ABS A frente a AH36: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

El ABS A y el AH36 son dos grados de acero estructural naval de uso común entre diseñadores, fabricantes y equipos de compras. Los ingenieros suelen elegir entre ellos al equilibrar el costo, la resistencia requerida, la soldabilidad y las condiciones de servicio (por ejemplo, una plancha para cubierta de carga donde el ahorro de peso es crucial, frente a una plancha para casco donde se requiere tenacidad a través del espesor y mayores tensiones admisibles). La principal diferencia práctica radica en el grado de especificación y el rendimiento mecánico mínimo: el ABS A es una plancha naval estructural convencional (de baja resistencia) con una resistencia mínima menor, mientras que el AH36 es un acero estructural naval de mayor resistencia con requisitos de tenacidad más estrictos y se utiliza comúnmente donde se desean mayores tensiones admisibles o secciones más delgadas. Estos grados se comparan con frecuencia porque ocupan posiciones adyacentes en las jerarquías estructurales navales y porque la sustitución de uno por el otro afecta el espesor de la plancha, los parámetros de fabricación y el costo.

1. Normas y designaciones

• ABS A: Designación utilizada en las reglas del American Bureau of Shipping (ABS) y especificaciones de construcción naval equivalentes. Comparable a los aceros estructurales navales generales (a menudo alineados con la antigua nomenclatura de "Grado A").
• AH36: Acero normalizado de alta resistencia para construcción naval, presente en las normas ABS y en la norma ASTM A131 como Grado AH36. También se menciona en otras clasificaciones y normas nacionales para aceros marinos.
• Normas equivalentes/relacionadas:
• ASTM/ASME: ASTM A131 (AH36 es un grado definido); los aceros tipo “Grado A” están representados en listados ASTM anteriores o equivalentes.
• ES: Los aceros para la construcción naval europea utilizan notaciones como S355G, S420G, etc.; el AH36 es aproximadamente comparable en resistencia a algunos grados de acero S, pero los requisitos de composición/tenacidad difieren.
• JIS/GB: Las normas nacionales proporcionan grados de buques análogos; debe comprobarse la referencia cruzada exacta según las especificaciones del proyecto.
• Clasificación de los aceros:
• Tanto el ABS A como el AH36 son aceros estructurales de carbono-manganeso (no inoxidables, no para herramientas) de la familia HSLA/estructurales cuando se microalean; el AH36 es el grado estructural de mayor resistencia.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los límites de composición típicos (en % peso) que se citan habitualmente en las especificaciones de placas navales ABS/ASTM. Los valores son indicativos; los límites exactos dependen de la norma emisora, el espesor de la placa y el proveedor.

Elemento	ABS A (límites de especificación típicos, % en peso)	AH36 (límites de especificación típicos, % en peso)
C (Carbono)	≤ 0,18–0,20 (máx.)	≤ 0,16–0,18 (máx.)
Mn (manganeso)	0,60–1,60 (rango)	0,70–1,60 (rango)
Si (silicio)	≤ 0,50 (máx.)	≤ 0,50 (máx.)
P (Fósforo)	≤ 0,035–0,045 (máx.)	≤ 0,035 (máx.)
S (Azufre)	≤ 0,035–0,045 (máx.)	≤ 0,035 (máx.)
Cr (Cromo)	Normalmente ≤ 0,30 (traza)	Normalmente ≤ 0,30 (traza)
Ni (níquel)	Normalmente ≤ 0,30 (traza)	Normalmente ≤ 0,30 (traza)
Mo (molibdeno)	No típico / rastro	No típico / rastro
V (Vanadio)	Trazar si es microaleado	Trazar si es microaleado
Nb (niobio)	Normalmente no se especifica / seguimiento	Puede estar presente en variantes microaleadas de AH36.
Ti (titanio)	trazas (desoxidación)	trazas (desoxidación)
B (Boro)	Normalmente no se especifica	Normalmente no se especifica
N (Nitrógeno)	Rastro	Rastro

Notas: El acero AH36 se produce frecuentemente mediante un proceso químico controlado y, en ocasiones, mediante microaleación (Nb, V, Ti) o laminación termomecánica para lograr una mayor resistencia a la fluencia y una tenacidad mejorada a menores espesores. El ABS A es generalmente un acero estructural de carbono-manganeso simple con menos adiciones de microaleación. - Diferencias en la estrategia de aleación: AH36 se basa en un control de C y Mn, una baja relación P/S y la microaleación o el procesamiento termomecánico para aumentar la resistencia a la fluencia al tiempo que se conserva la tenacidad; ABS A enfatiza la economía y la ductilidad con objetivos de resistencia/tenacidad menos estrictos.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas:
• ABS A: Las placas laminadas en caliente o normalizadas suelen presentar una microestructura de ferrita-perlita con perlita relativamente gruesa en las secciones más gruesas. Esta estructura proporciona buena ductilidad, pero una capacidad limitada para soportar altas resistencias.
• AH36: Según el procesamiento (normalizado, TMCP —procesamiento termomecánico controlado—), la microestructura varía desde ferrita-perlita fina hasta ferrita bainítica fina o poligonal con perlita dispersa y precipitados de microaleación. El AH36 procesado mediante TMCP puede presentar un tamaño de grano y estructuras de dislocación refinados que aumentan la resistencia a la fluencia sin incrementar proporcionalmente la dureza.
• Respuesta al tratamiento térmico:
• Normalización: Ambos grados responden a la normalización con un refinamiento del grano y una mejora de la tenacidad; el AH36 se beneficia más porque la reducción del tamaño del grano aumenta directamente la tenacidad a mayor resistencia.
• Temple y revenido: No es habitual en las planchas de barcos estándar (es costoso e introduce deformaciones), pero aumentaría significativamente la resistencia y la dureza si se aplicara.
• Procesamiento termomecánico (TMCP): Común para el AH36; el laminado controlado y el enfriamiento acelerado producen microestructuras de grano fino con alto rendimiento y buena tenacidad. El ABS A se produce con menos frecuencia mediante TMCP.
• Implicación práctica: La ruta de producción del AH36 enfatiza un equilibrio entre resistencia y tenacidad a bajas temperaturas, mientras que el ABS A prioriza la conformabilidad y la economía con historiales de laminación/térmicos más simples.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas que se muestran a continuación son mínimos representativos y rangos típicos según las especificaciones comunes de planchas para barcos; los valores reales dependen del espesor y del estándar de certificación.

Propiedad	ABS A (típico)	AH36 (típico)
Límite elástico (0,2% de prueba)	~235 MPa (mín.)	~355 MPa (mín.)
Resistencia a la tracción (Rm)	~400–520 MPa (típico)	~490–630 MPa (típico)
Alargamiento (% en 200 mm o 5,65√A)	~20–25%	~16–21%
Resistencia al impacto (Charpy V)	Una temperatura más baja requiere menos atención; los valores varían según las especificaciones.	Tenacidad a bajas temperaturas especificada; comúnmente 27 J (o superior) a temperaturas bajo cero específicas, dependiendo del espesor.
Dureza (HB o HRC)	Normalmente más bajo (más suave)	Mayor, pero aún moderada para preservar la soldabilidad.

Explicación: - Resistencia: AH36 es el grado más resistente (mayor límite elástico y resistencia a la tracción), lo que permite utilizar secciones más delgadas para una capacidad de carga equivalente. - Tenacidad: El AH36 normalmente tiene propiedades de impacto a baja temperatura especificadas (a menudo a temperaturas más bajas que el ABS A), por lo que el AH36 mantiene la resistencia a la fractura en servicios más fríos si se fabrica según las especificaciones. - Ductilidad: El ABS A suele presentar una mayor elongación debido a su menor límite elástico y a una microestructura más gruesa. Los diseñadores deben tener en cuenta la reducción de la tenacidad en función del espesor; las propiedades garantizadas de ambos grados varían con el espesor de la placa.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende de la composición química (especialmente del carbono y el manganeso), la templabilidad y los elementos de microaleación.

• Las medidas de equivalencia de carbono se utilizan para evaluar las necesidades de tratamiento térmico previo y posterior a la soldadura. Una fórmula común es: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Ni + Cu}{15}$$ Esto proporciona una estimación cualitativa de la susceptibilidad al agrietamiento en frío asistido por hidrógeno y de la templabilidad.
• La fórmula Pcm, más completa, se utiliza a veces para aceros con composiciones químicas complejas: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn + Cu}{20} + \frac{Cr + Mo + V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Interpretación:
• ABS A: Su menor resistencia y composición química más simple suelen dar valores de carbono equivalente más bajos, lo que significa una soldabilidad más fácil con menor precalentamiento y menor riesgo de agrietamiento por hidrógeno.
• AH36: Su mayor resistencia, un control químico más estricto y la posibilidad de microaleación pueden aumentar ligeramente la eficiencia de soldadura (CE/Pcm). El AH36 suele soldarse bien con los procedimientos adecuados (precalentamiento, selección de consumibles, aporte térmico controlado), pero se requiere precaución con placas más gruesas y cuando la dureza máxima admisible en la zona afectada por el calor (ZAC) es un factor importante.
• Consejos prácticos: Calcule siempre CE o Pcm para el análisis químico real y el espesor para establecer las temperaturas de precalentamiento y entre pasadas y para seleccionar metales de aporte que cumplan con los requisitos de tenacidad y tracción.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el ABS A como el AH36 son aceros al carbono-manganeso no inoxidables y requieren protección superficial en ambientes marinos.
• Estrategias de protección típicas:
• Revestimientos de barrera (imprimaciones marinas, epoxis)
• Galvanizado en caliente para algunas estructuras secundarias (limitado para placas gruesas debido a problemas dimensionales/de inspección).
• Protección catódica (para estructuras sumergidas)
• Sistemas de pintura de mantenimiento regular para el casco y las cubiertas expuestas
• Índices de acero inoxidable: El índice PREN no se aplica a estos grados que no son de acero inoxidable. A modo de referencia, el índice PREN se calcula como: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ pero solo tiene sentido para aleaciones inoxidables donde el Cr, el Mo y el N son significativos.
• Diferencias en el comportamiento ante la corrosión: Ninguno de los dos grados es inherentemente resistente a la corrosión; la composición química ligeramente diferente del AH36 no modifica sustancialmente la resistencia a la corrosión atmosférica en comparación con el ABS A. La selección para servicios corrosivos debe centrarse en el recubrimiento, la inspección y el margen de corrosión en el diseño.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Doblar y dar forma:
• El ABS A con menor límite elástico generalmente es más fácil de doblar y moldear, con menor recuperación elástica y menores fuerzas requeridas.
• El AH36, debido a su mayor límite elástico, requiere mayores cargas de conformado y tiene una mayor recuperación elástica; se necesitan herramientas y radios de curvatura cuidadosos.
• Maquinabilidad:
• Ambos materiales son mecanizables con las prácticas estándar para acero al carbono. La mayor resistencia del AH36 puede reducir ligeramente la velocidad de corte o aumentar el desgaste de la herramienta en comparación con el ABS A.
• Corte y anidamiento:
• El corte con llama, plasma y oxicorte funcionan para ambos; un AH36 más grueso puede requerir un control térmico más estricto para evitar la degradación de la ZAT.
• Refinamiento:
• El rectificado y la preparación de la superficie para el recubrimiento siguen flujos de trabajo similares; la mayor resistencia del AH36 no complica el acabado superficial estándar.

8. Aplicaciones típicas

ABS A — Usos típicos	AH36 — Usos típicos
Elementos estructurales no críticos, rigidizadores, soportes, placas de apoyo de la parte superior del tanque, áreas secundarias del casco donde se prioriza la economía.	Planchas primarias del casco, refuerzos de alta resistencia, tapas de escotilla, piezas donde se requiere un espesor de placa reducido y mayores tensiones admisibles
Fabricación general donde se prefiere una mayor ductilidad y una mayor facilidad de conformado	Estructuras de buques expuestas a climas fríos o que requieren una certificación específica de resistencia a bajas temperaturas
Sustituciones y reparaciones donde el coste es el factor principal y las cargas son moderadas	Se utilizan estructuras de nueva construcción donde se optimiza el peso y se aplican mayores tensiones de diseño.

Justificación de la selección: - Utilice ABS A cuando la economía, la conformabilidad y la fabricación sencilla sean factores determinantes y cuando las tensiones requeridas y el entorno no exijan una mayor resistencia o una tenacidad certificada a bajas temperaturas. - Utilice AH36 cuando los diseñadores necesiten mayor límite elástico/capacidad de tracción, mejor tenacidad garantizada a temperaturas más bajas o cuando la reducción de peso/espesor sea un objetivo de diseño.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El AH36 suele ser más caro por tonelada que el ABS A debido a un control químico más estricto, un procesamiento especializado (TMCP o normalizado) y costes de certificación y pruebas. Sin embargo, el coste por estructura puede ser más ventajoso para el AH36 si la reducción del espesor de la placa compensa el mayor precio unitario.
• Disponibilidad: Ambos grados suelen estar disponibles en los centros de servicio de acero en forma de plancha, pero conviene confirmar la disponibilidad de espesores, recubrimientos o informes de ensayo de fábrica específicos. El AH36 puede tener menor disponibilidad en espesores muy grandes o tamaños de plancha no estándar sin plazo de entrega.

10. Resumen y recomendación

Característica	ABS A	AH36
Soldabilidad	Bueno (más fácil, menor CE)	De buena a moderada (requiere controles para placas más gruesas)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Menor resistencia, mayor ductilidad	Mayor resistencia con tenacidad a bajas temperaturas especificada
Costo	Menor por tonelada	Mayor coste por tonelada, pero con un potencial ahorro de peso.

Conclusiones y recomendaciones prácticas: Elija ABS A si: las prioridades del proyecto son el menor costo, la facilidad de conformado y soldadura, y la aplicación no requiere alta resistencia a la fluencia ni tenacidad certificada a bajas temperaturas. Ejemplo: estructuras secundarias, soportes o aplicaciones donde la protección contra la corrosión y el espesor se controlan fácilmente. Elija AH36 si necesita tensiones admisibles más elevadas, resistencia certificada al impacto a bajas temperaturas o la posibilidad de reducir el espesor de la placa para ahorrar peso o espacio. AH36 es la opción lógica para el revestimiento primario del casco, elementos estructurales críticos o diseños optimizados para el peso.

Nota final: Consulte siempre las especificaciones del proyecto y los certificados de ensayo de la fábrica/astillero para conocer los requisitos químicos y mecánicos exactos. Para la soldadura, calcule $CE_{IIW}$ o $P_{cm}$ a partir del análisis de fábrica y aplique los procedimientos de precalentamiento y post-soldadura adecuados.