AH32 vs AH36 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros AH32 y AH36 son aceros estructurales de alta resistencia ampliamente utilizados en la construcción naval y la fabricación pesada. Ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción suelen enfrentarse al dilema de elegir entre grados de menor coste y más fáciles de fabricar y grados de mayor resistencia que permiten secciones más delgadas o menor peso. Las decisiones típicas incluyen elegir entre soldabilidad y facilidad de conformado frente a las ventajas de un mayor límite elástico para un menor espesor de chapa, o comparar el coste del ciclo de vida cuando se consideran la protección contra la corrosión y las reparaciones.

La principal diferencia práctica entre ambos aceros radica en que el AH36 está diseñado para ofrecer una resistencia mínima a la fluencia superior a la del AH32, lo que permite una mayor capacidad de carga o un menor espesor de sección para la misma tensión de diseño. Dado que ambos grados están diseñados para aplicaciones estructurales marítimas, se comparan frecuentemente al optimizar el revestimiento del casco, las estructuras de cubierta, los soportes y otros elementos estructurales primarios.

1. Normas y designaciones

• Sociedades de clasificación y organismos de normalización que suelen cubrir las clasificaciones AH: ABS (American Bureau of Shipping), DNV-GL / DNV, Lloyd's Register, Bureau Veritas.
• Normas internacionales y nacionales que hacen referencia a grados equivalentes de acero para construcción naval o reglas de acero estructural: ASTM A131 (acero estructural para cascos) y diversas especificaciones nacionales y fichas técnicas de proveedores. Se pueden encontrar aceros equivalentes o similares en los sistemas EN y JIS, pero las denominaciones exactas de los grados difieren.
• Clasificación de materiales: AH32 y AH36 son aceros estructurales de carbono-manganeso, de alta resistencia y baja aleación (HSLA) destinados a la construcción naval y marina (no inoxidable, no acero para herramientas).

2. Composición química y estrategia de aleación

La familia AH está diseñada para equilibrar resistencia, tenacidad a bajas temperaturas de servicio y soldabilidad. La microaleación (Ti, Nb, V) y las adiciones controladas de Mn y Si se utilizan comúnmente para producir las propiedades mecánicas deseadas sin un exceso de carbono.

Tabla: Rangos de composición típicos (en % peso) — indicativos y representativos de la práctica común de los molinos; los límites garantizados reales los establece la sociedad de especificación o clasificación.

Elemento	AH32 (rango típico)	AH36 (rango típico)
C (carbono)	~0,10 – 0,20	~0,10 – 0,22
Mn (manganeso)	~0,50 – 1,60	~0,50 – 1,60
Si (silicio)	~0,10 – 0,50	~0,10 – 0,50
P (fósforo)	≤ ~0,035 (máx.)	≤ ~0,035 (máx.)
S (azufre)	≤ ~0,035 (máx.)	≤ ~0,035 (máx.)
Cr (cromo)	traza – ~0,30	traza – ~0,30
Ni (níquel)	traza – ~0,50	traza – ~0,50
Mo (molibdeno)	traza – ~0,10	traza – ~0,10
V (vanadio)	traza (microaleación)	traza (microaleación)
Nb (niobio)	traza (microaleación)	traza (microaleación)
Ti (titanio)	traza (microaleación)	traza (microaleación)
B (boro)	rastro (ocasionalmente)	rastro (ocasionalmente)
N (nitrógeno)	traza (~0,010–0,015)	traza (~0,010–0,015)

Notas: - Estos rangos son indicativos. Las composiciones exactas dependen de las prácticas de la fábrica, el espesor, los requisitos del comprador y las reglas de la sociedad de clasificación. - El AH36 logra una mayor resistencia a la fluencia especificada generalmente mediante un control más estricto del procesamiento laminado/termomecánico y, en algunos casos, diferencias modestas en la microaleación o la estrategia de enfriamiento, en lugar de grandes cambios bruscos en el contenido de carbono.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - El carbono y el manganeso aumentan la resistencia y la templabilidad, pero pueden reducir la soldabilidad y la ductilidad si se incrementan en exceso. Los elementos de microaleación (Nb, V, Ti) refinan el tamaño del grano y proporcionan un fortalecimiento por precipitación, lo que permite un mayor rendimiento con niveles de carbono moderados; esta es una vía clave para lograr una mayor resistencia sin grandes pérdidas de tenacidad. - Las adiciones de Si y trazas de Cu/Ni pueden mejorar modestamente la resistencia a la corrosión atmosférica y pueden contribuir a la resistencia cuando se combinan con TMCP (procesamiento termomecánico controlado).

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

microestructura típica - AH32/AH36 laminado en caliente y normalizado: predominantemente ferrita fina y perlita con ferrita bainítica o acicular incorporada en las formas de producto TMCP. La microestructura busca un grano ferrítico fino para preservar la tenacidad a bajas temperaturas. El procesamiento termomecánico controlado (TMCP) se utiliza ampliamente para producir ambos grados con mayor resistencia, manteniendo una buena tenacidad. El TMCP produce ferrita poligonal fina y dispersiones de características bainíticas/de bainita superior, y favorece la nucleación de ferrita acicular en la zona afectada por el calor (ZAC) de la soldadura.

respuesta al tratamiento térmico - Estos grados se suministran normalmente en estado laminado; el tratamiento térmico posterior a la soldadura es poco común para grandes estructuras navales. - La normalización (recalentamiento por encima de A3 y enfriamiento al aire) puede refinar el grano grueso laminado y restaurar la tenacidad después de un procesamiento intenso, pero no se suele realizar en placas grandes en servicio. - El temple y el revenido no son procesos estándar de producción/reparación para los grados AH y generalmente se reservan para clases de acero especializadas de mayor resistencia; el temple y el revenido cambiarían la clasificación y las consideraciones de fragilización por hidrógeno/soldabilidad. - Las estrategias TMCP y de enfriamiento acelerado permiten aumentar el rendimiento sin necesidad de incrementar el contenido de carbono; esta es la vía común utilizada para alcanzar los niveles de rendimiento del AH36.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Rangos típicos de propiedades mecánicas (indicativos; los valores exactos garantizados se determinan según las especificaciones, el espesor y las pruebas).

Propiedad	AH32 (típico)	AH36 (típico)
Límite elástico mínimo (MPa)	~315 MPa	~355 MPa
Resistencia a la tracción (MPa)	~430 – 570 MPa	~460 – 610 MPa
Alargamiento (A, % en 200 mm o calibre especificado)	~20 – 22%	~18 – 22%
Resistencia al impacto Charpy (J)	Especificado para bajas temperaturas (p. ej., de -20 a -40 °C); depende del espesor	Especificado para bajas temperaturas (p. ej., de -20 a -40 °C); comparable, pero puede requerir control de proceso.
Dureza (HB)	El rango típico depende de las condiciones; moderado (inferior al de los aceros templados).	Ligeramente superior en promedio debido a un mayor rendimiento

Interpretación: - El AH36 está especificado con un límite elástico mínimo más alto, lo que lo convierte en el grado más resistente en términos de límite de diseño elástico/plástico y permite secciones más delgadas o una mayor capacidad de carga. - La tenacidad se controla mediante el procesamiento y la química; ambos grados pueden suministrarse con buenas propiedades de impacto a baja temperatura, pero los objetivos de mayor resistencia (AH36) requieren un control más estricto del laminado y el enfriamiento para evitar la pérdida de tenacidad. - La ductilidad (elongación) es similar en ambos grados, aunque las placas muy gruesas y los mayores requisitos de límite elástico pueden reducir la ductilidad si no se controla el procesamiento.

5. Soldabilidad

Las consideraciones sobre la soldabilidad se centran en el equivalente de carbono y la microaleación. Un menor contenido de carbono y una aleación controlada favorecen la soldadura; una mayor templabilidad aumenta el riesgo de martensita en la zona afectada por el calor (ZAC) y de fisuración en frío.

Fórmulas comunes de soldabilidad (interpretación cualitativa para aceros AH): - Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - PCM (más detallado): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: - Tanto el AH32 como el AH36 están diseñados para soldadura; sus equivalentes de carbono se mantienen modestos limitando el carbono y controlando los niveles de Mn/Cr/Ni. El acero AH36, debido a su mayor límite elástico y resistencia objetivo, puede presentar un contenido ligeramente superior de carbono equivalente o microaleación y, por consiguiente, una sensibilidad marginalmente mayor al endurecimiento de la zona afectada por el calor (ZAC) y al agrietamiento inducido por hidrógeno. Esto puede requerir procedimientos de soldadura previos y posteriores a la soldadura más cuidadosos (por ejemplo, precalentamiento, control de la temperatura entre pasadas y control del hidrógeno) para secciones de mayor espesor. - El uso de consumibles con bajo contenido de hidrógeno, un diseño adecuado de las juntas y el control de la sujeción y el precalentamiento suelen controlar los riesgos de agrietamiento de las soldaduras en ambos grados.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el AH32 ni el AH36 son inoxidables; la protección contra la corrosión atmosférica o del agua de mar se logra mediante recubrimientos, protección catódica o revestimientos metalúrgicos resistentes a la corrosión.
• Sistemas de protección típicos: imprimaciones ricas en zinc, capas de acabado de epoxi y poliuretano, galvanizado en caliente (para componentes más pequeños) y recubrimientos marinos especializados para cascos.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es aplicable a estos aceros al carbono porque el PREN está diseñado para la clasificación de aleaciones inoxidables: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Para los cascos de los barcos y las estructuras expuestas, la selección viene determinada por la vida útil del sistema de recubrimiento y la reparabilidad, más que por la resistencia a la corrosión metalúrgica del acero AH base.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: Se utilizan corte por plasma, oxicorte y láser; la resistencia y dureza ligeramente superiores del AH36 pueden aumentar la potencia de corte y el desgaste de los consumibles.
• Conformado y doblado: Ambos grados se pueden conformar en prensas y rodillos de doblado de placas comunes; el AH36 puede requerir radios de curvatura mayores o fuerzas de conformado más elevadas para el mismo espesor debido a un mayor límite elástico.
• Maquinabilidad: Los grados AH no están optimizados para el mecanizado; una mayor resistencia (AH36) aumenta el desgaste de la herramienta y las fuerzas de corte necesarias.
• Acabado: La preparación de la superficie para el recubrimiento es similar para ambos grados; el esmerilado y el acabado de la soldadura son ligeramente más exigentes en el AH36 para lograr perfiles de filete lisos.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos comunes por grado

AH32 (usos comunes)	AH36 (usos comunes)
Revestimiento general del casco para diseño de resistencia moderada	Placas del casco primario y elementos estructurales donde se requiere mayor resistencia.
Placas de cubierta y superestructura donde se priorizan el coste y la conformabilidad	Soportes de alta resistencia, marcos de alma y mamparos diseñados para un espesor reducido
Refuerzos internos, soportes, fijaciones no críticas	Estructuras pesadas, vigas, elementos de mamparo de colisión, áreas que requieren mayor margen de fluencia
Componentes fabricados que requieren un proceso extenso de conformado/doblado	Secciones de barcos donde se busca ahorrar peso mediante placas más delgadas

Justificación de la selección: Elija AH32 cuando el conformado, el doblado o el costo sean factores críticos y las cargas estructurales permitan un límite elástico menor. Su ligera facilidad de fabricación y su costo marginalmente inferior pueden reducir el tiempo y la inversión en producción. Elija AH36 cuando las cargas de diseño, la reducción de sección (ahorro de peso) o los requisitos reglamentarios/de membresía exijan un límite elástico superior. En muchos diseños modernos, AH36 permite utilizar placas más delgadas para cumplir con los mismos criterios estructurales.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El AH36 suele tener un precio ligeramente superior al del AH32 debido a controles de proceso más estrictos, requisitos de aleación o procesamiento TMCP potencialmente mayores y su clasificación de rendimiento superior.
• Disponibilidad: Ambos grados se encuentran disponibles en todo el mundo en placas, longitudes cortadas y, en ocasiones, en perfiles. Las placas de gran espesor o espesores especiales pueden tener plazos de entrega más largos, y la disponibilidad de temple específico o placas sometidas a pruebas de impacto a temperaturas extremadamente bajas puede ser más limitada.
• Consejo de compras: Especifique el espesor, la temperatura requerida para la prueba de impacto y las condiciones de suministro (por ejemplo, TMCP) para recibir cotizaciones precisas y estimaciones de tiempo de entrega.

10. Resumen y recomendación

Tabla: resumen comparativo

Categoría	AH32	AH36
Soldabilidad	Excelente (muy bueno)	Muy bueno (requiere un poco más de control/zona de riesgo en las secciones gruesas)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Bien	Mayor rendimiento; requiere control de proceso para igualar la tenacidad.
Costo	Inferior (típicamente)	Mayor (normalmente)

Recomendación: - Elija AH32 si su diseño prioriza el conformado, el doblado y un menor costo de compra, y si el diseño estructural permite una menor resistencia a la fluencia (adecuada para muchos componentes estructurales secundarios y áreas no críticas del casco). - Elija AH36 si necesita una mayor resistencia mínima a la fluencia para reducir el espesor de la sección o cumplir con requisitos estructurales más estrictos (apropiado para el revestimiento del casco principal, los elementos principales de soporte de carga y cuando el ahorro de peso o el aumento del margen de diseño son los principales factores determinantes).

Nota final: La diferencia práctica entre AH32 y AH36 radica principalmente en un aumento de la resistencia a la fluencia especificada para AH36, logrado mediante un procesamiento químico y termomecánico controlado, en lugar de cambios radicales en su composición. La selección debe equilibrar la procesabilidad de la fabricación, la capacidad del procedimiento de soldadura, los requisitos de las pruebas de impacto y el coste del ciclo de vida. En las especificaciones de adquisición y diseño, siempre se deben consultar las normas de las sociedades de clasificación y los certificados de materiales pertinentes para garantizar el cumplimiento de los requisitos de propiedades dependientes del espesor.