SGCD1 vs SGCD2 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

SGCD1 e SGCD2 são aços de baixo carbono intimamente relacionados, comumente especificados para operações de conformação, estampagem e acabamento a frio nos setores automotivo, de eletrodomésticos e de engenharia leve. Engenheiros e profissionais de compras que escolhem entre eles ponderam trade-offs como conformabilidade versus resistência, soldabilidade versus capacidade de tratamento térmico pós-conformação e custo unitário versus disponibilidade.

A principal distinção operacional entre os dois graus reside em seu desempenho de conformação pretendido: um grau é otimizado para maior ductilidade em conformação a frio e consistência na desenformação de chapas/fitas, enquanto o outro sacrifica alguma facilidade de conformação para obter maior resistência e melhor endurecimento. Como esses graus são usados de forma intercambiável em muitos ambientes de fabricação, uma comparação cuidadosa de composição, resposta da microestrutura, propriedades mecânicas e considerações de fabricação é essencial para a seleção correta.

1. Normas e Designações

• Principais normas e famílias relevantes para aços do tipo SGCD:
• ASTM/ASME (designações AISI/SAE para aços carbono e de baixo liga)
• EN (categorias europeias EN 10025/EN 10130 para aços laminados a frio e graus estruturais)
• JIS (Normas Industriais Japonesas para aços laminados a frio e de conformação profunda)
• GB (normas nacionais chinesas incluindo categorias de chapas e fitas laminadas a frio)
• Classificação: SGCD1 e SGCD2 são melhor categorizados como aços de baixo carbono, de conformação a frio dentro da família carbono-manganês (não inoxidáveis, não aços para ferramentas e geralmente não HSLA pela definição moderna). Eles são destinados principalmente para conformação e fabricação, em vez de serviços em alta temperatura ou aplicações estruturais pesadas.
• Nota: Esquemas de designação variam por região e usina; equivalentes comparáveis nos catálogos ASTM/EN/GB/JIS devem ser confirmados por certificados de química e propriedades mecânicas.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Os dois graus são formulados para equilibrar baixo carbono para ductilidade e manganês/silício suficientes (e ocasional microligação) para fornecer resistência e estabilidade de processo. Os limites reais variam por fornecedor e norma regional; a tabela a seguir lista intervalos representativos e típicos. Sempre confirme a composição a partir do certificado de teste da usina para cálculos de design.

Explicação: - SGCD1 normalmente visa a extremidade inferior de carbono e ligações para maximizar a conformabilidade a frio e minimizar o endurecimento. Menor C e Mn controlado reduzem o risco de fraturas por cisalhamento induzidas pela conformação e afinamento. - SGCD2 aceita carbono e ligações (ou adições de microligação) modestamente mais altos para aumentar a resistência de escoamento/tensão e a resposta ao tratamento térmico ou têmpera. Essas mudanças aumentam o endurecimento e podem reduzir ligeiramente a conformabilidade. - Adições de traço de Cr, Ni ou V são às vezes usadas em variantes SGCD2 para ajustar resistência, tenacidade e resposta à têmpera sem entrar no domínio do aço de liga.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestruturas típicas após processamento padrão:
• SGCD1: Matriz predominantemente ferrítica com ilhas de perlita fina quando o carbono se aproxima de valores mais altos na faixa do grau. O refino de grão e o controle de inclusão limpa são enfatizados para melhorar a elasticidade e a expansão de furos.
• SGCD2: Estrutura de ferrita-perlita com uma fração maior de perlita ou bainita temperada (se processamento termomecânico ou tratamento térmico for aplicado) dependendo do teor de liga e da taxa de resfriamento.
• Efeitos do tratamento térmico:
• Normalização: Promove uma distribuição uniforme de ferrita-perlita. SGCD2, com teor de liga ligeiramente mais alto, mostrará endurecimento modestamente mais alto após normalização.
• Resfriamento e têmpera: Não é tipicamente aplicado ao SGCD1 porque negaria as vantagens de conformação. Variantes SGCD2 com microligação podem ser endurecidas/temperadas para aumentar a resistência para componentes de suporte de carga.
• Processamento termomecânico (TMP): Ambos os graus se beneficiam de cronogramas de laminação e enrolamento controlados. TMP pode refinar o tamanho do grão, melhorando um equilíbrio de resistência e ductilidade—útil para SGCD2 quando maior resistência sem sacrificar toda a conformabilidade é necessária.

4. Propriedades Mecânicas

A tabela a seguir fornece intervalos representativos de propriedades mecânicas para formas de produto típicas (chapas ou fitas laminadas a frio). Verifique os valores exatos com a especificação do produto e testes.

Interpretação: - SGCD2 tende a mostrar maiores resistências à tração e escoamento em detrimento da ductilidade e conformabilidade devido ao maior carbono/ligação e possíveis adições de microligação. - SGCD1 enfatiza o alongamento e a conformabilidade de estiramento, proporcionando melhor expansão de furos e resistência à fratura em operações de estampagem severas. - A tenacidade ao impacto depende da limpeza, espessura e processamento; com processamento equivalente, SGCD1 geralmente fornece um modo de fratura mais dúctil.

5. Soldabilidade

A soldabilidade é controlada principalmente pelo teor de carbono, ligações efetivas (que aumentam o endurecimento) e a presença de resíduos. Índices preditivos úteis incluem o equivalente de carbono IIW e a fórmula Pcm:

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

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

Interpretação qualitativa: - SGCD1: Menor carbono e menos elementos de endurecimento resultam em valores mais baixos de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$, indicando soldabilidade mais fácil, requisitos de pré-aquecimento reduzidos e menor risco de trincas a frio. - SGCD2: Carbono/manganês elevados e possível microligação aumentam ligeiramente $CE_{IIW}$/$P_{cm}$, portanto, os procedimentos de soldagem podem precisar de pré-aquecimento mais alto, controle de entrada de calor ou têmpera da HAZ em seções mais espessas. - Nota prática: Para ambos os graus, a prática da oficina (design da junta, seleção de consumíveis, temperatura entre passes) governa o sucesso. Sempre qualifique a especificação do procedimento de soldagem (WPS) com testes apropriados para montagens críticas.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Esses graus são aços de baixo carbono não inoxidáveis; a resistência à corrosão é típica do aço carbono comum.
• Estratégias de proteção de superfície:
• Galvanização a quente, eletrogalvanização e pré-tratamento seguido de pintura ou revestimento em pó são as principais proteções para ambientes atmosféricos e levemente corrosivos.
• Para ambientes que exigem melhor resistência à corrosão, considere revestimentos de conversão, revestimentos duplex ou a mudança para famílias de aço inoxidável—PREN não é aplicável aqui, uma vez que esses não são graus inoxidáveis.
• Quando adições de cromo ou níquel estão presentes em níveis de traço (variantes SGCD2), elas não alteram significativamente a resistência à corrosão atmosférica em comparação com sistemas de proteção padrão.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Conformabilidade:
• SGCD1: Otimizado para conformação profunda, conformação a estiramento e dobra de raio apertado. Menor carbono e morfologia de inclusão controlada proporcionam uma relação de expansão de furos superior e reduzem a variabilidade do retorno elástico.
• SGCD2: Melhor para aplicações que requerem maior resistência retida após a conformação; a conformabilidade é aceitável para conformação moderada, mas limitada para deformação extrema.
• Maquinabilidade:
• Ambos são relativamente usináveis quando recozidos ou na condição macia fornecida; SGCD2 pode mostrar desgaste de ferramenta ligeiramente maior devido ao aumento de perlita ou precipitados de microligação.
• Acabamento:
• A condição da superfície é importante para a adesão do revestimento e acabamentos pintados—especifique desengraxe, fosfatização ou limpeza apropriadas para adequar aos processos subsequentes.

8. Aplicações Típicas

Racional de seleção: - Use SGCD1 quando o processo de fabricação incluir conformação severa, expansão de furos ou quando minimizar trincas de conformação for primordial. - Use SGCD2 quando a peça final exigir maior resistência ou desempenho melhorado após processamento térmico e quando as operações de conformação forem moderadas.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo relativo:
• SGCD1 é geralmente competitivo em custo devido ao menor teor de liga e requisitos de processamento mais simples.
• SGCD2 pode ter um pequeno prêmio se microligação ou processamento adicional (por exemplo, laminação controlada, têmpera) forem utilizados.
• Disponibilidade:
• Ambos os graus estão comumente disponíveis em chapas laminadas a frio, fitas e, às vezes, bobinas desengraxadas e oleadas de usinas regionais. As formas de produto (tolerância, espessura, acabamento superficial) variam por usina e região; os prazos de entrega para têmperas especializadas ou condições de superfície ultralimpas podem ser mais longos.

10. Resumo e Recomendação

Recomendações: - Escolha SGCD1 se sua peça exigir alta conformabilidade a frio, conformação profunda, excelente expansão de furos e procedimentos de soldagem simples. É bem adequado para painéis de espessura fina, carcaças de eletrodomésticos e componentes onde acabamento superficial e ductilidade dominam os fatores de design. - Escolha SGCD2 se sua aplicação exigir maior resistência como formada, capacidade de suporte de carga melhorada ou a opção de endurecimento/tempera pós-conformação. SGCD2 é adequado para suportes estruturais conformados, componentes sujeitos a estresse em serviço mais alto ou onde um piso de maior resistência é necessário sem mudar para classes de liga mais pesadas.

Nota final: Os intervalos e comportamentos resumidos aqui são representativos. Como a nomenclatura, limites de composição e rotas de processo variam por usina, sempre solicite certificados de teste da usina (MTC), confirme normas aplicáveis e realize testes de conformação/soldagem para componentes críticos antes da liberação para produção.