ASTM A193 — Parafusos e Estojos para Alta Temperatura e Alta Pressão

Composição química, propriedades mecânicas, ensaios e marcação por grau

A norma ASTM A193/A193M especifica parafusos, estojos e outros fixadores rosqueados externos em aço liga e aço inoxidável destinados a vasos de pressão, válvulas, flanges e conexões em serviço de alta temperatura, alta pressão ou aplicações especiais. A versão atual é a A193/A193M-24a. As barras e arames devem ser laminados a quente, podendo ser processados posteriormente por retificação centerless ou trefilação a frio. O requisito geral complementar indispensável é a Specification A962/A962M, que define métodos de ensaio, acabamento, dimensões de rosca, marcação e certificação.

Graus Abordados Neste Artigo

Este artigo abrange os seguintes graus da A193, separados em dois grupos:

Aços Ferríticos: B5, B6, B7, B7M e B16
Aços Austeníticos Inoxidáveis: B8 (Classe 1 e Classe 2) e B8M (Classe 1 e Classe 2)

Para cada grau são apresentadas: composição química, requisitos mecânicos, tratamento térmico, ensaios exigidos e símbolo de marcação.

Marcações por Grau

O sublinhado nos graus Classe 2 indica encruamento (strain-hardened). A marcação do fabricante (RMO) aparece no campo superior do símbolo.

Grau A193	Marcação Parafuso / Estojo	Porca Compatível
B5
B6
B6X
B7
B7M
B16
B16 + S12
B8 Classe 1
B8 Classe 2
B8M Classe 1
B8M Classe 2

Aços Ferríticos

Os graus ferríticos são aços liga tratados termicamente por têmpera e revenimento. Devem ser resfriados abaixo da faixa de transformação após a laminação ou forjamento, depois reaquecidos uniformemente (carga de têmpera), temperados em meio líquido e revenidos acima das temperaturas mínimas especificadas. O uso de têmpera em água é proibido quando o tratamento térmico é realizado após o cabeçamento ou a laminação das roscas.

Grau B7 — Cromo-Molibdênio

O B7 é o grau ferrrítico de maior uso industrial na A193, baseado em aços Cr-Mo como AISI 4140, 4142, 4145, 4140H, 4142H e 4145H. O tratamento térmico pode ser realizado pelos métodos Forno, Indução ou Resistência Elétrica, salvo especificação em contrário.

Composição Química (% em massa)

C	Mn	P máx.	S máx.	Si	Cr	Mo
0,38–0,48 *	0,75–1,00	0,035	0,040	0,15–0,35	0,80–1,10	0,15–0,25

* Para barras acima de 3½ in [90 mm], o carbono pode ser 0,50% máx.

Requisitos Mecânicos — Polegadas (Tabela 2)

Diâmetro (in)	Temp. Rev. mín. (°F)	Rm mín. (ksi)	Re mín. (ksi)	Elong. mín. (%)	RA mín. (%)	Dureza máx.
≤ 2½	1100	125	105	16	50	321 HBW / 35 HRC
> 2½ a 4	1100	115	95	16	50	321 HBW / 35 HRC
> 4 a 7	1100	100	75	18	50	321 HBW / 35 HRC

Requisitos Mecânicos — Métrico (Tabela 3)

Diâmetro (mm)	Temp. Rev. mín. (°C)	Rm mín. (MPa)	Re mín. (MPa)	Elong. mín. (%)	RA mín. (%)	Dureza máx.
M64 e abaixo	593	860	720	16	50	321 HBW / 35 HRC
> M64 a M100	593	795	655	16	50	321 HBW / 35 HRC
> M100 a M180	593	690	515	18	50	321 HBW / 35 HRC

Ensaios

Tração: obrigatória — um ensaio por diâmetro por calda representada em cada carga de revenimento.
Dureza: obrigatória (Brinell ou Rockwell C), realizada na extremidade do parafuso ou estojo.
Charpy (S2): facultativo — especificado pelo comprador.
Relaxação de tensões (S8): facultativo — ensaio a 454 °C por 100 h; tensão inicial 345 MPa; tensão residual mín. 117 MPa.
Inspeção por partículas magnéticas (S7): facultativo — barras com indicações de trincas ou costuras que ultrapassem 3% do diâmetro são rejeitadas.
Formação de rosca após tratamento térmico (S11): facultativo.

Marcação

Símbolo de marcação: B7

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 2H (uso geral), grau 7 (serviço de alta temperatura).

Grau B7M — Cromo-Molibdênio (Dureza Controlada)

O B7M utiliza o mesmo aço base do B7 (Cr-Mo, ex. 4140/4142), porém com dureza máxima controlada para reduzir sensibilidade à fragilização por hidrogênio. O mínimo de carbono é 0,28%, desde que os requisitos de tração sejam atendidos para os diâmetros envolvidos (AISI 4130/4130H é permitido).

Exige alívio de tensões final após todas as operações de usinagem, corte e conformação, à temperatura mínima de 50 °F (28 °C) abaixo da temperatura de revenimento original. Quando o revenimento original foi feito por indução acima de 1300 °F (705 °C) e o alívio final será em forno convencional, a temperatura mínima de alívio é 1200 °F (650 °C).

Composição Química

Idêntica ao B7: C 0,38–0,48%, Mn 0,75–1,00%, P máx. 0,035%, S máx. 0,040%, Si 0,15–0,35%, Cr 0,80–1,10%, Mo 0,15–0,25%.

Requisitos Mecânicos

Diâmetro (in) / (mm)	Temp. Rev. mín.	Rm mín.	Re mín.	Elong. mín.	RA mín.	Dureza
≤ 4 in / M100	1150 °F / 620 °C	100 ksi / 690 MPa	80 ksi / 550 MPa	18%	50%	235 HBW / 99 HRB (mín. 200 HBW / 93 HRB)
> 4 a 7 in / M100 a M180	1150 °F / 620 °C	100 ksi / 690 MPa	75 ksi / 515 MPa	18%	50%	235 HBW / 99 HRB (mín. 200 HBW / 93 HRB)

⚠️ Atenção — Dureza: a dureza mínima (200 HBW / 93 HRB) é tão importante quanto a máxima. Cada parafuso ou estojo deve ser individualmente testado por Brinell ou Rockwell B. É permitido o uso de ensaio eletromagnético (E566) como alternativa à indentação, com validação por amostra de no mínimo 100 peças por calda e qualquer resultado fora dos limites implica rejeição do lote ou reteste individual 100%.

Ensaios

Dureza 100%: obrigatória em cada parafuso/estojo (indentação ou eletromagnético qualificado).
Tração: obrigatória por lote.
100% Dureza por indentação (S3): facultativo — exige teste por indentação em cada peça.
Relaxação de tensões (S8): facultativo.

Marcação

Símbolo de marcação: B7M (a linha sob o símbolo não é mais exigida, mas é permitida)

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 2HM (com dureza controlada compatível) ou grau 7M.

Grau B5 — 5% Cromo

Aço ferrrítico com teor de cromo de 4–6%, utilizado em serviços de temperatura elevada onde a resistência à oxidação é necessária.

Composição Química (% em massa)

C mín.	Mn máx.	P máx.	S máx.	Si máx.	Cr	Mo
0,10	1,00	0,040	0,030	1,00	4,0–6,0	0,40–0,65

Requisitos Mecânicos

Diâmetro	Temp. Rev. mín.	Rm mín.	Re mín.	Elong. mín.	RA mín.
Até 4 in / M100	1100 °F / 593 °C	100 ksi / 690 MPa	80 ksi / 550 MPa	16%	50%

Ensaios

Tração: obrigatória por lote.
Dureza: obrigatória.

Marcação

Símbolo de marcação: B5

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 3 (aço 5% Cr-Mo, mesmo padrão de temperatura).

Grau B6 — 12% Cromo (AISI 410, UNS S41000)

Aço inoxidável martensítico 12% Cr. Deve ser mantido na temperatura de revenimento por no mínimo 1 hora. Existe a variante B6X, fornecida com resistência e dureza reduzidas, podendo ser fornecida na condição laminado-e-revenido; trabalho a frio após tratamento térmico é permitido no B6X desde que a dureza final atenda as tabelas.

Composição Química (% em massa)

C	Mn máx.	P máx.	S máx.	Si máx.	Cr
0,08–0,15	1,00	0,040	0,030	1,00	11,5–13,5

Requisitos Mecânicos

Grau	Diâmetro	Temp. Rev. mín.	Rm mín.	Re mín.	Elong. mín.	RA mín.	Dureza máx.
B6	≤ 4 in / M100	1100 °F / 593 °C	110 ksi / 760 MPa	85 ksi / 585 MPa	15%	50%	—
B6X	≤ 4 in / M100	1100 °F / 593 °C	90 ksi / 620 MPa	70 ksi / 485 MPa	16%	50%	26 HRC

Ensaios

Tração: obrigatória por lote.
Dureza: obrigatória (para B6X — limite máximo 26 HRC).

Marcação

Símbolo de marcação: B6 / B6X

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 6 (martensítico 12% Cr, A194).

Grau B16 — Cromo-Molibdênio-Vanádio

Aço Cr-Mo-V de alta resistência para serviço em temperaturas elevadas (creep range). Deve ser aquecido entre 1700 e 1750 °F [925 a 955 °C] e temperado em óleo. A temperatura mínima de revenimento é a mais alta entre os graus ferríticos da A193.

Composição Química (% em massa)

C	Mn	P máx.	S máx.	Si	Cr	Mo	V	Al mín.
0,36–0,47	0,45–0,70	0,035	0,040	0,15–0,35	0,80–1,15	0,50–0,65	0,25–0,35	0,015%

Requisitos Mecânicos

Diâmetro	Temp. Rev. mín.	Rm mín.	Re mín.	Elong. mín.	RA mín.	Dureza máx.
≤ 2½ in / M64	1200 °F / 650 °C	125 ksi / 860 MPa	105 ksi / 725 MPa	18%	50%	321 HBW / 35 HRC
> 2½ a 4 in / M64 a M100	1200 °F / 650 °C	110 ksi / 760 MPa	95 ksi / 655 MPa	17%	45%	321 HBW / 35 HRC
> 4 a 8 in / M100 a M200	1200 °F / 650 °C	100 ksi / 690 MPa	85 ksi / 585 MPa	16%	45%	321 HBW / 35 HRC

Ensaios

Tração: obrigatória por lote.
Dureza: obrigatória.
Dureza por indentação em cada peça (S4): facultativo — para parafusos/estojos ≤ 2½ in [65 mm], a dureza deve ser medida na extremidade de cada peça, na faixa 253–319 HBW / 25–34 HRC.
Ensaio de ruptura sob tensão (S12): facultativo — ensaio combinado conforme E292, a 1100 °F [595 °C] e 20 ksi [140 MPa]; vida mínima de ruptura de 25 h. Quando invocado, o símbolo de marcação passa a ser B16R.
Relaxação de tensões (S8): facultativo.

Marcação

Símbolo de marcação: B16 (ou B16R quando S12 é invocado)

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 7 ou grau 16.

Aços Austeníticos Inoxidáveis — Conceitos Gerais

Todos os graus austeníticos recebem tratamento de solubilização de carbonetos (carbide solution treatment). A norma define quatro classes de tratamento térmico para esses graus:

Classe 1: solubilização após a laminação, forjamento ou cabeçamento — aplica-se a barras, arames e componentes acabados.
Classe 1A: solubilização após todas as operações de laminação, forjamento, cabeçamento e rosqueamento — aplica-se apenas a componentes acabados (aumenta a resistência à corrosão).
Classe 1D: resfriamento rápido imediatamente após a laminação a quente (acima de 1750 °F [955 °C]); restrito a aplicações abaixo de 850 °F [455 °C].
Classe 2: solubilização seguida de encruamento (strain hardening) por deformação a frio para atingir as propriedades mecânicas exigidas.

⚠️ Quando materiais encruados (Classe 2) são solicitados, o comprador deve compreender o Apêndice X1 da norma: em barras de grande diâmetro, o encruamento concentra-se nas regiões externas, e as propriedades no centro (núcleo) podem ser inferiores às indicadas nos relatórios de ensaio para diâmetros ≥ 1½ in ou M38.

Grau B8 Classe 1 — Inoxidável Austenítico 304 (UNS S30400)

O grau B8 Classe 1 é o inoxidável austenítico de uso geral da A193, equivalente ao aço AISI 304. Fornecido na condição solubilizada (Classe 1 ou 1D).

Composição Química (% em massa)

C máx.	Mn máx.	P máx.	S máx.	Si máx.	Cr	Ni
0,08	2,00	0,045	0,030	1,00	18,0–20,0	8,0–11,0

Requisitos Mecânicos — Classe 1 (todos os diâmetros)

Rm mín.	Re mín. (0,2%)	Elong. mín.	RA mín.	Dureza máx.
75 ksi / 515 MPa	30 ksi / 205 MPa	30%	50%	223 HBW / 96 HRB *

* Para diâmetros ≤ ¾ in / M20, a dureza máxima permitida é 241 HBW / 100 HRB.

Ensaios

Tração: obrigatória por lote.
Dureza: obrigatória.
Tamanho de grão (S9): facultativo — para uso acima de 1000 °F [540 °C]; grão mínimo no. 7 (ASTM E112).
Alívio de tensões após endireitamento (S6): facultativo.
Formação de rosca pós-tratamento térmico (S11): facultativo (proibido para Classe 1A).

Marcação

Símbolo de marcação: B8

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 8 (solubilizado) ou 8A (solubilizado após acabamento).

Grau B8 Classe 2 — Inoxidável Austenítico 304 Encruado

O B8 Classe 2 utiliza o mesmo aço 304, porém após solubilização é submetido a encruamento por deformação a frio para atingir resistências mecânicas significativamente maiores. As propriedades decrescem com o aumento do diâmetro.

Composição Química

Idêntica ao B8 Classe 1 (AISI 304 / S30400).

Requisitos Mecânicos — Classe 2

Diâmetro (in)	Rm mín. (ksi)	Re mín. (ksi)	Elong. mín. (%)	RA mín. (%)	Dureza máx.
≤ ¾	125	100	12	35	321 HBW / 35 HRC
> ¾ a 1	115	80	15	35	321 HBW / 35 HRC
> 1 a 1¼	105	65	20	35	321 HBW / 35 HRC
> 1¼ a 1½	100	50	28	45	321 HBW / 35 HRC

Requisitos Mecânicos — Classe 2 (Métrico)

Diâmetro (mm)	Rm mín. (MPa)	Re mín. (MPa)	Elong. mín. (%)	RA mín. (%)
M20 e abaixo	860	690	12	35
> M20 a M24	795	550	15	35
> M24 a M30	725	450	20	35
> M30 a M36	690	345	28	45

⚠️ Componentes Classe 2 devem ser ensaiados em tamanho real (full size) após o encruamento para determinar Rm e Re. Quando a capacidade do equipamento não permite ensaio em tamanho real acima de 1½ in de diâmetro, é permitido usar corpo de prova usinado; em caso de conflito, o resultado full size prevalece.

Ensaios

Tração full size: obrigatória após encruamento.
Dureza: obrigatória (mín. 200 HBW / 93 HRB).
Dureza máxima na raiz de rosca (S10): facultativo — para aplicações ASME; dureza máx. Rockwell C35 imediatamente abaixo das raízes de rosca.

Marcação

Símbolo de marcação: B8SH (sublinhado — a linha indica encruamento)

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 8 (solubilizado) — a norma não exige porca encruada para parafusos encruados.

Grau B8M Classe 1 — Inoxidável Austenítico 316 (UNS S31600)

O B8M Classe 1 é equivalente ao AISI 316, com adição de molibdênio (2–3%) que confere resistência superior à corrosão por pite e frestas, especialmente em meios clorados. Fornecido na condição solubilizada.

Composição Química (% em massa)

C máx.	Mn máx.	P máx.	S máx.	Si máx.	Cr	Ni	Mo
0,08	2,00	0,045	0,030	1,00	16,0–18,0	10,0–14,0	2,00–3,00

Requisitos Mecânicos — Classe 1 (todos os diâmetros)

Rm mín.	Re mín. (0,2%)	Elong. mín.	RA mín.	Dureza máx.
75 ksi / 515 MPa	30 ksi / 205 MPa	30%	50%	223 HBW / 96 HRB

Ensaios

Idênticos ao B8 Classe 1: tração e dureza obrigatórias; tamanho de grão (S9), alívio pós-endireitamento (S6) e formação de rosca pós-TT (S11) facultativos.

Marcação

Símbolo de marcação: B8M

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 8M (solubilizado) ou 8MA (solubilizado após acabamento).

Grau B8M Classe 2 — Inoxidável Austenítico 316 Encruado

O B8M Classe 2 utiliza o mesmo aço 316 porém com solubilização seguida de encruamento a frio. As propriedades mecânicas são menores que as do B8 Classe 2 para o mesmo diâmetro, pois o molibdênio limita um pouco a capacidade de encruamento.

Composição Química

Idêntica ao B8M Classe 1 (AISI 316 / S31600).

Requisitos Mecânicos — Classe 2

Diâmetro (in)	Rm mín. (ksi)	Re mín. (ksi)	Elong. mín. (%)	RA mín. (%)	Dureza máx.
≤ ¾	110	95	15	45	321 HBW / 35 HRC
> ¾ a 1	100	80	20	45	321 HBW / 35 HRC
> 1 a 1¼	95	65	25	45	321 HBW / 35 HRC
> 1¼ a 1½	90	50	30	45	321 HBW / 35 HRC

Requisitos Mecânicos — Classe 2 (Métrico)

Diâmetro (mm)	Rm mín. (MPa)	Re mín. (MPa)	Elong. mín. (%)	RA mín. (%)
M20 e abaixo	760	655	15	45
> M20 a M24	690	550	20	45
> M24 a M30	655	450	25	45
> M30 a M36	620	345	30	45

Ensaios

Idênticos ao B8 Classe 2: tração full size obrigatória; dureza com mín. 200 HBW / 93 HRB; S10 (dureza na raiz de rosca) facultativo.

Marcação

Símbolo de marcação: B8MSH (sublinhado — a linha indica encruamento)

Porca correspondente (ASTM A194)

Grau 8M (solubilizado).

Revestimentos

Revestimentos são proibidos salvo especificação do comprador (Requisitos Suplementares S13 e S14). Quando especificados:

Componentes revestidos com zinco recebem o sufixo ZN após o símbolo de grau (ex.: B7ZN).
Componentes revestidos com cádmio recebem o sufixo CD.
Revestimentos com zinco não devem ser utilizados acima de 390 °F [210 °C]; com cádmio, acima de 300 °F [160 °C] — risco de fragilização por metal líquido.

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