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:
- Limite de escoamento — deve atender ao mínimo especificado (por exemplo, ≥ 250 MPa para A36)
- 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)
| Elemento | Máximo (% 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)
| Propriedade | Requisito |
|---|---|
| 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)
| Elemento | Máximo (% 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)
| Propriedade | Requisito |
|---|---|
| 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)
| Elemento | Máximo (% 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)
| Propriedade | Requisito |
|---|---|
| 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
| Propriedade | A36 | S275JR | S355JR |
|---|---|---|---|
| YS Mín | 250 MPa | 275 MPa | 355 MPa |
| Intervalo UTS | 400–550 MPa | 410–560 MPa | 470–630 MPa |
| Máximo C (colada) | 0.25% | 0.21% | 0.24% |
| Máximo CE | ~0.40 | 0.40% | 0.45% |
| Charpy Necessário | Não (padrão) | Sim (JR: 27 J @ 20 °C) | Sim (JR: 27 J @ 20 °C) |
| Padrão | ASTM A36 | EN 10025-2 | EN 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 CE | Soldabilidade | Orientação de Pré-Aquecimento |
|---|---|---|
| ≤ 0.35 | Excelente | Nenhum necessário (t ≤ 25 mm) |
| 0.35 – 0.40 | Boa | 75–100 °C para seções mais espessas |
| 0.40 – 0.45 | Razoável | 100–150 °C |
| > 0.45 | Fraca | 150–200 °C ou superior |
Cobertura de Normas
| Grau | Normas Aplicáveis |
|---|---|
| A36 | ASTM A36, ASME SA-36 |
| S275 | EN 10025-2, EN 10025-3, EN 10025-4 |
| S355 | EN 10025-2, EN 10025-3, EN 10025-4 |
| A516 Gr 70 | ASTM A516 (placa de vaso de pressão) |
| A106 Gr B | ASTM A106 (tubo sem costura) |
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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.