A36 frente a A992: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros ASTM A36 y ASTM A992 son dos de los aceros estructurales más utilizados en la construcción y la fabricación pesada. Al elegir entre ellos, los ingenieros y los equipos de compras suelen sopesar las ventajas y desventajas de cada uno: costo, límite elástico, resistencia a la tracción, soldabilidad y tenacidad. En situaciones típicas, se suele especificar columnas y perfiles de ala ancha para edificios (donde se prioriza un mayor límite elástico y un comportamiento predecible) frente a placas, perfiles angulares y elementos estructurales generales, donde el costo y la amplia disponibilidad son más importantes.

La principal diferencia práctica radica en que el A992 es un acero estructural moderno, de baja aleación y resistencia controlada, optimizado para perfiles de ala ancha y aplicaciones de alta resistencia; el A36 es un acero estructural al carbono de uso general, más antiguo, con un límite elástico mínimo inferior y una composición química más simple. Por ello, el A992 se suele preferir para la construcción de perfiles estructurales, mientras que el A36 se sigue utilizando ampliamente para placas, barras y aplicaciones estructurales generales.

1. Normas y designaciones

• ASTM/ASME:
• A36 — "Especificación estándar para acero estructural al carbono" (ampliamente utilizado para placas, perfiles, barras y secciones).
• A992 — "Especificación estándar para perfiles estructurales de acero" (dirigida específicamente a perfiles estructurales como vigas y columnas de ala ancha).
• EN (europeo): los aceros ampliamente equivalentes incluyen las familias S275/S355 (pero la correspondencia directa uno a uno no es exacta).
• JIS / GB: otras normas nacionales clasifican los aceros comparables en familias estructurales de bajo carbono o de baja aleación; la equivalencia directa debe comprobarse mediante requisitos de propiedades químicas y mecánicas.

Clasificación: - A36 — acero estructural al carbono. - A992 — Acero estructural estilo HSLA (acero estructural de baja aleación, microaleado/de química controlada).

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: Composición química típica (en % peso). Los valores mostrados son límites representativos o rangos típicos de referencia en la práctica; siempre confirme con el certificado de fábrica o la norma de control para un lote/producto específico.

Elemento	A36 (típico según la práctica común)	A992 (típico según ASTM A992)
C (Carbono)	≤ ~0,25–0,29 (máx.)	≤ ~0,23 (máx.)
Mn (manganeso)	~0,8–1,2	hasta ~1,35 (controlado)
Si (silicio)	≤ ~0.40	≤ 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,04	≤ 0,035
S (Azufre)	≤ 0,05	≤ 0,040
Cr (Cromo)	no añadido intencionadamente (rastro)	no añadido intencionadamente (rastro)
Ni (níquel)	solo traza	solo traza
Mo (molibdeno)	solo traza	solo traza
V (vanadio)	traza / no especificado	Se permite la microaleación limitada (cantidades controladas)
Nb (Niobio)	traza / no especificado	puede estar presente en pequeñas cantidades controladas
Ti (titanio)	traza / no especificado	puede estar presente en pequeñas cantidades controladas
B (Boro)	solo traza	solo traza
N (Nitrógeno)	solo traza	controlado (afecta la eficacia de la microaleación)

Cómo afecta la aleación al comportamiento: El carbono y el manganeso determinan principalmente la resistencia y la templabilidad: un mayor contenido de carbono aumenta la resistencia, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad. - El silicio es un desoxidante e influye ligeramente en la resistencia; un exceso de Si puede afectar la soldabilidad y la calidad de la superficie. - El fósforo y el azufre se mantienen en niveles bajos para preservar la tenacidad y mejorar la soldabilidad. - La aleación A992 utiliza una química controlada y pequeñas adiciones de microaleaciones (V, Nb, Ti en cantidades controladas) para aumentar la resistencia a la fluencia y mejorar la tenacidad sin un alto contenido de carbono, lo que permite una mayor resistencia con una soldabilidad y tenacidad aceptables; esta es la estrategia HSLA.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Procesamiento típico en molino: - A36: producido mediante laminación en caliente; la normalización no es un requisito de la norma. Su microestructura es generalmente de ferrita y perlita, con granos de ferrita gruesos que varían según el laminado y el enfriamiento. No se le aplica refuerzo intencional con microaleaciones. - A992: producido mediante laminación controlada y gestión térmica con posible microaleación; la microestructura es ferrita refinada con precipitados finamente dispersos de elementos de microaleación que aumentan la resistencia a la fluencia y la tenacidad.

Respuesta al tratamiento térmico: Ambos grados se suministran normalmente en estado laminado para perfiles estructurales. La práctica estándar no incluye temple y revenido para ninguno de los dos grados cuando se utilizan como perfiles estructurales estándar. - La normalización (calentamiento y enfriamiento controlado) puede refinar el tamaño del grano y mejorar la tenacidad de ambos aceros, pero las piezas comerciales generalmente se entregan sin normalización posterior al laminado. - El temple y revenido o tratamientos termomecánicos más severos no son típicos ni necesarios para A36 o A992; dichos tratamientos harían que el material pasara a una clasificación de grado diferente (por ejemplo, aceros de baja aleación templados y revenidos). - El laminado termomecánico más la microaleación en A992 produce un tamaño de grano más fino y una mejor tenacidad a una resistencia dada en comparación con el A36 producido por laminado convencional.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Propiedades mecánicas típicas (los valores son mínimos representativos o rangos típicos; consulte la norma o el informe de ensayo de fábrica para obtener valores específicos del contrato).

Propiedad	A36 (típico)	A992 (típico)
Resistencia a la fluencia	36 ksi (≈ 250 MPa) (mínimo)	50 ksi (≈ 345 MPa) (mínimo para formas)
Resistencia a la tracción	Rango típico: 58–80 ksi (≈ 400–550 MPa)	Rango típico: ~65–90 ksi (≈ 450–620 MPa)
Alargamiento (en 2 pulgadas / 50 mm)	~20% (varía según el grosor)	~18% (varía según la forma y el grosor)
Resistencia al impacto	No está especificado de forma uniforme; normalmente es inferior a A992 a baja temperatura.	Controlado para proporcionar una mayor resistencia a las muescas a temperaturas más bajas para aplicaciones en la construcción.
Dureza	Típico en el rango del acero dulce (HB ~120–160)	Ligeramente superior debido a la microaleación y al procesamiento controlado.

Interpretación: - El A992 es más resistente por diseño (mayor límite elástico mínimo y mayores objetivos de tracción), lo que permite utilizar elementos estructurales más ligeros y rígidos para las mismas cargas. - El A992 generalmente ofrece una mejor combinación de resistencia y tenacidad que el A36 debido a la microaleación y al laminado controlado; el A36 es más dúctil en resistencias bajas a moderadas. - Para la misma área de sección transversal, las secciones A992 soportan cargas más elevadas o permiten un ahorro de peso.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del equivalente de carbono y de la microaleación. A continuación se muestran dos índices útiles.

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

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

Interpretación cualitativa: - El A36 suele tener un contenido de carbono ligeramente superior al del A992, lo que tiende a aumentar su equivalente de carbono y, por lo tanto, puede incrementar el riesgo de fisuración en frío en secciones gruesas o con determinados procedimientos de soldadura. El menor contenido de carbono y la microaleación controlada del acero A992 generalmente lo hacen al menos tan soldable como el A36 para los procesos comunes de soldadura estructural, siempre que se utilice un precalentamiento adecuado y un control preciso del enfriamiento posterior a la soldadura en secciones gruesas. Los elementos de microaleación (V, Nb, Ti) pueden aumentar la templabilidad localmente, por lo que, para secciones muy gruesas o soldaduras con alta restricción, sigue siendo importante prestar atención al precalentamiento y al enfriamiento controlado. - Utilice el concepto de equivalente de carbono (como se indicó anteriormente) para comparar calores y espesores específicos y para seleccionar el precalentamiento/postcalentamiento, el metal de aporte y la especificación del procedimiento de soldadura (WPS). - Para soldaduras críticas o de secciones gruesas, siga el procedimiento de soldadura calificado y considere el control de hidrógeno, el precalentamiento y la gestión de la temperatura entre pasadas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el A36 ni el A992 son aceros inoxidables; ambos dependen de la protección superficial para la resistencia a la corrosión.
• Protecciones comunes: galvanizado en caliente (recubrimiento de Zn), recubrimientos orgánicos (pinturas, imprimaciones epoxi), metalización (aerosol de zinc o aluminio) y sistemas de sacrificio o barrera para ambientes atmosféricos o marinos.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es aplicable a estos aceros no inoxidables. A modo de referencia, para la selección de acero inoxidable se utilizan los siguientes métodos: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ pero este índice no se aplica a A36/A992.
• Guía de selección: elija la protección contra la corrosión según la clasificación ambiental, la vida útil prevista y la estrategia de mantenimiento. El galvanizado es habitual en elementos estructurales expuestos a la intemperie.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: ambos grados se mecanizan de manera similar mediante corte por llama, plasma, oxicorte y serrado abrasivo; el A992 puede presentar un desgaste de herramienta ligeramente mayor relacionado con la resistencia.
• Doblado/conformado: El menor límite elástico del A36 hace que sea ligeramente más fácil doblarlo sin recuperación elástica; el mayor límite elástico del A992 produce más recuperación elástica y puede requerir una mayor fuerza de conformado o radios de curvatura mayores.
• Maquinabilidad: ambos son mecanizables con herramientas comunes; la mayor resistencia y los precipitados de microaleación del A992 pueden reducir marginalmente la vida útil de la herramienta en comparación con el A36.
• Acabado: ambos tipos de pintura y recubrimientos aceptan de forma similar; la cascarilla superficial producida por el laminado en caliente debe tenerse en cuenta en la preparación del recubrimiento.

8. Aplicaciones típicas

A36 — Usos típicos	A992 — Usos típicos
Placas estructurales generales, canales, ángulos, barras, construcción ligera donde la resistencia mínima es suficiente y el coste es prioritario.	Vigas y columnas de ala ancha en estructuras de edificios, donde se requieren un límite elástico mínimo más elevado y propiedades de sección predecibles.
Fabricación de bastidores de maquinaria, elementos no críticos y componentes estructurales secundarios	Perfiles estructurales de acero en edificios de varias plantas, diseños resistentes a sismos y vientos, columnas y vigas de gran capacidad de carga.
Componentes estructurales diversos, placas base, arriostramientos, escaleras y plataformas	Elementos estructurales principales que soportan cargas donde el código o el diseño exigen un límite elástico mínimo de 50 ksi y una mayor tenacidad.

Justificación de la selección: - Elija A992 cuando los códigos estructurales o los cálculos de diseño requieran acero con límite elástico de 50 ksi o cuando el ahorro de peso mediante secciones más pequeñas sea beneficioso. - Elija A36 para placas, ángulos y perfiles de uso general de menor costo donde un límite elástico de 36 ksi sea adecuado.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El precio del A992 suele ser ligeramente superior por tonelada que el del A36 debido a un control químico más estricto y a la intención de utilizar formas específicas; sin embargo, el uso del A992 puede reducir el coste total del proyecto al permitir secciones más pequeñas y un menor tonelaje de acero.
• Disponibilidad: El A36 es omnipresente en placas, barras y formas diversas; el A992 está ampliamente disponible para perfiles laminados de ala ancha y es el grado comúnmente especificado para perfiles de construcción en América del Norte.
• Formas del producto: A36 se suministra comúnmente en placas, barras, láminas y formas diversas; A992 está específicamente destinado y ampliamente disponible para perfiles estructurales laminados (ala ancha).

10. Resumen y recomendación

Tabla: Comparación rápida

Métrico	A36	A992
Soldabilidad	Adecuado para fabricaciones comunes; tenga cuidado con los elementos CE en secciones gruesas.	Buena, a menudo mejor que la A36 debido a su menor contenido de carbono; la microaleación requiere controles de soldadura estándar.
Resistencia-Tenacidad	Menor límite elástico (36 ksi), tenacidad adecuada	Mayor límite elástico (50 ksi), mejor equilibrio entre resistencia y tenacidad gracias a un procesamiento controlado.
Costo	Menor precio por tonelada; muy disponible	Un ligero sobreprecio por tonelada, pero puede reducir el tamaño de la sección y el peso total.

Recomendaciones: - Elija A36 si: - El diseño permite un límite elástico mínimo de 36 ksi (250 MPa) y usted prioriza el menor costo inicial del material o necesita placas/barras/ángulos en la fabricación general. - Las piezas son miembros primarios no críticos, o cuando se utilizan formas de placas y barras donde A36 es una práctica estándar.

• Elija A992 si:
• Usted está especificando perfiles laminados de ala ancha o elementos constructivos primarios que se benefician de un límite elástico mínimo de 50 ksi (345 MPa) y una tenacidad mejorada.
• Usted busca propiedades de materiales predecibles y controladas para aplicaciones estructurales sísmicas o de alta exigencia, y valora la reducción del tamaño de las secciones o el ahorro de peso.

Nota final: Verifique siempre el texto de la norma de control y el certificado de ensayo de fábrica para el calor específico, el espesor y la forma del producto que se adquiere. Para procedimientos de soldadura, uniones pesadas o restringidas, o servicio a baja temperatura, calcule los valores de carbono equivalente pertinentes y ajuste los parámetros de soldadura en consecuencia.