Aço S700: Propriedades e Principais Aplicações na Construção

Aço S700 é um grau de aço estrutural de alto limite de escoamento que se enquadra na categoria de aço de alta resistência de baixo aliage. É caracterizado principalmente por sua alta resistência ao escoamento, o que o torna adequado para diversas aplicações estruturais onde a redução de peso e a resistência são críticas. Os principais elementos de liga no aço S700 incluem carbono (C), manganês (Mn), silício (Si) e pequenas quantidades de outros elementos como cromo (Cr) e níquel (Ni). Esses elementos contribuem para as propriedades mecânicas e o desempenho geral do aço.

Visão Geral Abrangente

O aço S700 é classificado como um aço estrutural de alta resistência de baixo liga, projetado para fornecer força superior enquanto mantém boa soldabilidade e conformabilidade. Sua alta resistência ao escoamento, tipicamente em torno de 700 MPa (101,5 ksi), permite seções mais finas em aplicações estruturais, o que pode levar a economia de peso e redução de custos de material. A composição do aço é otimizada para a integridade estrutural, tornando-o uma escolha preferida nos setores de construção, máquinas pesadas e transporte.

Características Chave:
- Alta Resistência ao Escoamento: Permite o uso de seções mais finas sem comprometer a integridade estrutural.
- Boa Soldabilidade: Adequado para vários processos de soldagem, facilitando a fabricação.
- Excelente Tenacidade: Mantém o desempenho em ambientes de baixa temperatura.

Vantagens (Prós):
- Eficiência de Peso: Seções mais finas reduzem o peso total, benéfico para transporte e construção.
- Relação Custo-Benefício: Menor uso de material pode levar a custos mais baixos em aplicações em larga escala.
- Versatilidade: Aplicável em várias indústrias, incluindo construção, automotiva e construção de navios.

Limitações (Contras):
- Resistência à Corrosão: Pode exigir revestimentos protetores em ambientes agressivos.
- Variabilidade de Custo: Os preços podem flutuar com base nos elementos de liga e na demanda do mercado.

Historicamente, o aço S700 ganhou destaque na engenharia moderna devido à sua capacidade de atender às demandas de aplicações de alto desempenho, proporcionando um equilíbrio entre força e ductilidade.

Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes

Organização Padrão	Designação/Grau	País/Região de Origem	Notas/Observações
EN	S700MC	Europa	Equivalente mais próximo ao S700QL
ASTM	A572 Grau 50	EUA	Resistência ao escoamento semelhante, mas composição diferente
JIS	SM490A	Japão	Diferenças composicionais menores
DIN	S690QL	Alemanha	Resistência ao escoamento mais alta, adequada para aplicações semelhantes
ISO	10025-6	Internacional	Padrão geral para aços estruturais

A tabela acima destaca vários padrões e graus equivalentes para o aço S700. Notavelmente, enquanto graus como S690QL oferecem resistências ao escoamento mais altas, podem não ter o mesmo equilíbrio de ductilidade e soldabilidade que o S700, tornando o S700 uma escolha mais versátil para certas aplicações.

Propriedades Chave

Composição Química

Elemento (Símbolo e Nome)	Faixa de Percentagem (%)
C (Carbono)	0,12 - 0,20
Mn (Manganês)	1,00 - 1,60
Si (Silício)	0,10 - 0,50
Cr (Cromo)	0,00 - 0,30
Ni (Níquel)	0,00 - 0,30
Mo (Molibdênio)	0,00 - 0,10
P (Fósforo)	≤ 0,025
S (Enxofre)	≤ 0,015

Os principais elementos de liga no aço S700 desempenham papéis cruciais em seu desempenho:
- Manganês (Mn): Aumenta a temperabilidade e a resistência à tração.
- Silício (Si): Melhora a resistência e a resistência à oxidação.
- Cromo (Cr): Aumenta a dureza e a resistência à corrosão.

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor Típico/Intervalo (Métrico)	Valor Típico/Intervalo (Imperial)	Padrão de Referência para Método de Teste
Resistência ao Escoamento (offset 0,2%)	Endurecido & Temperado	700 - 900 MPa	101,5 - 130,5 ksi	ASTM E8
Resistência à Tração	Endurecido & Temperado	770 - 950 MPa	111,5 - 137,5 ksi	ASTM E8
Alongamento	Endurecido & Temperado	14 - 20%	14 - 20%	ASTM E8
Redução de Área	Endurecido & Temperado	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Endurecido & Temperado	235 - 300 HB	235 - 300 HB	ASTM E10
Resistência ao Impacto	-40°C	27 J	20 ft-lbf	ASTM E23

As propriedades mecânicas do aço S700 o tornam adequado para aplicações que requerem alta resistência e tenacidade. Sua resistência ao escoamento permite estruturas eficientes em suporte de carga, enquanto seu alongamento e redução de área indicam boa ductilidade, essencial para processos de conformação.

Propriedades Físicas

Propriedade	Condição/Temperatura	Valor (Métrico)	Valor (Imperial)
Densidade	-	7850 kg/m³	490 lb/ft³
Ponto de Fusão	-	1420 - 1540 °C	2590 - 2810 °F
Condutividade Térmica	20 °C	50 W/m·K	34,5 BTU·in/h·ft²·°F
Capacidade Calorífica Específica	-	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividade Elétrica	-	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·ft

A densidade do aço S700 contribui para sua eficiência de peso em aplicações estruturais. Sua condutividade térmica e capacidade calorífica específica são importantes para aplicações que envolvem tratamento térmico ou exposição a temperaturas variadas.

Resistência à Corrosão

Agente Corrosivo	Concentração (%)	Temperatura (°C/°F)	Classificação de Resistência	Notas
Cloretos	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Regular	Risco de pitting
Ácidos	10-20	20-40 °C (68-104 °F)	Pobre	Não recomendado
Alcalino	5-10	20-60 °C (68-140 °F)	Regular	Risco de corrosão sob tensão
Atmosférico	-	-	Bom	Requer recobrimento protetor

O aço S700 apresenta resistência à corrosão moderada, particularmente em condições atmosféricas. No entanto, é suscetível ao pitting em ambientes com cloretos e deve ser protegido em condições ácidas ou alcalinas. Comparado aos aços inoxidáveis, a resistência à corrosão do S700 é limitada, necessitando de medidas protetoras em ambientes hostis.

Resistência ao Calor

Propriedade/Limite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observações
Temperatura Máxima de Serviço Contínuo	400 °C	752 °F	Adequado para aplicações estruturais
Temperatura Máxima de Serviço Intermitente	500 °C	932 °F	Apenas exposição a curto prazo
Temperatura de Escalonamento	600 °C	1112 °F	Risco de oxidação além dessa temperatura
Considerações sobre a Resistência ao Fluência	400 °C	752 °F	Começa a perder força

O aço S700 mantém boas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas, tornando-o adequado para aplicações onde a exposição ao calor é um fator. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar a exposição prolongada a temperaturas superiores a 400 °C, pois isso pode levar a perda significativa de resistência.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processo de Soldagem	Métal de Adição Recomendado (Classificação AWS)	Gás/Fluxo de Proteção Típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argônio + CO2	Bom para seções finas
TIG	ER70S-2	Argônio	Excelente para trabalho de precisão
Stick	E7018	-	Adequado para trabalho ao ar livre

O aço S700 é conhecido por sua boa soldabilidade, tornando-o adequado para vários processos de soldagem. O pré-aquecimento pode ser necessário para evitar fraturas, especialmente em seções mais grossas. O tratamento térmico pós-solda pode melhorar as propriedades mecânicas da soldagem.

Usinabilidade

Parâmetro de Usinagem	Aço S700	AISI 1212	Notas/Dicas
Índice de Usinagem Relativo	60	100	Usinabilidade moderada
Velocidade de Corte Típica (Torneamento)	50 m/min	80 m/min	Ajustar com base nas ferramentas

O aço S700 possui usinabilidade moderada em comparação com aços de referência como AISI 1212. As condições ideais incluem o uso de ferramentas afiadas e velocidades de corte apropriadas para minimizar o desgaste da ferramenta.

Conformabilidade

O aço S700 apresenta boa conformabilidade, permitindo processos de conformação a frio e a quente. No entanto, devido à sua alta resistência, deve-se ter cuidado para evitar endurecimento excessivo. Os raios de curva recomendados devem ser respeitados para evitar fraturas durante a conformação.

Tratamento Térmico

Processo de Tratamento	Faixa de Temperatura (°C/°F)	Tempo Típico de Imersão	Método de Resfriamento	Objetivo Principal / Resultado Esperado
Normalização	900 - 950 °C (1652 - 1742 °F)	1 - 2 horas	Ar	Aperfeiçoar a estrutura do grão
Endurecimento	850 - 900 °C (1562 - 1652 °F)	1 hora	Água/Óleo	Aumentar a dureza
Tempering	500 - 700 °C (932 - 1292 °F)	1 hora	Ar	Reduzir a fragilidade

Processos de tratamento térmico como normalização e têmpera afetam significativamente a microestrutura do aço S700, melhorando sua tenacidade e ductilidade enquanto mantém alta resistência.

Aplicações Típicas e Usos Finais

Indústria/Secção	Exemplo de Aplicação Específica	Propriedades Chave do Aço Utilizadas nesta Aplicação	Razão para Seleção (Breve)
Construção	Edifícios altos	Alta resistência ao escoamento, boa soldabilidade	Integridade estrutural
Automotiva	Componentes do chassi	Leve, alta resistência	Redução de peso
Construção Naval	Estruturas do casco	Tenacidade, resistência à corrosão	Durabilidade em ambientes marinhos
Máquinas Pesadas	Estruturas de suporte de carga	Alta resistência à tração	Segurança e confiabilidade

Outras aplicações incluem:
- Pontes e infraestrutura
- Plataformas offshore
- Veículos ferroviários

O aço S700 é escolhido para essas aplicações devido à sua capacidade de proporcionar resistência sem peso excessivo, o que é crucial em engenharia estrutural.

Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações

Característica/Propriedade	Aço S700	S690QL	SM490A	Nota Breve de Prós/Contras ou Compensação
Propriedade Mecânica Chave	Alta resistência ao escoamento	Resistência ao escoamento mais alta	Resistência ao escoamento moderada	S700 é mais versátil para várias aplicações
Aspecto Chave da Corrosão	Resistência regular	Boa resistência	Resistência regular	S690QL pode ser melhor para ambientes corrosivos
Soldabilidade	Boa	Moderada	Boa	S700 é mais fácil de soldar do que S690QL
Usinabilidade	Moderada	Moderada	Boa	S700 é menos usinável que SM490A
Conformabilidade	Boa	Moderada	Boa	S700 oferece melhor conformabilidade que S690QL
Custo Aproximado Relativo	Moderado	Mais alto	Mais baixo	S700 oferece um equilíbrio de custo e desempenho
Disponibilidade Típica	Comum	Menos comum	Comum	S700 está amplamente disponível no mercado

Ao selecionar o aço S700, considerações incluem sua relação custo-benefício, disponibilidade e adequação para aplicações específicas. Seu equilíbrio entre força, ductilidade e soldabilidade o torna uma escolha preferida em muitas aplicações estruturais. No entanto, para ambientes com altos riscos de corrosão, graus alternativos podem ser mais apropriados.

Em resumo, o aço S700 é um material de alto desempenho que atende às demandas das aplicações de engenharia moderna, proporcionando uma combinação de resistência, versatilidade e custo-efetividade.