AH32 vs DH32 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

AH32 y DH32 son dos grados comunes de acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA) utilizados en la construcción naval para estructuras de cascos, cubiertas y otros componentes estructurales en ingeniería marina y offshore. Al elegir entre ellos, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen sopesar las ventajas y desventajas de la resistencia, la tenacidad a bajas temperaturas, la soldabilidad y el coste. Algunos contextos típicos de decisión incluyen la elección de un grado de chapa para climas templados frente a climas fríos, el equilibrio entre la facilidad de fabricación y el rendimiento ante impactos requerido, y la especificación del material para estructuras soldadas donde la tenacidad posterior a la soldadura es fundamental.

La principal diferencia práctica entre AH32 y DH32 radica en su rango de temperatura de servicio previsto y los requisitos de tenacidad asociados: DH32 se especifica y procesa para ofrecer una mayor tenacidad al impacto garantizada a temperaturas de servicio más bajas que AH32. En consecuencia, DH32 suele requerir un control más estricto de su composición y procesamiento (procesamiento termomecánico controlado, TMCP) para asegurar un rendimiento fiable a bajas temperaturas, mientras que AH32 está optimizado para el servicio a temperaturas moderadas con una resistencia estática generalmente similar, pero con requisitos de impacto a bajas temperaturas menos exigentes.

1. Normas y designaciones

• Principales clasificaciones y normas nacionales que incluyen grados de construcción naval estilo AH32 y DH32:
• Sociedades de clasificación: ABS, DNV/GL, Lloyd's Register (aparecen notaciones equivalentes en todas las sociedades).
• Normas nacionales: GB (China), JIS (Japón) y documentos técnicos ISO; muchas sociedades proporcionan símbolos de grado equivalentes.
• Clase de material: Tanto el AH32 como el DH32 son aceros HSLA microaleados de bajo carbono, no inoxidables, desarrollados para aplicaciones estructurales en buques y plataformas marinas. No son aceros para herramientas ni aceros inoxidables.

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento	AH32 (estrategia típica)	DH32 (estrategia típica)
do	Bajo contenido de carbono para mayor soldabilidad y tenacidad	Bajo contenido de carbono, a menudo similar o ligeramente inferior al AH32 para mejorar la resistencia a bajas temperaturas.
Minnesota	Contenido moderado de manganeso para proporcionar resistencia y templabilidad	Contenido moderado de manganeso, controlado para limitar la templabilidad y reducir el riesgo de agrietamiento en frío.
Si	Pequeñas cantidades como desoxidante	Pequeñas cantidades como desoxidante
PAG	Mantenido bajo (control de impurezas)	Se mantuvo bajo; límites estrictos de resistencia
S	Mantenido bajo (control de impurezas)	Se mantuvo bajo; límites estrictos de resistencia
Cr	Generalmente mínimo; se usa solo si es necesario	Generalmente mínimo; no es una aleación de endurecimiento primario
Ni	No suele estar presente en cantidades significativas.	Mínima o nula en las formulaciones comerciales típicas
Mes	Normalmente no es significativo	Normalmente no es significativo
V	Puede estar presente como elemento de microaleación para aumentar la resistencia.	Puede utilizarse como microaleante para refinar el grano y mejorar la tenacidad.
Nb (Cb)	Utilizado como microaleación (refinamiento de grano, fortalecimiento por precipitación)	A menudo se especifica o controla con precisión para optimizar la tenacidad a bajas temperaturas con TMCP.
Ti	Pequeñas cantidades para el control de la desoxidación/precipitación	Cantidades pequeñas; controladas para evitar efectos adversos en la dureza.
B	Normalmente ausente o estrictamente controlado	Normalmente ausente o estrictamente controlado
norte	Controlado (bajo) para evitar reducciones de tenacidad relacionadas con los nitruros.	Controlado (bajo); el control de calidad es fundamental para una mayor resistencia.

Notas: Ambos grados están diseñados como aceros microaleados de bajo carbono. La estrategia de aleación se centra en el control de impurezas (P, S, N) y la adición de microaleaciones (Nb, V, Ti) para lograr una microestructura ferrítica de grano fino, lo que permite obtener una alta resistencia con buena tenacidad. - Las especificaciones DH32 tienden a imponer controles más estrictos sobre los niveles de impurezas y, a veces, rangos más ajustados para las adiciones de microaleaciones para garantizar el rendimiento a temperaturas más bajas.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas:
• AH32: Ferrita de grano fino y ferrita poligonal con componentes de perlita o bainítica dispersos, dependiendo del TMCP. La microestructura está equilibrada para lograr resistencia y ductilidad a temperaturas moderadas.
• DH32: Microestructura ferrítica-perlítica o ferrítica-bainítica similar, pero procesada (TMCP) para promover un tamaño de grano más fino y productos de transformación favorables que mejoran la tenacidad al impacto a baja temperatura.
• Efectos del tratamiento térmico y del procesamiento:
• Normalización: Aumenta la uniformidad y refina el tamaño del grano en relación con el material laminado; se puede aplicar a ambos grados, pero el TMCP es más común y rentable para la producción de placas.
• Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): Ampliamente utilizado para ambos grados en laminadores de placas modernos. Para el acero DH32, los programas de TMCP se ajustan frecuentemente para lograr una mayor proporción de microestructuras de ferrita acicular/bainítica y un tamaño de grano de austenita previa más fino, mejorando la tenacidad a bajas temperaturas.
• Temple y revenido: No es habitual en planchas de gran tamaño para barcos; si se aplica, aumenta la resistencia pero puede reducir la ductilidad y complicar los procesos de soldadura. Ambos grados se producen principalmente mediante laminación controlada y enfriamiento acelerado, en lugar de ciclos completos de temple y revenido.

4. Propiedades mecánicas

Propiedad	AH32 (expectativa general)	DH32 (expectativa general)
Resistencia a la tracción	Resistencia comparable a la de las placas HSLA de clase "32".	Comparable; no significativamente superior a AH32 en resistencia estática
Fuerza de fluencia	Similar a AH32 (nivel de rendimiento de la clase de placa)	Similar; requisitos de clase de rendimiento coincidentes para DH32
Alargamiento	Buena ductilidad, típica de las placas HSLA.	Buena ductilidad; comparable a la del AH32.
resistencia al impacto	Especificado para un rendimiento moderado a bajas temperaturas	Mayor resistencia al impacto a bajas temperaturas (principal factor diferenciador).
Dureza	Moderado (compatible con soldadura y conformado)	Similar; no diseñado como acero de alta dureza

Interpretación: - Las propiedades de resistencia estática (límite elástico y resistencia a la tracción) de ambos grados son generalmente comparables porque ambos pertenecen a la misma clase de resistencia; la diferencia mecánica clave es la tenacidad al impacto a temperaturas más bajas, donde se especifica que el DH32 retenga una mayor absorción de energía. - La ductilidad y el alargamiento son similares; el microaleado y el control TMCP tienen como objetivo mantener la ductilidad y mejorar la tenacidad en servicio en frío para DH32.

5. Soldabilidad

• Factores que influyen en la soldabilidad: contenido de carbono, templabilidad efectiva (Mn y aleación), microaleación (Nb, V, Ti) y niveles de impurezas (P, S, N). Una mayor templabilidad y un mayor equivalente de carbono (EC) aumentan el riesgo de fisuración en frío y los requisitos de precalentamiento.
• Índices comunes de equivalencia de carbono y soldabilidad para su interpretación cualitativa:
• $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Interpretación:
• Tanto el AH32 como el DH32 están diseñados para una buena soldabilidad: el bajo contenido de carbono y la aleación controlada mantienen $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ relativamente bajos en comparación con los aceros templados y revenidos.
• El control de impurezas más estricto del DH32 y su microestructura impulsada por TMCP pueden reducir la susceptibilidad al agrietamiento en frío, pero algunas decisiones de procesamiento (contenido de microaleación y espesor) pueden aumentar ligeramente la templabilidad en comparación con el AH32. En consecuencia, las especificaciones del procedimiento de soldadura (precalentamiento, temperatura entre pasadas, consumibles y tratamiento térmico posterior a la soldadura, si fuera necesario) deben basarse en el espesor de la placa, la energía de soldadura y los cálculos de CE/Pcm.
• Efecto práctico: Se espera que ambos grados sean fácilmente soldables utilizando procedimientos estándar para aceros de chapa naval, pero el DH32 puede requerir un control de precalentamiento/entre pasadas ligeramente más conservador en secciones gruesas o juntas muy restringidas cuando se deba preservar la tenacidad a baja temperatura.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el AH32 como el DH32 son aceros al carbono/HSLA (no inoxidables). Dependen de sistemas de protección superficial para su resistencia a la corrosión:
• Medidas de protección comunes: limpieza con chorro abrasivo y recubrimientos de imprimación/epoxi/poliuretano, galvanizado en caliente (para componentes pequeños) y ánodos de sacrificio en ambientes marinos para el control de la corrosión en estructuras marinas.
• Los índices específicos para acero inoxidable (p. ej., PREN) no son aplicables a estos aceros en chapa que no son inoxidables. Si se requiere un rendimiento propio del acero inoxidable, se seleccionaría un grado de acero inoxidable con un cálculo PREN.
• Ejemplo de PREN para aleaciones inoxidables (no aplicable aquí): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3,3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Notas de selección:
• La estrategia de protección contra la corrosión es independiente de la elección entre AH32 y DH32; esta última viene determinada por los requisitos mecánicos y de resistencia. Para cascos expuestos y entornos marinos adversos, seleccione recubrimientos y protección catódica adecuados a la vida útil prevista y a los intervalos de mantenimiento.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Fabricación:
• Ambas calidades se conforman y doblan bien dentro de los límites típicos de conformado de placas; la recuperación elástica y los radios de curvatura cumplen con las directrices estándar de HSLA. El DH32 puede ser ligeramente más exigente para el conformado en frío, dado su enfoque en la tenacidad a bajas temperaturas, pero las diferencias son pequeñas.
• Maquinabilidad:
• Ninguno de los dos materiales está optimizado para el mecanizado de alta velocidad; su maquinabilidad es la típica de los aceros HSLA de bajo carbono: buena con las herramientas y el refrigerante adecuados. Los elementos de microaleación que aumentan la resistencia pueden reducir ligeramente la maquinabilidad.
• Refinamiento:
• El rectificado, el achaflanado y la preparación de bordes se realizan siguiendo prácticas estándar. La selección de consumibles de soldadura debe coincidir con la tenacidad y la composición química del metal base para ambos grados.

8. Aplicaciones típicas

AH32 (usos típicos)	DH32 (usos típicos)
Casco y cubiertas para condiciones de servicio templadas	Cascos y elementos estructurales diseñados para climas fríos o para uso en el Ártico/subártico.
Elementos estructurales generales de buques donde una tenacidad moderada a bajas temperaturas es suficiente.	Plataformas y buques marinos que requieren un rendimiento garantizado ante impactos a bajas temperaturas
Superestructuras y estructuras internas con menor demanda de bajas temperaturas	Zonas con alta exigencia de tenacidad (por ejemplo, fondos dobles, fondos interiores donde el riesgo de fractura frágil es mayor en frío).
Proyectos sensibles al coste donde el rendimiento estándar de HSLA es suficiente	Proyectos que priorizan la seguridad de la fractura a baja temperatura y mayores distancias de detención de fracturas.

Justificación de la selección: - Elija AH32 para aplicaciones estructurales rentables y de alta resistencia en entornos templados donde se cumplen los requisitos de impacto estándar. - Elija DH32 cuando la carga de diseño y la temperatura de servicio requieran un mayor margen de tenacidad al impacto garantizada a temperaturas más bajas; esta elección es una medida de mitigación de riesgos contra la fractura frágil en servicio en frío.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo:
• El AH32 suele ser ligeramente menos costoso que el DH32 por tonelada porque el DH32 puede requerir controles de fabricación de acero más estrictos, un TMCP más preciso y una inspección/prueba más rigurosa para la tenacidad a bajas temperaturas.
• Disponibilidad por formato de producto:
• Las planchas y, en algunos mercados, las bobinas de AH32 y DH32 suelen estar disponibles en las fábricas de planchas navales; la disponibilidad depende de la capacidad de la fábrica para suministrar planchas TMCP y de la demanda regional.
• Plazos de entrega: El DH32 puede tener plazos de entrega más largos o cantidades mínimas de pedido más elevadas si las fábricas necesitan programar controles de proceso específicos o pruebas adicionales.

10. Resumen y recomendación

Criterio	AH32	DH32
Soldabilidad	Alto (prácticas estándar de HSLA)	Alto, pero puede requerir un precalentamiento/entre pasadas ligeramente más conservador en juntas gruesas y restringidas.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Resistente y con buena tenacidad para temperaturas moderadas.	Resistencia estática similar con una tenacidad superior garantizada a bajas temperaturas.
Costo	Menor (generalmente)	Primas más altas (de proceso y pruebas)

Recomendación: - Elija AH32 si necesita una placa naval HSLA robusta y económica para servicio en temperaturas templadas donde las propiedades de impacto estándar cumplan con los requisitos de diseño y donde la facilidad de fabricación y el costo sean prioridades. - Elija DH32 si la estructura operará en entornos de servicio más fríos o si los códigos de diseño/clientes requieren una mayor tenacidad al impacto garantizada a temperaturas más bajas; seleccione DH32 cuando la mitigación del riesgo de fractura frágil y una mayor capacidad de detención de fracturas sean importantes.

Nota práctica final: Consulte siempre la especificación de la sociedad de clasificación o la norma nacional correspondiente para conocer los límites químicos precisos, las tablas de propiedades mecánicas y las temperaturas de ensayo de impacto requeridas para los equivalentes AH32 y DH32. Las especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS), los límites de aporte térmico y los requisitos de ensayos no destructivos deben elaborarse utilizando los certificados de la fábrica de chapa y los requisitos de temperatura del proyecto.