Q355NH vs Q355B – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Q355NH e Q355B são dois aços estruturais de designação chinesa amplamente utilizados dentro da família Q355. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de produção comumente enfrentam a escolha entre eles ao especificar material de chapa e seção para pontes, estruturas de retenção de pressão, quadros de máquinas pesadas e fabricados soldados. Os principais fatores de decisão incluem trocas entre resistência e tenacidade, soldabilidade e restrições de fabricação, e proteção ao longo do ciclo de vida contra corrosão atmosférica versus menor custo inicial.

Embora ambos sejam aços estruturais de carbono/ligas baixas não inoxidáveis, um eixo prático comum de comparação na seleção de projetos é a durabilidade da superfície em ambientes externos ou industriais. Em outras palavras: nenhum deles é inerentemente um aço inoxidável ou um aço de resistência à intempérie dedicado, portanto, o desempenho contra corrosão atmosférica—impulsionado pela química, microestrutura e proteção da superfície—torna-se um fator decisivo em muitas especificações. Os projetistas, portanto, comparam Q355NH e Q355B não apenas em resistência e tenacidade, mas também em como cada um responde a revestimentos, galvanização ou exposição quando não revestido.

1. Normas e Designações

• Padrão chinês principal: GB/T 1591 (ou seus documentos sucessores) rege os aços estruturais da série Q355. Certificados de usinas locais e padrões de entrega especificam requisitos exatos.
• Designações internacionais equivalentes ou relacionadas: não há um equivalente direto um-para-um para as classes ASTM/ASME; Q355 é frequentemente comparado funcionalmente a aços HSLA como ASTM A572 Grau 50 ou S355 na EN, mas a química exata e os regimes de teste diferem.
• Classificação: tanto Q355NH quanto Q355B são aços estruturais não inoxidáveis, de baixa liga/alta resistência (categoria HSLA). Eles não são aços para ferramentas, aços inoxidáveis ou graus de alta liga resistentes à corrosão.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: presença qualitativa de elementos de liga e impurezas para os dois graus. Os limites exatos da usina dependem do padrão de liberação e da espessura; sempre verifique os certificados de teste da usina.

Explicação: - Ambos os graus são projetados principalmente controlando C e Mn para resistência enquanto limitam P e S como impurezas prejudiciais. Elementos de microligação (Nb, V, Ti) são frequentemente usados em variantes Q355 para refinar o grão, aumentar a resistência e manter a tenacidade sem grandes aumentos de carbono. - Quaisquer adições intencionais para melhorar a resistência à corrosão atmosférica (por exemplo, pequenas adições de Cu, P ou Cr usadas em aços de resistência à intempérie) não são intrínsecas à designação base Q355 e devem ser confirmadas no certificado da usina. Na prática, a resistência à corrosão atmosférica depende muito mais de revestimentos protetores e de ligas especificamente designadas para serviço à intempérie do que da química padrão Q355.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestrutura típica como laminada: ambos os graus são entregues como chapas laminadas a quente com uma matriz de ferrita–pearlita. A proporção relativa de ferrita e pearlite e a presença de carbonetos finos ou precipitados de microligação determinam a resistência e a tenacidade.
• Q355B: produzido para uso estrutural geral com um equilíbrio de resistência e ductilidade. A microligação pode ser mínima; controle de tamanho de grão e inclusão são alavancas típicas de fabricação.
• Q355NH: os modificadores “N” e “H” comumente indicam requisitos de tenacidade a baixa temperatura normalizados e aprimorados na nomenclatura relacionada à classe Q. A normalização (resfriamento ao ar a partir da faixa de transformação) refina o tamanho do grão, produzindo microestruturas de ferrita–pearlita mais finas e propriedades mais uniformes através da espessura.
• Resposta ao tratamento térmico:
• A normalização tende a refinar o grão e melhorar a tenacidade ao impacto e a homogeneidade; isso é típico para aços designados NH.
• O resfriamento e o revenido não são a rota de processamento normal para chapas da classe Q355 (estes não são aços resfriados e revenidos), embora o tratamento térmico local após a soldagem ou para componentes especiais seja possível.
• Processamento controlado termomecanicamente (TMCP) pode ser usado para obter maior resistência e microestrutura mais fina sem normalização adicional.
• Efeito prático: variantes Q355NH processadas com controles de tratamento térmico e tamanho de grão mais rigorosos geralmente mostram tenacidade melhorada (especialmente em temperaturas mais baixas) e propriedades mais consistentes através da espessura do que Q355B processado com cronogramas padrão de laminação e resfriamento.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: expectativas típicas de propriedades qualitativas e comumente citadas. Valores e temperaturas de teste dependem da espessura e do padrão específico: verifique os certificados de teste da usina para valores críticos do projeto.

Interpretação: - Ambos os graus são projetados em torno de uma classe de escoamento de ~355 MPa. A principal distinção mecânica é a tenacidade em temperaturas mais baixas e a homogeneidade através da espessura—Q355NH é tipicamente especificado quando uma tenacidade ao impacto melhorada (por exemplo, a −20 °C ou inferior) e processamento normalizado são desejados. - Q355B é uma classe estrutural convencional adequada onde a tenacidade a baixa temperatura não é um requisito controlador.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende do teor de carbono, equivalente de carbono (tendência de endurecimento) e presença de elementos de microligação. Dois índices comumente usados:

• Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

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

Interpretação qualitativa para Q355B vs Q355NH: - Ambos os graus são considerados razoavelmente soldáveis para procedimentos de soldagem estrutural padrão ao seguir o controle de pré-aquecimento/interpasso apropriado para a espessura. Carbono de baixo a moderado e Mn controlado mantêm os equivalentes de carbono em uma faixa favorável para consumíveis de soldagem comuns. - Se Q355NH incluir microligação deliberada ou se for entregue normalizado, sua propensão para endurecimento da HAZ pode diferir ligeiramente de Q355B. A microestrutura normalizada pode reduzir o amolecimento da HAZ e melhorar a tenacidade, o que muitas vezes torna o comportamento pós-soldagem mais favorável. - Orientação prática: sempre calcule o equivalente de carbono relevante para o lote e a espessura, siga as recomendações dos fabricantes de metal de adição e use controles de pré-aquecimento/interpasso e PWHT apenas quando cálculos ou experiência indicarem risco de trincas a frio ou tenacidade comprometida.

6. Corrosão e Proteção da Superfície

• Tanto Q355NH quanto Q355B são aços não inoxidáveis; eles não formam filmes passivos protetores como aços inoxidáveis austeníticos ou duplex. A corrosão atmosférica nativa (ferrugem) ocorrerá a menos que protegida.
• Estratégias de proteção típicas: galvanização (imersão a quente ou eletro), especificação de sistemas de tinta protetora, revestimentos poliméricos ou o uso de ânodos sacrificiais em ambientes marinhos.
• Quando índices de resistência à corrosão são relevantes (para graus inoxidáveis), o Número Equivalente de Resistência à Perfuração (PREN) é usado: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Esse índice não se aplica aos aços Q355 porque Cr, Mo e N não estão presentes em níveis protetores.
• Nota importante: algumas usinas podem fabricar variantes com pequenas adições de cobre ou fósforo para melhorar a resistência atmosférica a curto prazo; tais variantes não são padrão Q355B/Q355NH e devem ser explicitamente especificadas e certificadas. Para serviço externo ao ar livre a longo prazo em atmosferas industriais ou costeiras, selecione um aço de resistência à intempérie dedicado ou aplique um sistema de mitigação apropriado.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Conformação e dobra: ambos os graus são prontamente conformáveis a frio nas faixas de espessura de chapa normais pretendidas pelo padrão. Q355NH pode permitir raios de dobra ligeiramente mais apertados ou um retorno mais consistente devido à estrutura de grão normalizada.
• Usinabilidade: ambos são aços típicos de carbono/HSLA; a usinabilidade é média. A microligação e a maior resistência podem reduzir ligeiramente a vida útil da ferramenta em comparação com aços de baixo carbono.
• Preparação e acabamento da superfície: ambos aceitam tratamentos de superfície padrão—jato de areia, primer, galvanização e pintura. Para aplicações críticas cosméticas ou sensíveis à corrosão, a limpeza da superfície e o pré-tratamento (por exemplo, jato de areia para padrões Sa especificados) são essenciais.

8. Aplicações Típicas

Tabela de duas colunas listando usos típicos e justificativa de seleção.

Justificativa de seleção: - Escolha Q355B para uso estrutural padrão e onde a tenacidade a baixa temperatura não é priorizada e o custo é um fator significativo. - Escolha Q355NH quando as especificações do projeto exigirem entregas normalizadas, tenacidade a baixa temperatura melhorada ou controle mais rigoroso das propriedades através da espessura.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo: Q355B é tipicamente a opção de menor custo porque sua rota de produção e requisitos de teste são mais padrão. As entregas de Q355NH podem ter preços mais altos se exigirem normalização, testes de impacto adicionais a baixas temperaturas ou controle químico mais rigoroso.
• Disponibilidade por forma de produto: ambos os graus estão comumente disponíveis como chapa laminada a quente, seções de flange largo e tubos soldados—mas a disponibilidade varia por região e backlog da usina. Chapas normalizadas com química especial ou certificada (Q355NH) podem ter prazos de entrega mais longos; confirme a disponibilidade cedo na aquisição.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (comparação qualitativa de alto nível).

Recomendações: - Escolha Q355B se: seu projeto requer um aço estrutural econômico, comumente disponível, com resistência padrão (≈355 MPa de escoamento), onde temperaturas ambientes e requisitos de tenacidade estão dentro das faixas normais civis/estruturais e uma vida útil sem revestimento não é uma preocupação primária. - Escolha Q355NH se: a especificação exigir tenacidade ao impacto a baixa temperatura melhorada, processamento normalizado ou controle mais rigoroso das propriedades através da espessura (para chapas grossas ou fabricados soldados pesados), ou quando códigos de projeto chamarem explicitamente a variante NH para componentes críticos soldados ou de serviço a frio.

Notas práticas finais: - Nenhum dos graus é um material inoxidável ou dedicado à resistência à intempérie; se resistência à corrosão atmosférica a longo prazo for necessária sem revestimentos, especifique um aço de resistência à intempérie ou liga inoxidável, ou projete para sistemas de proteção robustos (galvanização, pintura em múltiplas camadas). - Sempre verifique os certificados de teste da usina para química, histórico de tratamento térmico, valores de teste mecânico e temperaturas de teste de impacto antes da aceitação. Para estruturas soldadas, calcule o equivalente de carbono apropriado e siga procedimentos de soldagem qualificados e controles de pré-aquecimento/interpasso conforme indicado por cálculos e experiência.