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

Introducción

Los aceros estructurales ASTM A36 y ASTM A572 son dos de los más utilizados en la construcción, la fabricación y la maquinaria pesada. Al elegir entre ellos, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen considerar el costo, la resistencia requerida, la soldabilidad y el comportamiento durante la fabricación; por ejemplo, si priorizar un menor costo del material y una amplia disponibilidad o una mayor resistencia a la fluencia y una mejor relación resistencia-peso.

La principal diferencia radica en que el A36 es un acero estructural convencional de bajo carbono, mientras que el A572 (comúnmente especificado como Grado 50 en muchos proyectos) pertenece a la familia de aceros estructurales de alta resistencia y baja aleación (HSLA), que alcanza un límite elástico superior gracias a una composición química controlada y a la microaleación. Esta diferencia conlleva ciertas limitaciones en cuanto a resistencia, tenacidad, soldabilidad y fabricación.

1. Normas y designaciones

• ASTM/ASME:
• ASTM A36/A36M — Acero estructural al carbono.
• ASTM A572/A572M — Acero estructural de alta resistencia y baja aleación (los grados 42, 50, 55 y 60 son comunes; el grado 50 se compara con mayor frecuencia con el A36).
• EN: Existen conceptos equivalentes según EN 10025 (por ejemplo, S235 ≈ A36, S355 ≈ A572 Grado 50), pero la equivalencia directa requiere comprobaciones específicas de espesor y propiedad.
• JIS/GB: Las normas japonesas y chinas tienen aceros estructurales análogos, pero los requisitos químicos y mecánicos difieren y deben compararse.
• Clasificación:
• A36 — Acero estructural al carbono.
• A572 — Acero estructural HSLA (baja aleación con elementos de microaleación en grados superiores).

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los rangos de composición típicos para los elementos más relevantes. Los valores se presentan como límites típicos o rangos comunes para placas y perfiles estructurales; para la adquisición, se deben verificar los certificados de fábrica y la calidad específica de A572.

Elemento	A36 (típico)	A572 Grado 50 (típico)
do	≤ 0,26 % en peso	≤ 0,23 % en peso
Minnesota	0,60–1,20 % en peso	~0,70–1,35 % en peso
Si	≤ 0,40 % en peso	≤ 0,40 % en peso (controlado)
PAG	≤ 0,04 % en peso	≤ 0,04 % en peso
S	≤ 0,05 % en peso	≤ 0,05 % en peso
Cr	rastro	trazas / controlado (puede estar presente en cantidades mínimas)
Ni	rastro	rastro
Mes	rastro	rastro (menor para algunos grados)
V	típicamente ninguno	posibles adiciones de microaleaciones (0–0,15 % en peso)
Nb (Cb)	típicamente ninguno	posibles adiciones de microaleaciones (0–0,06 % en peso)
Ti	típicamente ninguno	posibles adiciones de microaleaciones (controladas)
B	No se usa normalmente	ocasionalmente presente en cantidades muy pequeñas
norte	bajo, residual	bajo, controlado para el procesamiento de HSLA

Cómo afecta la aleación al comportamiento El carbono y el manganeso aumentan la resistencia, pero también la templabilidad y, en altas concentraciones, pueden reducir la soldabilidad y la tenacidad. La aleación A572 suele controlar el carbono e incrementar el manganeso y la microaleación beneficiosa para aumentar el límite elástico sin grandes incrementos de carbono. - Microaleación (V, Nb, Ti): pequeñas adiciones promueven el fortalecimiento por precipitación, un tamaño de grano más fino y una mayor tenacidad sin recurrir a un mayor contenido de carbono, lo que permite una mayor resistencia a la fluencia con buena ductilidad y soldabilidad. - Elementos como Cr, Mo y Ni generalmente están limitados; A572 logra resistencia principalmente a través de mecanismos HSLA en lugar de aleaciones pesadas.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

microestructuras típicas - A36: El acero A36 laminado en caliente o normalizado presenta típicamente una microestructura de ferrita-perlita con granos relativamente gruesos en comparación con los aceros HSLA. Su resistencia se deriva principalmente del contenido de carbono y del endurecimiento por deformación. - A572 (p. ej., grado 50): Procesado para optimizar su resistencia y tenacidad, el A572 suele presentar una ferrita-perlita más fina o ferrita con precipitados finos dispersos procedentes de elementos de microaleación. El control termomecánico durante el laminado y el enfriamiento controlado refinan el tamaño de grano y dispersan carburos, nitruros y carbonitruros para el endurecimiento por precipitación.

Tratamiento térmico y respuesta térmica - A36: No se suele someter a tratamiento térmico en aplicaciones estructurales; se puede recurrir a la normalización o al alivio de tensiones para mejorar la tenacidad o reducir las tensiones residuales. El acero A36 presenta una respuesta limitada al temple y al revenido debido a su bajo contenido de carbono y a su uso previsto. A572: También se suministra habitualmente como chapa laminada en estado de laminación o tras un tratamiento termomecánico. Se pueden producir grados superiores mediante laminación controlada y enfriamiento acelerado para obtener la resistencia a la fluencia requerida con una tenacidad aceptable. El temple y revenido no es el procedimiento comercial habitual para los productos estructurales de A572, pero puede utilizarse para aplicaciones especiales.

Efecto de la normalización / TMCP / Q&T - La normalización puede refinar el tamaño del grano y mejorar la tenacidad de ambos aceros, pero el A572 se beneficia más del procesamiento termomecánico controlado (TMCP) y la precipitación de microaleaciones para obtener una mayor resistencia sin grandes penalizaciones de carbono. - El temple y revenido aumentarán la resistencia en principio, pero no es un procedimiento estándar para estos grados y modifica la soldabilidad y las expectativas de tensión residual.

4. Propiedades mecánicas

La tabla siguiente resume los requisitos típicos de propiedades mecánicas utilizados para el diseño y la adquisición. Los valores reales dependen del grado, el espesor y las especificaciones de compra.

Propiedad	A36 (típico)	A572 Grado 50 (típico)
Resistencia mínima a la fluencia	36 ksi (≈ 250 MPa)	50 ksi (≈ 345 MPa)
Resistencia a la tracción	58 a 80 ksi (≈ 400 a 550 MPa)	65–85 ksi (≈ 450–585 MPa)
Alargamiento (en calibre 50–200 mm, depende del espesor)	~20% (el mínimo varía según el grosor)	~18% (el mínimo varía según el grosor)
Resistencia al impacto	No se especifica universalmente; moderado a temperatura ambiente; más bajo a temperaturas criogénicas a menos que se especifique.	Suele estar disponible con requisitos Charpy específicos; generalmente presenta mejor resistencia a la entalla cuando se especifica y procesa.
Dureza típica (en estado laminado, aproximada)	Inferior a HSLA, variable con el procesamiento	Superior a A36 debido a su mayor rendimiento y TMCP

Interpretación - El acero A572 Grado 50 proporciona una resistencia a la fluencia sustancialmente mayor que el A36; las resistencias a la tracción se superponen un poco, pero el A572 es mayor en promedio. - La ductilidad y el alargamiento son en general similares cuando se controlan el espesor y el procesamiento, pero el A572 puede tener una tenacidad superior debido a un tamaño de grano más fino y a mecanismos de fortalecimiento por precipitación. - El resultado final es que el A572 ofrece una mejor relación resistencia-peso, lo que permite utilizar secciones más ligeras para la misma carga.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del contenido de carbono, la templabilidad (Mn, aleación) y la microestructura. Dos índices comunes utilizados para evaluar la soldabilidad son el equivalente de carbono IIW y el Pcm internacional.

Visualización de los índices de soldabilidad estándar: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa (sin sustitución numérica) - A36: Su contenido moderado de carbono y manganeso proporciona, en general, buena soldabilidad con procesos y consumibles de soldadura comunes. El precalentamiento y el control de la temperatura entre pasadas suelen ser suficientes para secciones gruesas o bajas temperaturas. - A572 (HSLA): Debido a que la aleación y el contenido controlado de Mn pueden ser mayores, y a la presencia de elementos de microaleación, la templabilidad aumenta ligeramente. Sin embargo, las aleaciones A572 modernas están diseñadas para una buena soldabilidad: el carbono está controlado y los niveles de microaleación son lo suficientemente bajos como para que la mayoría de los procedimientos de soldadura estructural sean adecuados. Para secciones más gruesas, climas fríos o aleaciones A572 de mayor resistencia (p. ej., 55, 60), se debe especificar el precalentamiento, el aporte térmico controlado y los metales de aporte apropiados. - Orientación práctica: evalúe $CE_{IIW}$ o $P_{cm}$ para el certificado de fábrica específico a fin de determinar las necesidades de tratamiento térmico previo y posterior a la soldadura. Para soldaduras críticas o secciones gruesas, realice la calificación del procedimiento (PQR) y considere realizar ensayos de impacto.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el A36 ni el A572 son inoxidables: ambos son aceros al carbono/HSLA simples y requieren protección contra la corrosión para ambientes expuestos.
• Métodos de protección comunes: galvanizado en caliente, pintura en taller o en campo, recubrimientos epoxi, metalización (zinc/Al) o alternativas de acero resistente a la intemperie cuando sea apropiado.
• Uso de índices de acero inoxidable: El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es aplicable a A36 ni a A572 porque no son aceros inoxidables. A modo de referencia, la evaluación del acero inoxidable utiliza: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Notas prácticas: La aleación del A572 no proporciona una resistencia significativa a la corrosión; la selección para entornos corrosivos debe basarse en la estrategia de recubrimiento y mantenimiento en lugar del contenido menor de aleación.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformabilidad y doblado: El acero A36 se utiliza comúnmente para doblar, conformar y dar forma; su microestructura laminada en caliente, más dúctil, proporciona un comportamiento predecible. El acero A572 (grado 50) puede conformarse y doblarse, pero requiere un control más preciso de los radios de curvatura y puede necesitar una mayor tolerancia de recuperación elástica debido a su mayor límite elástico.
• Corte y mecanizado: Ambos se cortan fácilmente con métodos estándar (cizallado, oxicorte, plasma, láser), pero el A572 puede ser un poco más duro con las herramientas; las tasas dependen del espesor y la entrada de calor.
• Soldadura y post-trabajo: El A572 a menudo requiere un control cuidadoso del aporte de calor durante el doblado en frío o el calentamiento local para evitar el endurecimiento localizado; sin embargo, con los procedimientos correctos, se fabrica como el A36 para la mayoría de las aplicaciones estructurales.
• Punzonado, taladrado: La mayor resistencia del A572 puede requerir más fuerza o herramientas especializadas para la fabricación de agujeros; el desgaste de la herramienta puede ser mayor que con el A36.

8. Aplicaciones típicas

A36 — Usos típicos	A572 (p. ej., grado 50) — Usos típicos
Perfiles estructurales generales (ángulos, canales, vigas en I) para edificios y equipos de carga baja a moderada.	Puentes, grúas, estructuras pesadas y aplicaciones donde un mayor rendimiento permite secciones más ligeras
Placas base, placas de tamaño pequeño a mediano y componentes donde la sensibilidad al costo es primordial.	Placas de acero fabricadas para aplicaciones donde se requiere ahorro de peso, mayor resistencia a la tensión o mayores luces.
Elementos estructurales decorativos, conjuntos soldados no críticos	Conexiones atornilladas y soldadas de alta resistencia, construcción donde el código o el diseño requieren un límite elástico superior.
Reparaciones y modernizaciones donde se requiere igualar la resistencia del acero existente de baja resistencia	Bastidores de maquinaria pesada, carrocerías de camiones y elementos estructurales sometidos a cargas cíclicas donde se desea una mayor resistencia

Justificación de la selección - Elija A36 cuando el costo, la facilidad de fabricación y la amplia disponibilidad superen la necesidad de una alta resistencia a la fluencia. - Elija A572 Grado 50 (o superior) cuando se requiera optimización estructural, tamaño reducido de los miembros o mayor límite elástico y tenacidad especificados.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El acero A36 suele ser más económico por tonelada que el A572 Grado 50 debido a su composición química más simple y a sus mayores volúmenes de producción. El A572 es más caro por unidad de peso, pero puede ofrecer un menor coste total de la estructura gracias a su menor peso.
• Disponibilidad: El acero A36 está disponible universalmente en una amplia gama de formas, placas y espesores. El acero A572 Grado 50 está ampliamente disponible, pero la disponibilidad de espesores específicos, tamaños de placa y certificaciones de fábrica puede variar según la región y la forma del producto.
• Formas del producto: ambos grados son comunes en placas, perfiles estructurales laminados en caliente y perfiles fabricados a medida. Los plazos de entrega para A572 pueden ser mayores para espesores especiales o tolerancias ajustadas.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa)

Atributo	A36	A572 Grado 50
soldabilidad	Bueno (fácilmente soldable con procedimientos estándar)	De bueno a muy bueno (requiere atención en secciones más gruesas; evaluar CE/Pcm)
Resistencia-Tenacidad	Menor rendimiento, dureza aceptable; procesamiento sencillo	Mayor rendimiento y, por lo general, mejor tenacidad tras el procesamiento; mejor relación resistencia-peso.
Costo	Precio unitario más bajo, muy disponible	Mayor precio unitario, potencial ahorro durante el ciclo de vida gracias a la reducción del peso.

Conclusión y guía práctica para la elección - Elija A36 si: - El proyecto prioriza el menor coste de materiales y una fabricación sencilla. - Las exigencias estructurales son modestas (un diseño basado en un límite elástico de 36 ksi es adecuado). - Es importante la amplia disponibilidad, la facilidad de soldadura sin procedimientos especiales y la compatibilidad con piezas existentes de baja resistencia.

• Elija A572 (generalmente grado 50) si:
• Se requiere una mayor resistencia a la fluencia para reducir el tamaño de la sección, disminuir el peso o cumplir con los requisitos del código.
• En un contexto estructural, se necesita una mayor tenacidad y un mejor rendimiento ante la fatiga y el impacto.
• Usted acepta una pequeña prima por tonelada por material que puede reducir los costos de fabricación o envío y mejorar la eficiencia estructural.

Nota práctica final: consulte siempre el certificado de fábrica y la especificación ASTM completa del lote suministrado (incluidos los requisitos dependientes del espesor y cualquier requisito suplementario o de impacto Charpy). Para estructuras soldadas críticas o servicio a baja temperatura, realice la calificación del procedimiento de soldadura y solicite el grado A572 específico y el historial de tratamiento térmico/procesamiento en la orden de compra para que las propiedades mecánicas y de tenacidad cumplan con los requisitos de diseño.