AH36 vs DH36 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros AH36 y DH36 son aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA) para la construcción naval, especificados para elementos estructurales del casco y componentes marinos. Al elegir entre estos grados, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción a menudo se enfrentan al dilema de equilibrar la resistencia, la tenacidad a temperatura de servicio, la soldabilidad y el coste. Los factores típicos a considerar incluyen si una estructura operará en entornos fríos, si se requieren secciones gruesas o soldaduras complejas, y cuántas pruebas y cualificaciones posteriores a la fabricación son aceptables.

La principal diferencia práctica entre AH36 y DH36 radica en su calificación de tenacidad al impacto: DH36 está calificado para demostrar una mayor tenacidad al impacto a temperaturas más bajas que AH36. Dado que ambos grados comparten estrategias químicas y niveles de resistencia similares, la comparación generalmente se centra en la tenacidad en servicio, las prácticas de fabricación de soldaduras para preservar dicha tenacidad y las pruebas o el procesamiento adicionales que DH36 pueda requerir.

1. Normas y designaciones

• Normas y designaciones comunes:
• ASTM/ASME: ASTM A131 / A131M — "Acero para construcción naval" (incluye AH36, DH36, EH36).
• EN: La familia EN 10025 no utiliza directamente la nomenclatura AH/DH; se buscan equivalentes a través de requisitos mecánicos y de impacto.
• JIS/GB: Las normas nacionales pueden proporcionar grados de buques HSLA similares; las designaciones locales deben consultarse.

• Las sociedades de clasificación (ABS, DNV, LR, etc.) publican criterios de aceptación que hacen referencia a los grados ASTM A131.

• Clase metalúrgica:

• AH36 y DH36 son aceros al carbono HSLA utilizados para aplicaciones estructurales (no inoxidables, no aceros para herramientas).
• Se especifican principalmente por su resistencia y tenacidad a las muescas, más que por su resistencia a la corrosión.

2. Composición química y estrategia de aleación

Tanto el AH36 como el DH36 se producen con bajo contenido de carbono y adiciones controladas de elementos de aleación y microaleación para lograr la resistencia y tenacidad requeridas. Los límites exactos de composición están establecidos por la norma vigente y los certificados de fábrica; la tabla a continuación muestra los elementos representativos de interés y su presencia típica en estas calidades. Verifique siempre el certificado de fábrica para lotes específicos.

Tabla: Elementos de aleación típicos y su función

Elemento	Presencia/control típico (representativo)	función metalúrgica principal
C (Carbono)	Bajo (controlado para limitar la endurecebilidad)	La resistencia (solución sólida) afecta la soldabilidad y el endurecimiento de la ZAT.
Mn (manganeso)	Moderado (elemento de aleación principal)	Resistencia, templabilidad, desoxidación
Si (silicio)	De bajo a moderado (desoxidante)	La desoxidación contribuye ligeramente a la fuerza.
P (Fósforo)	Estrictamente limitado (trazas)	Si es alto, reduce la resistencia.
S (Azufre)	Estrictamente limitado (trazas)	Reduce la ductilidad y la tenacidad
Cr, Ni, Mo	Generalmente en cantidades bajas o trazas (no es una aleación masiva).	Templabilidad y resistencia cuando están presentes; generalmente limitadas.
V, Nb, Ti (microaleación)	Suele estar presente en pequeñas cantidades.	Endurecimiento por precipitación, control del tamaño de grano, tenacidad
B (Boro)	Puede estar presente en ppm	Mejora la endurecebilidad en cantidades mínimas.
N (Nitrógeno)	Revisado	Interactúa con elementos de microaleación (Ti, Nb)

Explicación: La estrategia de aleación en AH36 y DH36 se centra en mantener un bajo contenido de carbono para preservar la soldabilidad y la tenacidad en la zona afectada por el calor (ZAC), utilizando manganeso controlado y trazas de microaleación (Nb, V, Ti) para obtener resistencia a la fluencia mediante el refinamiento del grano y el fortalecimiento por precipitación. Para DH36, las prácticas de fabricación y el control termomecánico pueden ser más estrictos para cumplir con los requisitos de impacto a baja temperatura más exigentes.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas:
• Los aceros navales HSLA laminados y normalizados presentan una matriz de ferrita-perlita o bainítica con ferrita acicular fina, dependiendo de la velocidad de enfriamiento y la microaleación.

• Los aceros microaleados (Nb, V, Ti) producen carburos/nitruros finos y restringen el crecimiento del grano, mejorando la resistencia y la tenacidad.

• Efecto de las rutas de procesamiento:

• Normalización: Produce una estructura refinada de ferrita-perlita/bainítica y mejora la tenacidad en comparación con el enfriamiento lento; se utiliza a menudo para espesores moderados.
• Temple y revenido: No es típico para AH36/DH36; estos grados normalmente se entregan en estado laminado (controlado termomecánicamente) o normalizado en lugar de templado y revenido.

• Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): Ampliamente utilizado para producir una microestructura de grano fino y una alta tenacidad a bajas temperaturas. El TMCP resulta especialmente útil para lograr el rendimiento de impacto a bajas temperaturas del DH36 sin un alto contenido de carbono ni templabilidad.

• Implicación práctica:

• El acero DH36 suele requerir un control más estricto del laminado y el enfriamiento para garantizar que la microestructura proporcione una alta absorción de energía a bajas temperaturas. Esto puede influir en la selección del laminador y en los plazos de entrega.

4. Propiedades mecánicas

Ambas calidades están especificadas para proporcionar una elevada resistencia a la tracción y al límite elástico en la construcción naval. Los valores que se muestran a continuación son rangos típicos utilizados para comparaciones de ingeniería; verifique el contrato y los informes de ensayos de fábrica para garantizar los mínimos.

Tabla: Rangos representativos de propiedades mecánicas (representativos — comprobar normas y certificados de fábrica)

Propiedad	AH36 (típico)	DH36 (típico)
Límite elástico mínimo	~355 MPa	~355 MPa
Resistencia a la tracción (rango)	~490–620 MPa	~490–620 MPa
Alargamiento (A%)	~18–24%	~18–24%
Resistencia al impacto (prueba Charpy con muesca en V)	Calificado a una temperatura de prueba superior a la del DH36	Calificado a una temperatura de ensayo más baja (mayor tenacidad a baja temperatura)
Dureza	Moderado (apto para soldadura)	Similar a AH36 cuando se procesa de forma similar

Explicación: Los niveles de resistencia son muy similares para AH36 y DH36; la diferencia radica en los requisitos de tenacidad al impacto a temperaturas específicas (DH36 conserva la tenacidad a temperaturas más bajas). El alargamiento y la dureza son comparables y dependen en gran medida del espesor y del proceso de fabricación.

5. Soldabilidad

La soldabilidad debe considerarse en dos aspectos: la propensión a formar microestructuras de ZAT duras y quebradizas y la capacidad de cumplir con los requisitos de tenacidad posteriores a la soldadura.

• Carbono y templabilidad:
• El bajo contenido de carbono y la aleación limitada reducen el riesgo de endurecimiento de la ZAT; los elementos de microaleación se utilizan con moderación para evitar una endurecimiento excesivo.
• Para evaluar la soldabilidad, los ingenieros suelen utilizar índices de equivalencia de carbono. Una fórmula común es: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Una fórmula predictiva más detallada es: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretación:

• Tanto el AH36 como el DH36 suelen tener valores bajos de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ en relación con los aceros de mayor aleación, lo que indica una soldabilidad generalmente buena.
• Los requisitos de tenacidad más estrictos del DH36 a temperaturas más bajas significan que la calificación del procedimiento de soldadura, el precalentamiento, el control entre pasadas y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (si se especifica) deben verificarse para preservar la tenacidad a bajas temperaturas, especialmente en secciones gruesas o cuando se utiliza un alto aporte de calor.
• Consejos prácticos: Para DH36, minimice el endurecimiento de la ZAT controlando la temperatura entre pasadas, seleccionando un metal de aporte apropiado con una tenacidad similar y utilizando procedimientos que eviten velocidades de enfriamiento excesivas y microestructuras martensíticas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Estos grados son aceros al carbono no inoxidables y no proporcionan una resistencia intrínseca a la corrosión superior a la del acero al carbono general.
• Estrategias de protección típicas:
• Recubrimientos superficiales: imprimaciones, pinturas epoxi y recubrimientos marinos.
• Galvanizado: aplicable a algunos componentes (comprobar espesor y secuencia de fabricación).

• Protección catódica: se utiliza frecuentemente para estructuras sumergidas o marinas.

• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) no es aplicable a los aceros al carbono no inoxidables; la fórmula PREN es relevante únicamente para las aleaciones inoxidables: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Aclaración: Debido a que AH36 y DH36 contienen bajo contenido de Cr y cantidades insignificantes de Mo o N, la resistencia a la corrosión debe proporcionarse mediante recubrimientos, mantenimiento de recubrimientos o protección sacrificial.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte y quemado: Ambos grados se cortan y se someten a corte térmico (oxicorte, plasma) de forma similar a otros aceros de bajo carbono; las zonas afectadas por el calor en los bordes deben eliminarse o acondicionarse si es necesario para la fatiga o la adherencia del recubrimiento.
• Maquinabilidad: Moderada; los aceros HSLA típicos se mecanizan satisfactoriamente con herramientas estándar, pero pueden ser más tenaces que los aceros comunes de bajo carbono debido a la presencia de precipitados finos. Ajuste las velocidades y las herramientas según sea necesario.
• Conformabilidad y doblado: Su buena ductilidad permite doblar y conformar dentro de los límites estándar. Para radios de curvatura reducidos o embutición profunda, verifique los radios de curvatura y realice pruebas; la tenacidad del DH36 no mejora la conformabilidad, pero garantiza el rendimiento a bajas temperaturas.
• Fabricación mediante soldadura: Para placas más gruesas de DH36, se recomiendan controles de soldadura más rigurosos y verificación de la tenacidad a la muesca en la soldadura y la ZAT.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos típicos por grado

AH36	DH36
Revestimiento general de cascos y elementos estructurales para servicio en frío templado a ligeramente templado	Cascos de buques, estructuras marinas de superficie y submarinas destinadas a climas fríos o donde la resistencia a bajas temperaturas es fundamental.
Cubierta y estructura donde el rendimiento de impacto estándar es suficiente	Buques para el Ártico y latitudes altas, estructuras de soporte de GNL que requieren una resistencia al impacto a bajas temperaturas verificada.
Barcazas, embarcaciones de navegación interior y estructuras auxiliares	Estructuras, elevadores y equipos marinos expuestos a condiciones ambientales bajo cero
Fabricación naval general donde el coste y la disponibilidad son las principales preocupaciones.	Detalles soldados críticos que requieren un rendimiento verificado de la ZAT a baja temperatura

Justificación de la selección: Elija AH36 cuando la tenacidad estándar para uso naval sea suficiente y el costo y la disponibilidad sean las principales limitaciones. Elija DH36 cuando las operaciones o los requisitos reglamentarios exijan una tenacidad demostrada a temperaturas de servicio más bajas o cuando la prevención de fracturas frágiles a baja temperatura sea fundamental.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El coste de la materia prima para AH36 y DH36 es comparable, ya que se producen mediante procesos de fabricación de acero similares. El coste de DH36 puede ser ligeramente superior si se requiere un control de temperatura y humedad más estricto, un control adicional de microaleaciones o ensayos extra para cumplir con los criterios de impacto a baja temperatura.
• Disponibilidad: Ambos grados están ampliamente disponibles en acerías y distribuidores de chapa en espesores estándar para construcción naval. Las chapas de gran espesor o las condiciones de producción específicas para DH36 pueden requerir plazos de entrega más largos o la selección de acerías con capacidad TMCP adecuada.
• Formatos del producto: Son comunes las placas y los rollos; la disponibilidad por espesor y dimensión varía según la fábrica y el mercado.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Comparación rápida

Atributo	AH36	DH36
Soldabilidad	Buena (práctica estándar del barco)	Bueno, pero requiere un control de procedimientos más estricto para la resistencia a bajas temperaturas.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Alta resistencia con calificación de impacto estándar	Alta resistencia con calificación mejorada de impacto a baja temperatura
Costo	Moderado (generalmente ligeramente inferior)	De moderado a ligeramente superior (posible recargo por procesamiento/pruebas)

Conclusión y guía de selección: - Elija AH36 si: La estructura opera en entornos templados donde la calificación de impacto estándar es suficiente. - Priorizas un coste de material ligeramente inferior y una amplia disponibilidad. Los procesos de fabricación típicos y los procedimientos de soldadura estándar son suficientes sin una cualificación adicional para bajas temperaturas.

• Elija DH36 si:
• La aplicación estará expuesta a bajas temperaturas ambiente o de servicio, o bien los requisitos de clasificación/regulatorios exigirán una resistencia demostrada a bajas temperaturas.
• Se requiere una garantía adicional contra la fractura frágil en la ZAT y el metal base en condiciones de frío.
• Usted acepta una selección de molino potencialmente más estricta, un mayor control del procedimiento de soldadura y una posible prima marginal por el material o las pruebas.

Nota final: Los aceros AH36 y DH36 son aceros HSLA para construcción naval estrechamente relacionados; el factor decisivo es la tenacidad al impacto verificada a temperaturas de servicio o de ensayo. Confirme siempre la edición de la norma aplicable, revise los informes de ensayos de fábrica y los certificados de ensayos de impacto, y verifique los procedimientos de soldadura para los espesores y detalles de juntas exactos especificados en el proyecto.