placas de desgaste podem exigir nivelamento ou plainagem para tolerâncias de planicidade apertadas—isso é influenciado pela dureza e uniformidade da espessura.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: - Escolha placas com base na carga abrasiva, severidade do impacto, geometria do componente, vida útil necessária e reparabilidade. Se o desgaste for dominante e o serviço não for severo ao impacto, uma solução NM550 de um fornecedor respeitável pode ser econômica. Se o serviço incluir impacto, carga de borda ou considerações críticas de segurança/operacionais, uma solução HARDOX550 com tenacidade comprovada e suporte do fornecedor é tipicamente preferível.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo: Aços de marca proprietária (HARDOX550) geralmente têm um preço premium devido a P&D, certificação e cadeias de suprimento globais. NM550, sendo um grau regional não proprietário, pode ser menos caro em um preço de compra inicial.
• Disponibilidade por forma: Ambos estão disponíveis na forma de chapa; HARDOX550 está amplamente disponível na Europa, Américas e outros mercados através da distribuição da SSAB, frequentemente com suporte técnico completo. A disponibilidade de NM550 é forte em regiões onde moinhos locais produzem aços de desgaste da série NM; os prazos de entrega e as tolerâncias de espessura/dureza consistentes podem variar de acordo com o fornecedor.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa)

Conclusão e orientação de seleção: - Escolha NM550 se: - Você precisar de uma placa de desgaste de dureza classe 550 e estiver trabalhando dentro de um orçamento sensível ao custo com acesso a moinhos regionais respeitáveis. - A aplicação for principalmente desgaste abrasivo com impacto de alta energia limitado ou desempenho crítico de segurança; e você puder aceitar alguma variabilidade e realizar a qualificação do fornecedor. - Você tiver capacidades de soldagem/fabricação para gerenciar o equivalente de carbono e os requisitos de pré-aquecimento quando necessário.

• Escolha HARDOX550 se:
• Você precisar de propriedades mecânicas garantidas e documentadas (tenacidade em toda a espessura, dureza e comportamento à fadiga) e suporte técnico respaldado pelo fornecedor.
• O componente for exposto a impacto severo, carga de borda ou serviço crítico onde desempenho previsível e rastreabilidade são importantes.
• Você preferir a garantia de qualidade de processamento proprietário—mesmo a um preço de compra mais alto—porque as consequências de tempo de inatividade ou falha são custosas.

Nota final: Para qualquer aplicação crítica, solicite certificados do moinho, resultados de testes de tenacidade relevantes para a temperatura e espessura de serviço esperadas, e diretrizes de soldagem. Realize testes de campo onde for viável e qualifique fornecedores e procedimentos para alinhar o desempenho entregue da classe selecionada com os requisitos de projeto.