A36 vs S275 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

El A36 y el S275 son dos de los aceros estructurales más utilizados en la industria global. Ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción evalúan habitualmente estos grados al diseñar edificios, puentes, estructuras de maquinaria y estructuras pesadas donde se debe equilibrar el costo, la soldabilidad y el rendimiento mecánico. Las decisiones típicas incluyen elegir entre una resistencia a la fluencia ligeramente superior y la disponibilidad del material, seleccionar un grado que facilite el conformado en frío o la construcción soldada, y adecuar las propiedades del material a los planes de tratamiento térmico de fabricación.

La principal diferencia entre estos grados radica en que el A36 es un acero al carbono estructural estándar estadounidense de uso extendido, mientras que el S275 es el grado estructural europeo equivalente. Presentan un rendimiento similar, pero difieren en los límites especificados por las normas, los controles químicos típicos y algunas garantías de propiedades mecánicas. Debido a que se especifican bajo diferentes sistemas regulatorios, la sustitución directa requiere verificar los límites de espesor de sección, las condiciones de entrega y cualquier requisito adicional del subgrado (por ejemplo, ensayos de impacto).

1. Normas y designaciones

• A36: Especificado en ASTM A36 / A36M; común en Estados Unidos y Norteamérica para perfiles estructurales, placas y barras. Clasificado como acero estructural al carbono.
• S275: Especificado en la norma EN 10025-2 (y normas EN relacionadas), es común en Europa. Es un acero estructural no aleado; entre sus subgrados se incluyen S275JR, S275J0 y S275J2 (con diferentes temperaturas de ensayo de impacto).
• Otras normas relevantes y calificaciones comparables:
• JIS: Los aceros estructurales japoneses tienen diferentes designaciones (por ejemplo, SS400) y se estandarizan por separado.
• GB: Las normas chinas (por ejemplo, Q235) pueden ser funcionalmente similares, pero difieren en las propiedades garantizadas y las pruebas.
• Referencias ASME/ISO: La selección de materiales para recipientes a presión o aplicaciones de alta temperatura hará referencia a normas adicionales más allá de estas especificaciones de grado estructural.

Clasificación: Tanto el A36 como el S275 son aceros estructurales al carbono simple / no aleados (no son aceros HSLA, para herramientas ni inoxidables), aunque el S275 puede producirse con elementos de microaleación en algunos subgrados.

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento	Límites típicos A36 (ASTM A36) — límites típicos	Límites típicos S275 (EN 10025-2)
C (Carbono)	Hasta aproximadamente 0,25–0,26% (máximo)	Hasta un máximo de entre 0,20 y 0,25 %, dependiendo de la subrasante.
Mn (manganeso)	~0,8–1,2% (rango común)	Hasta aproximadamente 1,5–1,6% (máximo)
Si (silicio)	≤ ~0,40% (desoxidante)	Normalmente 0,05–0,55% (desoxidante/trazas)
P (Fósforo)	≤ 0,04% (máx.)	≤ 0,035% (máx.)
S (Azufre)	≤ 0,05% (máx.)	≤ 0,035% (máx.)
Cr (Cromo)	Trazas / generalmente <0,05%	Traza (normalmente no aleada intencionalmente)
Ni (níquel)	Rastro	Rastro
Mo (molibdeno)	Rastro	Rastro
V, Nb, Ti (microaleación)	Ocasional, pero no típico en el A36 normal	Es poco común en el acero S275 estándar; puede estar presente en aceros especiales derivados de la familia del S275.
B, N	Rastro	Rastro

Notas: Los valores anteriores se consideran límites o rangos típicos citados en la práctica común. Las composiciones exactas permitidas dependen de la edición estándar y la subcalidad específicas (p. ej., S275JR frente a S275J2). Ambos grados de acero dependen principalmente del carbono y el manganeso para su resistencia. El silicio y el manganeso actúan como desoxidantes y fortalecedores leves; el fósforo y el azufre se mantienen en bajas concentraciones porque fragilizan el acero y perjudican su soldabilidad. Estrategia de aleación: Estos aceros no se alean intencionalmente para mejorar su templabilidad (por ejemplo, Cr, Mo y Ni no son los principales componentes). Si se utiliza microaleación (V, Nb, Ti), es para controlar el grano y aumentar la resistencia a la fluencia mediante el fortalecimiento por precipitación, más que para mejorar la templabilidad general.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - El carbono aumenta la resistencia y la templabilidad, pero reduce la ductilidad y la soldabilidad, ya que incrementa el riesgo de fisuración en frío. - El manganeso mejora la tenacidad y contrarresta la fragilización por azufre; en niveles más altos, aumenta ligeramente la templabilidad. - Los elementos de microaleación (cuando están presentes) refinan el tamaño del grano y aumentan la resistencia a la fluencia sin comprometer gravemente la soldabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Las microestructuras típicas para ambos grados después del laminado estándar y el enfriamiento al aire son estructuras de ferrita-perlita: - La ferrita proporciona ductilidad y tenacidad. - La perlita proporciona resistencia.

Respuesta al procesamiento: - Normalización (calentamiento por encima del rango de transformación y enfriamiento al aire): refina el tamaño del grano y puede aumentar modestamente la resistencia y la tenacidad de ambos aceros, pero no se especifica comúnmente para elementos estructurales típicos. Temple y revenido: no es habitual en los aceros A36 ni S275, ya que están diseñados para ser laminados en caliente y no templados. Aplicar temple y revenido sería un sobretratamiento y podría generar propiedades impredecibles a menos que se controle la composición química del acero para optimizar su templabilidad. - Laminación termomecánica: No es una ruta estándar para el A36; los aceros de la familia S275 en las acerías modernas pueden recibir laminación controlada para mejorar la uniformidad y la tenacidad, lo que da como resultado distribuciones de propiedades ligeramente más ajustadas. - Las diferencias en la subcalidad (por ejemplo, S275JR vs S275J2) reflejan las pruebas de impacto y, en ocasiones, un control más estricto de la microestructura para garantizar la tenacidad a temperaturas específicas.

Dado que ninguno de los dos grados está diseñado como una aleación templada y revenida endurecible, las principales formas de cambiar las propiedades son mediante laminación/normalización (refinamiento del grano) o cambiando a una especificación diferente (por ejemplo, un grado HSLA para una mayor resistencia a la fluencia).

4. Propiedades mecánicas

Propiedad	A36 (típico, ASTM A36)	S275 (típico, EN S275)
Límite elástico mínimo	250 MPa (36 ksi)	275 MPa (para rangos dependientes del espesor)
Resistencia a la tracción (UTS)	~400–550 MPa (rango típico)	~410–560 MPa (rango típico)
Alargamiento (A%)	~20% (depende del grosor)	~20–26% (depende del subsuelo y del espesor)
Resistencia al impacto Charpy	No especificado para el A36 básico; depende del proveedor/prueba.	Especificado para subgrados (por ejemplo, S275JR: 27 J a temperatura ambiente; variantes J0/J2 a temperaturas más bajas).
Dureza (HB/HRB aprox.)	De baja a moderada (dependiendo de UTS)	Similar a la A36; ligera variación según la subrasante.

Interpretación: - El S275 tiene una resistencia a la fluencia mínima garantizada ligeramente superior a la del A36, lo que puede permitir reducciones de peso modestas o una mayor capacidad de carga para la misma sección transversal. - Los rangos de resistencia a la tracción se superponen considerablemente; ambos aceros presentan un comportamiento a la tracción similar en estado laminado. - Tenacidad: Las subcalidades S275 que incluyen pruebas de impacto (JR, J0, J2) brindan garantías explícitas, que pueden ser críticas en servicio a bajas temperaturas o para cargas dinámicas. Las diferencias de ductilidad son mínimas; la selección práctica depende del subsuelo, el espesor y el historial de tratamiento térmico del proveedor.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de los aceros al carbono simples es generalmente buena, pero depende del contenido de carbono, la aleación combinada, el espesor de la sección y el procedimiento de soldadura.

Índices de soldabilidad relevantes: - Carbono equivalente (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Fórmula Pcm (útil para evaluar 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: Tanto el A36 como el S275 suelen tener bajos equivalentes de carbono, lo que proporciona una buena soldabilidad general para los procesos de arco comunes. Presentan baja concentración de fósforo y azufre, y una calidad de soldadura moderada con aporte de manganeso. - Debido a que el S275 a veces tiene límites de manganeso más altos, su CE puede ser ligeramente superior al del A36; sin embargo, en la práctica ambos son fácilmente soldables con consumibles estándar y el precalentamiento/práctica se recomienda solo en secciones más gruesas o soldaduras restringidas. - La microaleación aumenta ligeramente la templabilidad; si está presente, téngala en cuenta en los procedimientos de soldadura (precalentamiento/control entre pasadas) para evitar el agrietamiento en frío. - Para estructuras soldadas críticas, calcule el $CE_{IIW}$ o $P_{cm}$ pertinente con análisis de fábrica reales y siga los códigos para el precalentamiento, la temperatura entre pasadas y la selección de consumibles.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el A36 ni el S275 son inoxidables; ambos requieren protección contra la corrosión en ambientes expuestos.
• Métodos de protección comunes: galvanizado en caliente, pinturas con base de solvente o epoxi, recubrimiento en polvo y metalización. La selección depende de la severidad ambiental y la vida útil.
• El PREN (número equivalente de resistencia a picaduras) es relevante solo para los aceros inoxidables: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ — no aplicable a aceros estructurales no aleados como A36 o S275.
• Para la exposición atmosférica, el galvanizado o sistemas de pintura adecuados son la opción habitual. Para la exposición enterrada o marina, se deben considerar recubrimientos más robustos, protección catódica o el uso de aleaciones resistentes a la corrosión en lugar de estos aceros comunes.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: Ambos grados se mecanizan de forma similar; el A36 se considera generalmente de maquinabilidad aceptable. El S275 es comparable; la maquinabilidad real depende de la composición química exacta y del proceso de laminación.
• Conformado en frío / doblado: Ambos aceros son conformables cuando el espesor y el radio de curvatura se ajustan a las tablas estándar. Un menor contenido de carbono y la ausencia de microestructura endurecida por temple favorecen la conformabilidad. Para dobleces pronunciados o conformado en frío de secciones gruesas, se recomienda consultar las directrices sobre radio de curvatura.
• Corte y perforación: Se aplican los métodos estándar de corte por llama, plasma y corte mecánico. Para trabajos de precisión, se recomienda el corte por láser o chorro de agua.
• Acabado superficial: Las superficies laminadas en caliente de ambos grados pueden presentar cascarilla de laminación; para aplicaciones pintadas o encoladas, se requiere preparación de la superficie (granallado, decapado ácido).
• Fabricación mediante soldadura: Elección de electrodos estándar para acero dulce; el precalentamiento y el tratamiento posterior a la soldadura generalmente no son necesarios para secciones delgadas, pero pueden ser necesarios para soldaduras gruesas o muy restringidas.

8. Aplicaciones típicas

A36 — Usos típicos	S275 — Usos típicos
Perfiles estructurales de edificios y puentes (vigas en I, canales)	Estructuras metálicas en edificios y puentes (proyectos europeos)
Placas y barras estructurales generales para bastidores de maquinaria	Placas y perfiles para estructuras soldadas, grúas y marcos.
Placas base, refuerzos y placas de conexión	Elementos estructurales donde se desea un rendimiento ligeramente superior
Fabricación ligera a media, barandillas y soportes	Proyectos que requieren certificación EN y subrasantes sometidas a pruebas de impacto

Justificación de la selección: - Elija A36 cuando especifique según las normas ASTM, adquiera materiales de fábricas norteamericanas o cuando un rendimiento de 250 MPa sea aceptable y el costo/disponibilidad sean factores primordiales. - Elija S275 cuando trabaje dentro de la contratación EN/europea, cuando se desee un rendimiento mínimo ligeramente superior o cuando se requieran propiedades de impacto específicas (JR/J0/J2).

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: En muchos mercados, los precios de A36 y S275 son similares cuando se adquieren en el mercado nacional bajo sus respectivas normativas estándar. Las diferencias de precio se deben principalmente a la oferta regional de las acerías, el acabado de la planta (placa, bobina, perfil estructural) y las condiciones del mercado.
• Disponibilidad: El acero A36 está ampliamente disponible en Norteamérica; el S275, en Europa. Para proyectos internacionales, se recomienda verificar la disponibilidad de distribuidores locales y las certificaciones de los proveedores. Las especificaciones del producto (placas gruesas, vigas de ala ancha, informes de ensayo certificados) influyen en el plazo de entrega y el precio.
• Consideraciones sobre el valor: El rendimiento ligeramente superior del S275 puede ofrecer oportunidades de ahorro de peso; sin embargo, la compatibilidad de adquisición y fabricación debe sopesarse con el coste unitario del material.

10. Resumen y recomendación

Atributo	A36	S275
Soldabilidad	Excelente (C bajo, práctica estándar)	Excelente (bajo contenido de carbono, contenido de manganeso ligeramente superior en algunas especificaciones)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Bueno; rendimiento de 250 MPa	Rendimiento ligeramente superior (275 MPa); las subcalidades ofrecen garantías de impacto
Costo / Disponibilidad	Ampliamente disponible en Norteamérica; generalmente rentable	Ampliamente disponible en Europa; perfil de costes similar a nivel local.

Recomendaciones: - Elija A36 si trabaja bajo especificaciones basadas en ASTM, necesita un acero estructural norteamericano probado y rentable, y no requiere subgrados probados contra impactos o el límite elástico ligeramente superior de S275. - Elija S275 si sus estándares de adquisición y diseño están basados ​​en EN, necesita una mayor resistencia a la fluencia garantizada o un rendimiento de impacto especificado (JR/J0/J2), o requiere certificación de material según la serie EN 10025.

Nota final: Si bien A36 y S275 suelen considerarse equivalentes en la práctica, siempre verifique los certificados de ensayo de fábrica, las designaciones de subgrado, los requisitos de propiedades dependientes del espesor y las necesidades de soldadura e inspección antes de sustituirlos. Para aplicaciones soldadas y de baja temperatura, confirme las pruebas de impacto y calcule los valores de carbono equivalente a partir de análisis químicos reales para determinar la estrategia de precalentamiento y consumibles.