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

Introducción

Los aceros estructurales ASTM A36 y ASTM A992 son dos de los más comúnmente especificados para edificios, puentes y fabricación en general. Al elegir entre ellos, los ingenieros y los equipos de compras suelen sopesar las ventajas y desventajas del costo de la materia prima, el peso de la sección, la soldabilidad y el rendimiento mecánico requerido. Las decisiones típicas se dan cuando la economía y la disponibilidad de placas o perfiles planos son factores primordiales (A36), frente a situaciones donde se requieren secciones más ligeras, mayor resistencia de diseño y un rendimiento constante en alas anchas (A992).

La principal diferencia técnica entre los grados radica en que el A992 es un acero estructural moderno de alta resistencia y baja aleación (HSLA), optimizado para ofrecer una mayor resistencia a la fluencia y un equilibrio favorable entre resistencia y tenacidad mediante una composición química controlada y microaleación, mientras que el A36 es un acero estructural al carbono tradicional con una menor resistencia mínima a la fluencia y una composición química más simple. Estas diferencias dan lugar a comportamientos divergentes en la fabricación, la soldadura y el diseño estructural.

1. Normas y designaciones

• ASTM/ASME:
• A36: ASTM A36 / ASME SA36 — “Acero estructural al carbono”
• A992: ASTM A992 / A992M — “Perfiles estructurales de acero” (HSLA para perfiles de ala ancha)
• ES: Los equivalentes ES aproximadamente comparables son las familias S275/S355 para resistencias similares, pero no son coincidencias directas uno a uno.
• JIS/GB: Las normas japonesas y chinas tienen grados estructurales análogos (p. ej., SS400, Q345), pero la composición y las garantías difieren.
• Clasificación:
• A36: acero estructural al carbono
• A992: acero estructural de alta resistencia y baja aleación (HSLA) (para perfiles estructurales laminados)

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla resume los límites o rangos de composición típicos, según lo especificado por las normas ASTM y la práctica común en la industria molinera. Los valores se expresan en porcentaje en peso y corresponden a máximos o rangos típicos, no a composiciones exactas para un lote específico.

Elemento	A36 (límites típicos)	A992 (límites/notas típicas)
do	≤ 0,26%	≤ 0,23% (menor contenido de carbono para una mejor soldabilidad y tenacidad)
Minnesota	0,60–1,20% (máx. ≈1,20%)	~0,30–1,50% (controlado para resistencia y tenacidad)
Si	≤ 0,40%	≤ 0,40% (desoxidación; controlada)
PAG	≤ 0,04%	≤ 0,035% (un menor contenido de P mejora la tenacidad)
S	≤ 0,05%	≤ 0,045%
Cr	rastro	≤ 0,20% (si está presente)
Ni	rastro	≤ 0,50% (si está presente)
Mes	rastro	≤ 0,08% (si está presente)
V	no especificado (traza)	Puede contener pequeñas cantidades de V (≤ 0,10%) como microaleación.
Nb (Nb/Ta)	ninguno especificado	puede contener microaleación (≤ 0,05%)
Ti	ninguno especificado	posibles trazas para el control de granos
B	No especificado	trazar si se utiliza para el control de la endurecimiento
norte	No especificado	El control de bajo N se aplica a menudo para el control de inclusiones/tenacidad.

Cómo afecta la aleación al comportamiento: - Un menor contenido de carbono y un control preciso de fósforo/azufre mejoran la tenacidad a las muescas y la soldabilidad. - Los elementos de microaleación (Nb, V, Ti) en A992 refinan el tamaño del grano y proporcionan un fortalecimiento por precipitación, lo que da como resultado una mayor resistencia a la fluencia con ductilidad conservada. - Las trazas de aleación (Cr, Ni, Mo), si están presentes, pueden aumentar modestamente la templabilidad y la resistencia, pero se mantienen bajas en las especificaciones estructurales para mantener la soldabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• A36: La microestructura típica en estado laminado es de ferrita con islas de perlita. Al estar especificado como acero estructural al carbono simple, se suele utilizar en estado laminado sin tratamiento térmico adicional. El tamaño de grano y la morfología ferrita-perlita determinan las propiedades mecánicas; el normalizado es posible, pero rara vez se aplica en la fabricación estructural convencional.
• A992: La microestructura en estado laminado es ferrítica con constituyentes perlíticos o bainíticos más finos, dependiendo del laminado y el enfriamiento. La microaleación y el procesamiento termomecánico favorecen un tamaño de grano de austenita previo más fino y precipitados dispersos (p. ej., NbC, VC) que refuerzan la aleación mediante precipitación y refinamiento de grano.
• Rutas de tratamiento térmico:
• Normalización: puede refinar el tamaño del grano y aumentar ligeramente la tenacidad para ambos grados, pero en la práctica no se suele especificar para perfiles de ala ancha.
• Temple y revenido: no es típico para ninguno de los dos grados en formas de productos estructurales; estos aceros no están destinados a tratamientos de endurecimiento severos en formas comerciales.
• Procesamiento termomecánico (A992): el laminado controlado y el enfriamiento acelerado en la práctica de laminación imparten características HSLA: mayor rendimiento para una tenacidad comparable sin necesidad de tratamiento térmico posterior al laminado.

4. Propiedades mecánicas

La tabla muestra las características mecánicas estándar o típicas que se utilizan habitualmente en el diseño. Los valores reales dependen del espesor, las prácticas de fabricación y la especificación aplicada.

Propiedad	A36 (típico)	A992 (típico)
Resistencia mínima a la fluencia	36 ksi (250 MPa)	50 ksi (345 MPa)
Resistencia a la tracción (rango)	58–80 ksi (400–550 MPa) según el espesor	~65–85 ksi (450–585 MPa) típico
Alargamiento (en 200 mm o 2 pulgadas)	≥ 20% (depende del grosor)	≥ 18% (depende de la sección y las especificaciones)
Resistencia al impacto	No especificado por defecto; variable — dureza moderada	Suele presentar una mejor resistencia a la entalla debido a un menor contenido de carbono y a la microaleación; puede especificarse cuando sea necesario.
Dureza	Moderado (HRB típico en el rango bajo-medio)	Mayor (refleja un mayor rendimiento); aún dentro del rango de buena conformabilidad.

Interpretación: - El A992 proporciona una resistencia a la fluencia mínima sustancialmente mayor y una mayor capacidad de tracción, lo que permite utilizar elementos más ligeros o secciones más pequeñas para la misma carga. - El A36 es más dúctil según lo especificado en muchos espesores y es satisfactorio para muchas aplicaciones estructurales no críticas. - La tenacidad a bajas temperaturas tiende a ser mejor en el A992 cuando las fábricas controlan la química y el procesamiento; sin embargo, la tenacidad al impacto no está garantizada universalmente a menos que se especifique.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del contenido de carbono, el equivalente de carbono y la microaleación. Dos índices empíricos de uso común son:

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

y

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

Interpretación cualitativa: - A36: El contenido de carbono es moderado, pero superior al del A992; la CE y la Pcm son moderadas, por lo que el A36 generalmente se suelda fácilmente con consumibles y procedimientos estándar. En secciones más gruesas o soldaduras críticas, puede ser necesario el precalentamiento y el control de la temperatura entre pasadas para evitar el agrietamiento por hidrógeno. - A992: Un menor contenido de carbono y concentraciones limitadas de elementos que aumentan la templabilidad suelen producir un equivalente de carbono efectivo menor y una menor templabilidad, lo que mejora la soldabilidad. Los elementos de microaleación no suelen afectar negativamente la soldabilidad si se procesan correctamente. Para estructuras críticas, los ingenieros aún especifican procedimientos de soldadura adecuados, precalentamiento y electrodos calificados según las normas de AWS y los requisitos del proyecto.

Notas prácticas: - Ambos grados se unen comúnmente mediante SMAW, GMAW y FCAW con electrodos estructurales estándar. - Las formas de ala ancha A992 tienen pautas de soldadura precalificadas bien documentadas en las normas de construcción de acero; los diseñadores estructurales deben seguir los códigos aplicables para el precalentamiento, la selección del metal de aporte y la calificación.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el A36 ni el A992 son inoxidables; su resistencia intrínseca a la corrosión es similar y se limita al comportamiento del acero al carbono sin recubrimiento.
• Estrategias comunes de protección:
• Galvanizado en caliente para una exposición prolongada a la intemperie y protección contra la corrosión atmosférica.
• Sistemas de recubrimiento protector (imprimación + capa de acabado) para acero de puentes y edificios.
• Los aceros resistentes a la intemperie (tipo corten) pertenecen a una familia de aleaciones diferente; el A992 no es un acero resistente a la intemperie a menos que se produzca y certifique específicamente como tal.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) solo es relevante para las aleaciones de acero inoxidable y no es aplicable a A36 ni a A992:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

El uso de PREN no es aplicable en este caso; en su lugar, seleccione los recubrimientos y el espesor de galvanizado según las expectativas ambientales y del ciclo de vida.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: Ambos grados se cortan fácilmente con oxicorte, plasma, láser y chorro de agua. La mayor resistencia del A992 puede afectar ligeramente los parámetros de corte, pero no el método de corte elegido.
• Maquinabilidad: Los aceros al carbono como el A36 y los aceros HSLA como el A992 son similares para el mecanizado general, pero la mayor resistencia y los precipitados microaleados del A992 pueden causar un desgaste de la herramienta ligeramente mayor en algunas operaciones.
• Doblado y conformado: El A36, con una resistencia a la fluencia generalmente menor, se conforma con mayor facilidad en grandes deformaciones sin recuperación elástica. La mayor resistencia a la fluencia del A992 requiere fuerzas de prensado más elevadas y un control más estricto de la recuperación elástica; sin embargo, el conformado controlado dentro de los límites del material es una práctica habitual.
• Acabado: Ambos procesos aceptan recubrimientos, galvanizado y pintura de forma similar. Las especificaciones de pretratamiento y limpieza con chorro abrasivo son idénticas.

8. Aplicaciones típicas

A36 — Usos típicos	A992 — Usos típicos
Placas estructurales generales, ángulos, planchas y fabricaciones de bajo coste	Vigas, columnas y perfiles estructurales de ala ancha en edificios y puentes
Elementos no críticos donde la soldadura y los pernos son estándar y las cargas son moderadas	Estructura primaria donde es importante minimizar el tamaño y el peso de la sección.
Bases de equipos, bastidores y componentes generales de fabricación	Estructuras de edificios de gran y mediana altura, vigas de gran luz, puentes de autopista
Reparaciones de bajo costo, elementos secundarios y trabajos diversos en acero	Situaciones que requieren propiedades de sección uniformes y una mayor relación resistencia-peso

Justificación de la selección: - Elija A36 cuando el costo, la disponibilidad y una fabricación más sencilla sean prioridades y no se requiera una mayor resistencia. - Elija A992 cuando el diseño estructural exija un límite elástico más alto para reducir el tamaño de los elementos, o cuando el código o el comprador requieran A992 para perfiles de ala ancha con propiedades de fábrica predecibles.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero A36 suele ser más económico por unidad de masa debido a su menor procesamiento y composición química más simple. El acero A992 tiene un precio superior debido a su mayor resistencia y a un procesamiento controlado en la planta.
• Disponibilidad por formato de producto:
• A36: ampliamente disponible en placas, barras, ángulos, canales y formas; casi universal en las cadenas de suministro estructurales generales.
• A992: comúnmente producido y almacenado para perfiles y vigas laminados de ala ancha (W); menos común en forma de placa a menos que se especifique.
• Perspectiva del ciclo de vida: A992 puede reducir el peso total del material y el costo de montaje; compare el costo del material entregado más los impactos de fabricación y montaje en lugar de solo el precio del acero crudo.

10. Resumen y recomendación

Criterio	A36	A992
soldabilidad	Buenas prácticas (estándar)	Muy buena (menor C, menor templabilidad)
Resistencia-Tenacidad	Menor límite elástico, buena ductilidad	Mayor límite elástico y tenacidad equilibrada (HSLA)
Costo	Menor masa por unidad	Mayor peso por unidad de masa, pero mejor relación resistencia/peso
Disponibilidad	Muy alta en muchos formatos de productos	Alto rendimiento para perfiles laminados; enfocado en secciones de ala ancha

Elija A36 si: - Su proyecto utiliza placas, planchas o estructuras secundarias no críticas, y el coste por tonelada es el factor determinante. - El diseño no requiere una alta resistencia a la fluencia y usted prefiere un acero más dúctil y fácil de moldear para una fabricación compleja. - Los proveedores locales tienen en stock el formato A36 en las formas y secciones requeridas.

Elija A992 si: - Necesitas una mayor resistencia mínima a la fluencia (50 ksi / 345 MPa) para reducir el tamaño de las secciones o el peso total y para cumplir con el código estructural o los criterios de diseño. - Se especifican vigas/columnas laminadas de ala ancha donde se requieren propiedades de fábrica predecibles, mayor resistencia y buena tenacidad. - El rendimiento de la soldadura, las dimensiones más delgadas de los elementos y las propiedades mecánicas uniformes de los elementos estructurales son prioritarias.

Conclusión Los aceros A36 y A992 se basan en filosofías de diseño distintas: el A36 para estructuras económicas de uso general; el A992 para perfiles estructurales optimizados de alta resistencia, donde la eficiencia del material y el rendimiento constante de la sección son cruciales. Especifique el grado que cumpla con los requisitos estructurales y las limitaciones de costos de fabricación, soldadura y ciclo de vida de su proyecto.