A36 vs A572 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros ASTM A36 y ASTM A572 son dos de los aceros estructurales más comúnmente especificados en la construcción, la fabricación y la industria pesada. Al elegir entre ellos, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen considerar el costo, la soldabilidad, la conformabilidad y el rendimiento mecánico requerido. Los contextos de decisión típicos incluyen: (1) si una mayor resistencia a la fluencia justifica un mayor costo del material y posibles cambios en los procedimientos de soldadura o conformado, y (2) si se requiere una mayor tenacidad o un menor peso (mediante secciones más delgadas) para un diseño determinado.

La diferencia práctica entre estos grados radica en el rendimiento mecánico que se logra mediante distintas estrategias de aleación y procesamiento: el A36 es un acero estructural al carbono tradicional con una composición química relativamente simple y un comportamiento predecible, mientras que el A572 pertenece a la familia de aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA), producidos para ofrecer un mayor límite elástico y, a menudo, una mejor tenacidad mediante un proceso controlado de aleación y termomecánico. Los ingenieros los comparan porque ambos cumplen las mismas funciones estructurales, pero con diferentes ventajas e inconvenientes en cuanto a resistencia, ductilidad, soldabilidad y coste.

1. Normas y designaciones

• ASTM/ASME:
• ASTM A36/A36M — Acero estructural al carbono (comúnmente conocido como A36).
• ASTM A572/A572M — Acero estructural de baja aleación y alta resistencia (disponible en múltiples grados como 42, 50, 55, 60, 65; el grado 50 es el más común).
• ES: Existen especificaciones aproximadamente análogas en las normas europeas (por ejemplo, S275 para acero estructural general de menor resistencia; S355 y grados HSLA para mayor resistencia), pero la equivalencia directa uno a uno no es exacta.
• JIS/GB: Las normas japonesas y chinas tienen aceros estructurales comparables, pero los usuarios deben comparar los requisitos mecánicos y la composición química en lugar de basarse en la equivalencia directa de los nombres.
• Clasificación: A36 — acero estructural al carbono; A572 — acero estructural HSLA (alta resistencia, baja aleación).

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: Composición típica (en % peso) — orientación general. Los límites químicos exactos dependen de las subcláusulas específicas de ASTM y del grado A572 seleccionado; consulte los certificados de fábrica para conocer las tolerancias críticas para la adquisición.

Elemento	A36 (típico)	A572 (típico, por ejemplo, Grado 50 y grados relacionados)
C (carbono)	hasta ~0,25–0,26 (bajo–moderado)	generalmente máximos más bajos o similares (por ejemplo, hasta ~0,23)
Mn (manganeso)	~0,60–1,20 (utilizado para el control de fuerza)	usualmente más alto o más estrictamente controlado; comúnmente alrededor de 0,8–1,6
Si (silicio)	≤ ~0,40 (desoxidante)	similar o ligeramente superior dependiendo de las prácticas del molino.
P (fósforo)	≤ ~0,04 (límite de impurezas)	≤ ~0,04 (control de impurezas similar)
S (azufre)	≤ ~0,05 (límite de impurezas)	≤ ~0,05 (similar)
Cr (cromo)	normalmente no se añade intencionadamente (rastro)	puede estar presente en pequeñas cantidades en algunos productos químicos HSLA.
Ni (níquel)	atípico (rastro)	No es típico, salvo variantes especiales.
Mo (molibdeno)	no típico	A veces se utiliza en cantidades ínfimas para mejorar la endurecimiento en ciertas variantes de HSLA.
V (vanadio)	no típico	a menudo presente en pequeñas cantidades de microaleación (cientos de ppm)
Nb (niobio, columbio)	no típico	puede utilizarse como elemento de microaleación (en cantidades traza a varios cientos de ppm).
Ti (titanio)	no típico	Puede añadirse en algunos aceros para el control del grano (trazas).
B (boro)	no típico	No es típico; solo se encuentra en trazas en aceros especializados.
N (nitrógeno)	residual	controlado; puede interactuar con Ti/Nb para el fortalecimiento por precipitación

Notas: El acero A36 es esencialmente un acero estructural al carbono simple con una aleación intencional limitada. El acero A572 es una familia de aceros HSLA donde las adiciones controladas de elementos de microaleación (V, Nb, Ti) y un control más estricto del Mn y el Si permiten obtener mayores límites elásticos y una tenacidad mejorada sin aumentar significativamente el equivalente de carbono. - La composición exacta del A572 varía según el grado (42, 50, etc.) y la fábrica; el departamento de compras debe especificar el grado y solicitar informes de pruebas de materiales (MTR).

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - El carbono aumenta la resistencia y la templabilidad, pero puede reducir la soldabilidad y la tenacidad cuando está muy concentrado. - El manganeso aumenta la templabilidad y la resistencia a la tracción, y favorece la desoxidación. - Los elementos de microaleación (V, Nb, Ti) refinan el tamaño del grano y producen un fortalecimiento por precipitación que aumenta la resistencia a la fluencia sin grandes aumentos de carbono. - Pequeñas adiciones de Cr, Mo, Ni (cuando están presentes) aumentan la templabilidad y el rendimiento a altas temperaturas, pero son poco comunes en el A36/A572 estándar.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• A36: La microestructura típica en estado laminado es de ferrita con perlita, de grano grueso en comparación con los aceros HSLA. El A36 se suministra generalmente laminado en caliente. No se recomienda un tratamiento térmico significativo; sus propiedades se obtienen en estado laminado. El normalizado puede refinar el tamaño de grano y mejorar ligeramente la resistencia y la tenacidad.
• A572: Fabricado mediante un proceso químico controlado y, a menudo, con laminación termomecánica o enfriamiento acelerado para obtener una microestructura más fina de ferrita-perlita o ferrita acicular y precipitados beneficiosos (carbonitruros de V, Nb, Ti). Esta microestructura refinada proporciona una mayor resistencia a la fluencia y una mejor tenacidad en comparación con los aceros al carbono comunes de espesor similar.
• Respuesta al tratamiento térmico:
• Normalización: ambos grados se pueden normalizar para refinar el tamaño del grano; el A572 generalmente responde mejor porque los precipitados de microaleación controlan el crecimiento del grano.
• Temple y revenido: no se aplica normalmente al A36 ni al A572 estándar en la práctica estructural; si se requieren aceros templados y revenidos de alta resistencia, se utilizan especificaciones diferentes.
• Procesamiento termomecánico (TMCP): El A572 puede producirse mediante TMCP para aprovechar el laminado y enfriamiento controlados para maximizar la resistencia y la tenacidad sin una aleación pesada.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Propiedades mecánicas típicas (condición de fábrica; los valores representan mínimos o rangos comunes; consulte la especificación ASTM y el informe de prueba de fábrica).

Propiedad	A36 (típico)	A572 (típico, grado 50 como representativo)
Límite elástico (mínimo)	36 ksi (≈250 MPa)	50 ksi (≈345 MPa)
Resistencia a la tracción (rango típico)	~58–80 ksi (≈400–550 MPa)	~65–90 ksi (≈450–620 MPa)
Alargamiento (en 2 pulgadas / 50 mm)	usualmente ≥20% (depende del grosor)	usualmente ≥18% (varía según el grado y el espesor)
Resistencia al impacto (prueba Charpy con muesca en V)	Por lo general no es obligatorio a menos que se especifique; moderado	Suele especificarse a temperatura para servicios críticos; puede ser superior cuando se utiliza TMCP.
Dureza	moderado (valores Rockwell B típicos de aceros de bajo a medio carbono)	Generalmente más alta, pero aún mecanizable/conformable; la dureza varía según el grado y el procesamiento.

Interpretación: - El A572 (especialmente el grado 50) proporciona una resistencia a la fluencia mínima claramente superior a la del A36, lo que permite reducciones en el peso del diseño o secciones más pequeñas para la misma carga. - La ductilidad (elongación) suele ser comparable, aunque los materiales de mayor resistencia a veces presentan una elongación ligeramente menor; el procesamiento moderno del A572 a menudo conserva una buena tenacidad y una ductilidad aceptable. - La tenacidad (resistencia al impacto a baja temperatura) suele estar mejor controlada y especificada para las aplicaciones de A572, especialmente cuando se utiliza en estructuras críticas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del contenido de carbono, el equivalente de carbono (templabilidad) y la presencia de elementos de microaleación. Aquí se muestran dos parámetros empíricos de uso común para su interpretación.

• Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• International Pcm (para una predicción más detallada de la soldabilidad y la susceptibilidad al agrietamiento en frío): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: El acero A36 suele tener un bajo contenido de carbono y se considera fácilmente soldable con procesos estándar (SMAW, GMAW, FCAW). Las temperaturas de precalentamiento y entre pasadas son generalmente moderadas, excepto en secciones muy gruesas o en aplicaciones sensibles al hidrógeno. Las aleaciones A572, a pesar de su mayor resistencia, están diseñadas para mantener su soldabilidad. La microaleación controlada aumenta la resistencia sin incrementar significativamente el $CE_{IIW}$. Sin embargo, las aleaciones de mayor resistencia, las secciones más gruesas o un mayor contenido de manganeso y microaleación pueden aumentar la templabilidad y requerir procedimientos de soldadura más cuidadosos (precalentamiento, aporte térmico controlado, consumibles con bajo contenido de hidrógeno) para evitar la susceptibilidad a la fisuración. - Consejos prácticos: Para estructuras críticas, especifique el tratamiento térmico posterior a la soldadura (si es necesario), controle la temperatura de precalentamiento y entre pasadas, y confirme los procedimientos de soldadura con registros de calificación de procedimientos (PQR).

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el acero A36 ni el A572 estándar son aceros inoxidables. Ambos requieren protección superficial para ambientes corrosivos.
• Estrategias de protección comunes:
• Galvanizado en caliente (recubrimiento de zinc) para una resistencia a la corrosión atmosférica a largo plazo.
• Compre imprimación, pintura para exteriores o recubrimientos industriales especializados para entornos severos.
• Revestimiento o sistemas dúplex si fuera necesario para condiciones agresivas.
• Fórmula PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) para aceros inoxidables: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice no es aplicable a A36 y A572 debido a que su composición química carece del contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno que les confiere propiedades inoxidables. Para aplicaciones críticas en cuanto a corrosión, se recomienda optar por acero inoxidable o aleaciones resistentes a la corrosión en lugar de depender únicamente del galvanizado o los recubrimientos.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: Ambos aceros se cortan fácilmente con oxicorte, plasma o láser. El acero A572, de mayor resistencia, puede requerir parámetros de corte ligeramente diferentes debido a su mayor resistencia a la tracción.
• Conformado y doblado: El A36, con su menor límite elástico y microestructura simple, generalmente es más fácil de conformar y doblar, con menor recuperación elástica. El A572, debido a su mayor límite elástico, presenta mayor recuperación elástica y puede requerir ajustes (por ejemplo, mayor fuerza de doblado o radios de curvatura más ajustados). Se recomienda validar el conformado en frío del A572 de alta calidad.
• Maquinabilidad: Ambos son mecanizables con herramientas estándar; el A572 puede ser ligeramente más abrasivo para las herramientas de corte dependiendo de los precipitados de microaleación.
• Sujeción: El diseño de pernos y soldaduras debe tener en cuenta una mayor resistencia cuando se utiliza A572; por ejemplo, el pretensado de los pernos y los cálculos de apoyo.

8. Aplicaciones típicas

A36 — Usos típicos	A572 — Usos típicos
Perfiles estructurales generales (placas, canales, vigas en I) para edificios, puentes y estructuras industriales ligeras donde la resistencia estándar es suficiente y el coste es una prioridad.	Elementos estructurales en los que una mayor resistencia a la fluencia reduce el tamaño de la sección o el peso: puentes, estructuras de acero pesadas, rieles de grúas, bastidores de camiones, aplicaciones de placas de alta resistencia.
Estructuras metálicas secundarias, soportes, elementos no críticos, fabricación general.	Aplicaciones que requieren mayor resistencia o donde la reducción del espesor conlleva un ahorro de material; algunos elementos estructurales sísmicos y de cargas pesadas.
Conjuntos soldados no críticos, condiciones de carga moderadas.	Estructuras donde el código o el diseño exigen un rendimiento de grado 50 (o superior); componentes que se benefician de la tenacidad producida por TMCP.

Justificación de la selección: - Elija A36 cuando el costo, la facilidad de fabricación/soldadura y la disponibilidad de espesores comunes sean factores determinantes. - Elija A572 cuando una mayor resistencia a la fluencia, una tenacidad controlada y un posible ahorro de peso sean prioridades.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero A36 suele ser más económico por unidad de peso que el A572 debido a su composición química más simple y a una producción más extendida. El A572 tiene un precio superior para grados de mayor resistencia y un control de procesamiento más estricto.
• Disponibilidad: El acero A36 está disponible en una amplia variedad de formas y espesores de chapa. El acero A572 (especialmente el grado 50) también está ampliamente disponible, pero es menos común que el A36 en algunos formatos y espesores de productos de menor volumen. Los plazos de entrega pueden variar según la región y el formato del producto (chapa, bobina, ala ancha).
• Consejo de compras: Especifique el grado exacto, la forma del producto y cualquier requisito suplementario (temperatura de prueba de impacto, condición de la superficie, recubrimiento) para evitar sorpresas en los precios y los plazos de entrega.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Comparación rápida

Atributo	A36	A572 (p. ej., Grado 50)
Soldabilidad	Excelente, sencillo	Muy bueno cuando se siguen procedimientos de soldadura controlados.
Resistencia-Tenacidad	Resistencia moderada; dureza adecuada para muchos usos	Mayor rendimiento y, a menudo, mejor tenacidad por unidad de peso gracias al procesamiento de HSLA.
Costo	Menor coste por tonelada	Mayor costo por tonelada; se puede ahorrar costo reduciendo el tamaño de la sección.

Conclusiones: - Elija A36 si: - La aplicación estructural es rutinaria y no requiere una alta resistencia a la fluencia. La facilidad de fabricación, la amplia disponibilidad y el menor coste de los materiales son prioritarios. - La sencillez en la soldadura y el conformado es importante y no se necesita una resistencia especial.

• Elija A572 si:
• Se requiere una mayor resistencia a la fluencia (por ejemplo, el grado 50 ofrece una clara ventaja de diseño).
• Se buscan reducciones potenciales de peso o tamaño de sección manteniendo una buena resistencia.
• El proyecto puede adaptarse a controles de soldadura y fabricación ligeramente más estrictos y tolera un mayor coste unitario de los materiales a cambio de beneficios en el ciclo de vida o el rendimiento.

Nota final: Siempre especifique el grado ASTM exacto, la forma del producto, el espesor y cualquier requisito suplementario (temperaturas de ensayo de impacto, recubrimiento o procedimientos de soldadura) y exija los informes de ensayo de fábrica (MTR) con las entregas de material. Para diseños críticos, realice cualificaciones del procedimiento de soldadura y consulte las fichas técnicas del fabricante/proveedor de acero para adecuar la composición química y las propiedades mecánicas al uso previsto.