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Materiais·7 min de leitura·

Graus de Aço Carbono: A36, S275 e Especificações Estruturais Comuns

Resposta Rápida

Quick Answer

Os graus comuns de aço carbono estrutural incluem ASTM A36 (YS ≥ 250 MPa) e EN S275/S355 (YS ≥ 275/355 MPa). Estes graus são especificados principalmente pelo limite de escoamento e equivalente de carbono (para soldabilidade), com limites de composição projetados para garantir tenacidade, ductilidade e trabalhabilidade adequadas a baixo custo.

Visão Geral

Os aços carbono são ligas ferro-carbono com teor de carbono geralmente inferior a 2,0%, embora os graus estruturais contenham tipicamente 0,15–0,30% C. São os aços mais produzidos globalmente e formam a espinha dorsal de estruturas civis, vasos de pressão, tanques de armazenamento e manufatura geral.

Ao contrário dos aços inoxidáveis — que são identificados principalmente pela composição da liga — os graus de aço carbono são frequentemente definidos por propriedades mecânicas mínimas, particularmente limite de escoamento, com limites de composição atuando como restrições secundárias para garantir soldabilidade e tenacidade.

Os dois parâmetros mais importantes em um MTC de aço carbono são:

  1. Limite de escoamento — deve atender ao mínimo especificado (por exemplo, ≥ 250 MPa para A36)
  2. Equivalente de carbono (CE) — governa os requisitos de pré-aquecimento para soldagem

ASTM A36 — Composição e Propriedades

ASTM A36 é a especificação de aço estrutural mais comumente usada na América do Norte, cobrindo placas, perfis e barras.

Composição Química (Placa A36, espessura ≤ 20 mm)

ElementoMáximo (% em peso)
Carbono (C)0.25
Manganês (Mn)— (sem limite para placas)
Fósforo (P)0.04
Enxofre (S)0.05
Silício (Si)0.40

Para perfis estruturais, o máximo de carbono é 0,26%; para barras, 0,27–0,29% dependendo do diâmetro. Os limites de carbono variam com a forma do produto e espessura — sempre verifique a subcláusula aplicável.

Propriedades Mecânicas (A36)

PropriedadeRequisito
Limite de Escoamento (YS)250 MPa (36 ksi) mínimo
Resistência à Tração (UTS)400 – 550 MPa (58–80 ksi)
Alongamento (200 mm base)20% mínimo
Alongamento (50 mm base)23% mínimo

EN S275 — Composição e Propriedades

O grau EN 10025-2 S275 é um aço estrutural europeu amplamente comparável a ASTM A36 em uso, embora seus requisitos sejam expressos de forma diferente.

Composição Química — S275JR (Análise da Colada)

ElementoMáximo (% em peso)
Carbono (C)0.21
Manganês (Mn)1.50
Fósforo (P)0.040
Enxofre (S)0.040
Silício (Si)
Nitrogênio (N)0.012
Equivalente de Carbono (CE)0.40

Propriedades Mecânicas (S275JR, t ≤ 16 mm)

PropriedadeRequisito
Limite de Escoamento (ReH)275 MPa mínimo
Resistência à Tração (Rm)410 – 560 MPa
Alongamento (A80)23% mínimo
Impacto Charpy (20 °C)27 J mínimo (subgrau JR)

EN S355 — Composição e Propriedades

S355 é o grau estrutural de maior resistência amplamente utilizado onde a redução de peso ou seções mais finas são necessárias.

Composição Química — S355JR (Análise da Colada)

ElementoMáximo (% em peso)
Carbono (C)0.24
Manganês (Mn)1.60
Fósforo (P)0.040
Enxofre (S)0.040
Silício (Si)0.55
Nitrogênio (N)0.012
Equivalente de Carbono (CE)0.45

Propriedades Mecânicas (S355JR, t ≤ 16 mm)

PropriedadeRequisito
Limite de Escoamento (ReH)355 MPa mínimo
Resistência à Tração (Rm)470 – 630 MPa
Alongamento (A80)22% mínimo
Impacto Charpy (20 °C)27 J mínimo (subgrau JR)

Tabela de Comparação de Graus

PropriedadeA36S275JRS355JR
YS Mín250 MPa275 MPa355 MPa
Intervalo UTS400–550 MPa410–560 MPa470–630 MPa
Máximo C (colada)0.25%0.21%0.24%
Máximo CE~0.400.40%0.45%
Charpy NecessárioNão (padrão)Sim (JR: 27 J @ 20 °C)Sim (JR: 27 J @ 20 °C)
PadrãoASTM A36EN 10025-2EN 10025-2

Equivalente de Carbono e Soldabilidade

O equivalente de carbono (CE) é usado para estimar os requisitos de pré-aquecimento para soldagem. A fórmula IIW é a mais amplamente usada:

CE = %C + %Mn/6 + (%Cr + %Mo + %V)/5 + (%Ni + %Cu)/15

Valor CESoldabilidadeOrientação de Pré-Aquecimento
≤ 0.35ExcelenteNenhum necessário (t ≤ 25 mm)
0.35 – 0.40Boa75–100 °C para seções mais espessas
0.40 – 0.45Razoável100–150 °C
> 0.45Fraca150–200 °C ou superior

Cobertura de Normas

GrauNormas Aplicáveis
A36ASTM A36, ASME SA-36
S275EN 10025-2, EN 10025-3, EN 10025-4
S355EN 10025-2, EN 10025-3, EN 10025-4
A516 Gr 70ASTM A516 (placa de vaso de pressão)
A106 Gr BASTM A106 (tubo sem costura)

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Perguntas Frequentes

ASTM A36 e EN S275 são intercambiáveis?

São amplamente comparáveis em limite de escoamento e intervalo de tração, mas não são intercambiáveis sem revisão de engenharia. A36 não requer teste de impacto como requisito padrão; EN S275JR requer 27 J a 20 °C. Os limites de composição também diferem — EN S275 tem limites mais rigorosos para carbono e manganês em alguns subgraus. A qualificação cruzada requer verificação de cada requisito contra o código de design específico.

Qual é o significado dos sufixos J0, J2, JR em graus de aço EN?

Esses sufixos denotam o subgrau de temperatura do teste de impacto Charpy: JR = 27 J a +20 °C, J0 = 27 J a 0 °C, J2 = 27 J a −20 °C. Selecionar o subgrau correto para a temperatura mínima de design é crítico para a integridade estrutural — uma estrutura projetada para serviço a −20 °C deve especificar no mínimo o subgrau J2.

Qual é a espessura máxima para A36 com escoamento mínimo de 250 MPa?

Os requisitos de limite de escoamento ASTM A36 dependem da espessura. Para placas superiores a 200 mm (8 polegadas) de espessura, o escoamento mínimo cai para 220 MPa (32 ksi). O intervalo de espessura aplicável deve ser verificado contra a tabela relevante na edição atual de ASTM A36 ao ordenar ou verificar certificação para placas pesadas.

Como o TestCert valida os MTC de aço carbono?

O TestCert valida os MTC de aço carbono identificando o grau específico, intervalo de espessura e forma do produto, aplicando então os limites corretos de composição e propriedade da tabela de norma aplicável. Para graus EN, a plataforma também verifica que o valor CE relatado não excede o máximo do grau e verifica que a temperatura do subgrau Charpy corresponde ao requisito da ordem de compra.