AZ100 vs AZ150 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Las designaciones AZ100 y AZ150 se utilizan comúnmente en la cadena de suministro de recubrimientos metálicos y chapa de acero para distinguir entre dos opciones de acero recubierto con aleación de aluminio-zinc. Ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción frecuentemente deben elegir entre recubrimientos de aleación Al-Zn más delgados y más gruesos: las compensaciones suelen centrarse en la resistencia a la corrosión frente al costo, y la conformabilidad frente a la durabilidad del recubrimiento. En la práctica, la principal diferencia técnica entre AZ100 y AZ150 radica en la especificación del recubrimiento, principalmente la masa (espesor) y la proporción de aluminio y zinc en la aleación, más que en una metalurgia del acero base fundamentalmente diferente. Esta diferencia determina la durabilidad en ambientes corrosivos, el rendimiento de la protección catódica y ciertas respuestas de fabricación, por lo que estas variantes se comparan cuando los proyectos requieren un costo de ciclo de vida, un rendimiento superficial y una conformabilidad optimizados.

1. Normas y designaciones

Diversas normas internacionales y nacionales regulan los aceros recubiertos de aluminio-zinc y los aceros base sobre los que se aplican. Entre las normas y documentos típicos que se pueden consultar se incluyen: - ASTM/ASME: ASTM A792/A792M — especificación para láminas de acero, recubiertas con aleación de Al-Zn al 55 % mediante el proceso de inmersión en caliente (y documentos ASTM relacionados para aceros laminados en frío o en caliente como sustrato). - EN: EN 10346 — productos planos de acero con recubrimiento continuo por inmersión en caliente (especifica familias de productos y tipos de recubrimiento). - JIS: Normas JIS que tratan sobre el acero con recubrimiento metálico para uso en la construcción e industrial (consulte la norma JIS apropiada para aleaciones de Al-Zn y aceros de sustrato). - GB: Normas chinas GB/T que cubren productos de acero con recubrimiento metálico y masa/características del recubrimiento por inmersión en caliente.

Nota de clasificación: AZ100 y AZ150 son designaciones de recubrimiento/tipo (recubierto con Al-Zn). El acero subyacente suele ser un acero estructural/de conformado al carbono o de baja aleación (laminado en frío o en caliente). Estos productos recubiertos no son aceros para herramientas ni aceros inoxidables; generalmente son aceros al carbono/de baja aleación con un recubrimiento protector de aluminio-zinc.

2. Composición química y estrategia de aleación

Los recubrimientos AZ son aleaciones de aluminio-zinc aplicadas mediante procesos continuos de inmersión en caliente. Su capacidad protectora se debe a la combinación de una capa superficial rica en aluminio que actúa como barrera y a la acción galvánica (aporte de zinc). La composición química del acero base se selecciona para cumplir con los requisitos mecánicos y de conformado, y es distinta de la composición química del recubrimiento.

Tabla: Descriptores composicionales típicos para el sustrato y el recubrimiento (cualitativos/representativos)

Elemento	Sustrato (sustrato típico de carbono/baja aleación)	Recubrimiento AZ100 (representativo)	Recubrimiento AZ150 (representativo)
do	Bajo contenido de carbono para facilitar la conformabilidad; a menudo ≤ ~0,12–0,20 % para grados de conformado.	—	—
Minnesota	Controlado en cuanto a resistencia y templabilidad; a menudo entre 0,3 y 1,5 % según la calidad.	—	—
Si	Pequeñas cantidades para favorecer la desoxidación; dependiente del sustrato.	Se puede utilizar una pequeña adición al baño de recubrimiento para controlar la humectación.	Adición menor al baño de recubrimiento; similar a AZ100
P, S	Se mantuvo bajo para preservar la ductilidad y la calidad de la superficie.	Control de impurezas traza	Control de impurezas traza
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Presente en sustratos microaleados según sea necesario para la resistencia o el control del grano.	Normalmente no son componentes primarios del recubrimiento de Al-Zn.	Igual que el AZ100; la principal diferencia radica en la masa del recubrimiento y posibles ajustes menores del equilibrio de la aleación.
Al (recubrimiento)	N / A	Elemento de aleación predominante en el recubrimiento: proporciona propiedades de barrera.	Predominante; mayor masa de recubrimiento en comparación con AZ100
Zn (recubrimiento)	N / A	Proporciona protección galvánica; el equilibrio relativo con el aluminio puede variar ligeramente.	Mayor contenido total de zinc por unidad de área debido al aumento de la masa del recubrimiento.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - La aleación del sustrato (C, Mn, elementos de microaleación) controla las propiedades mecánicas intrínsecas, la templabilidad y la estabilidad del tamaño de grano. La composición y el espesor del recubrimiento de Al-Zn controlan la protección contra la corrosión: el aluminio contribuye a la barrera y la adhesión, mientras que el zinc proporciona protección galvánica (de sacrificio). Una mayor masa del recubrimiento aumenta su vida útil en atmósferas corrosivas; ajustes moderados en la proporción Al:Zn permiten modular el comportamiento de la protección, priorizando la protección de barrera sobre la protección catódica.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Dado que AZ100 y AZ150 designan principalmente diferencias en el recubrimiento, la microestructura del sustrato de acero es el factor determinante de la respuesta al tratamiento térmico. Observaciones típicas:

• Microestructura del sustrato: dependiendo de la aleación y el procesamiento, las microestructuras base típicas son ferrita-perlita para los grados comunes laminados en frío/conformables, y estructuras bainíticas o martensíticas revenidas para aceros de mayor resistencia templados y revenidos o procesados ​​termomecánicamente.
• Microestructura del recubrimiento: el recubrimiento de Al-Zn por inmersión en caliente se solidifica para producir una capa exterior rica en aluminio y una región intermetálica de Al-Zn en la interfaz recubrimiento-sustrato; la morfología y el espesor intermetálicos están influenciados por la velocidad de enfriamiento y la masa del recubrimiento.

Efectos del procesamiento térmico: - La normalización o el recocido del sustrato antes del recubrimiento influye en la adherencia del recubrimiento y en el desarrollo de compuestos intermetálicos; el recubrimiento generalmente se aplica después de cualquier recocido final (o procesamiento en línea). En la mayoría de los procesos comerciales, se aplican tratamientos de temple y revenido o tratamientos termomecánicos para lograr una alta resistencia sobre el sustrato antes del recubrimiento; los tratamientos térmicos posteriores al recubrimiento que elevan significativamente las temperaturas pueden alterar la microestructura del recubrimiento y reducir su rendimiento. - Los recubrimientos más gruesos (AZ150) producen una zona intermetálica más grande y una capa de aleación exterior más gruesa; la exposición excesiva al calor después del recubrimiento puede promover la interdifusión, lo que podría afectar la adhesión y la ductilidad en condiciones extremas.

4. Propiedades mecánicas

Mecánicamente, AZ100 y AZ150 son similares porque el recubrimiento contribuye poco a la resistencia a la tracción global. Sin embargo, la masa del recubrimiento puede influir en el comportamiento superficial localizado, el inicio de la fatiga, el comportamiento a la flexión y los límites de conformado.

Tabla: Descriptores comparativos de propiedades mecánicas

Propiedad	AZ100 (comportamiento típico)	AZ150 (comportamiento típico)
Resistencia a la tracción	Determinado por el sustrato; el recubrimiento tiene un efecto insignificante.	Igual que AZ100 (controlado por sustrato)
Resistencia a la fluencia	Controlado por sustrato	Controlado por sustrato
Alargamiento	Controlado por el sustrato; formabilidad ligeramente mejor en curvas muy cerradas debido a un recubrimiento más delgado.	Ligera reducción de la ductilidad en deformaciones locales extremas debido a un recubrimiento más grueso y menos dúctil.
Dureza al impacto	Controlado por el sustrato; el espesor del recubrimiento tiene un efecto mínimo sobre la tenacidad del material.	Lo mismo ocurre con el material a granel; la resistencia al impacto en los bordes de la superficie puede mejorar ligeramente debido a una capa de sacrificio más gruesa.
Dureza (superficial)	Dureza superficial ligeramente inferior a la del AZ150 debido a la menor masa del recubrimiento.	Mayor dureza superficial y resistencia a la abrasión gracias a una capa metálica más gruesa.

Interpretación: Elija el acero base que cumpla con los requisitos de resistencia y tenacidad; seleccione AZ100 cuando la facilidad de conformado y el menor costo sean prioritarios; seleccione AZ150 cuando la protección contra la corrosión prolongada y la durabilidad superficial sean prioritarias. Las diferencias en las propiedades mecánicas se deben principalmente a efectos secundarios de la masa del recubrimiento, más que a diferencias metalúrgicas intrínsecas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende principalmente de la química del sustrato (carbono, aleación y microaleación) y del efecto del recubrimiento en el comportamiento de la soldadura (salpicaduras, porosidad, necesidad de eliminar el recubrimiento).

Índices importantes de equivalencia de carbono y soldabilidad a considerar: - El equivalente de carbono del IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - El parámetro Pcm internacional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: - El propio recubrimiento puede generar vapor de zinc y porosidad si se suelda sin preparación; los recubrimientos más gruesos (AZ150) tienden a generar más vapor de recubrimiento y requieren una eliminación de recubrimiento más rigurosa o parámetros de soldadura especiales en la zona de soldadura que el AZ100. - Los sustratos con bajo contenido de carbono y bajos valores de CE son más soldables; la microaleación (Nb, Ti, V) requiere atención en cuanto al precalentamiento/postcalentamiento dependiendo del CE. - Para la soldadura por resistencia o por puntos, los recubrimientos más gruesos pueden afectar la vida útil del electrodo y la formación del núcleo de soldadura; es posible que sea necesario ajustar los parámetros del proceso al pasar de AZ100 a AZ150.

Orientación práctica: Para estructuras soldadas críticas, especifique la preparación de la soldadura (decapado o uso de metales de aporte compatibles), controle la CE del sustrato y los procedimientos de prueba de soldadura para la masa de recubrimiento específica.

6. Corrosión y protección de superficies

Los recubrimientos AZ ofrecen una protección mixta: una barrera rica en aluminio y protección catódica mediante zinc. Su vida útil en un entorno determinado depende de la masa del recubrimiento y de las condiciones de funcionamiento.

• Para sustratos que no son de acero inoxidable: la mitigación de la corrosión se logra mediante el recubrimiento de aleación Al-Zn, y se puede proporcionar protección adicional mediante pintura, recubrimientos de conversión o selladores. El AZ150, con mayor masa de recubrimiento, suele ofrecer una vida útil considerablemente más larga en atmósferas corrosivas que el AZ100, debido a que su capacidad de zinc de sacrificio y su espesor de barrera son mayores.
• Para índices similares al acero inoxidable: PREN no es aplicable a recubrimientos de Al-Zn ni a sustratos de carbono. PREN solo es relevante para aleaciones de acero inoxidable. $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Aclaración: No utilice PREN para aceros al carbono recubiertos; en su lugar, utilice pruebas de exposición ambiental, niebla salina, pruebas de corrosión cíclica y datos de campo para comparar el rendimiento de AZ100 frente a AZ150.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado: Los recubrimientos más delgados (AZ100) generalmente ofrecen un mejor rendimiento en el doblado cerrado o el embutido profundo debido a un menor riesgo de agrietamiento, descamación o pulverización del recubrimiento. El AZ150 puede requerir radios de curvatura mayores o la optimización del proceso (menor lubricación, velocidades de doblado adecuadas).
• Corte y cizallado: Ambos recubrimientos son compatibles con los procesos típicos de troquelado, cizallado y corte por láser, pero los recubrimientos más gruesos pueden aumentar la formación de rebabas y requerir un ajuste de parámetros. El corte por láser puede provocar oxidación en los bordes del recubrimiento si no se optimiza.
• Maquinabilidad: El recubrimiento tiene un efecto limitado en la maquinabilidad del material (depende principalmente del sustrato). El acabado superficial posterior al conformado (desbarbado, pintura) debe tener en cuenta los residuos del recubrimiento; el AZ150 puede requerir una preparación de la superficie más exhaustiva para una mejor adherencia de la pintura.
• Unión y fijación: Los remaches autoperforantes y los elementos de fijación mecánicos funcionan de manera similar, pero la protección contra la corrosión en las interfaces de los elementos de fijación se beneficia de una mayor masa de recubrimiento.

8. Aplicaciones típicas

AZ100 — Usos típicos	AZ150 — Usos típicos
Paneles interiores de edificios, capas inferiores de techos no críticas, conductos, molduras donde se requiere una protección moderada contra la corrosión y una alta conformabilidad	Cubiertas y revestimientos expuestos en entornos de moderados a agresivos, recintos industriales, maquinaria agrícola donde se requiere una vida útil prolongada frente a la corrosión
Paneles y componentes interiores de automóviles donde se aplica pintura posterior y se requiere alta conformabilidad	Recintos para plantas costeras o químicas, revestimientos de larga duración, canalones y bajantes en atmósferas agresivas
Aplicaciones estructurales ligeras donde se priorizan el coste y el rendimiento a la flexión.	Aplicaciones donde la vida útil de la protección sacrificial y la resistencia a la abrasión son más importantes que el conformado de radios ajustados.

Criterios de selección: elegir la masa de recubrimiento que se ajuste a la exposición ambiental y al coste del ciclo de vida. Si se van a aplicar recubrimientos o pinturas posteriormente, AZ100 puede ser suficiente; para superficies expuestas sin pintar, AZ150 suele ofrecer una mayor vida útil.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El AZ150 suele tener un costo de material mayor que el AZ100 debido al mayor uso de metal en el baño de recubrimiento y al procesamiento adicional. La diferencia de costo debe evaluarse considerando el ciclo de vida: un costo inicial más elevado suele implicar intervalos de mantenimiento más prolongados.
• Disponibilidad: Ambos tipos de recubrimiento suelen estar disponibles en el mercado para aceros de sustrato comunes. La disponibilidad según el formato del producto (bobina, lámina, prepintado) varía según la región y el proveedor; los plazos de entrega pueden ser más largos para aceros de sustrato especiales con masas de recubrimiento específicas.

10. Resumen y recomendación

Tabla que resume las principales ventajas e inconvenientes

Métrico	AZ100	AZ150
Soldabilidad	Mejor en términos de menor vapor de zinc para soldar; aún requiere preparación de la soldadura.	Requiere mayor atención a la preparación y los parámetros de la soldadura debido a la mayor masa del recubrimiento.
Resistencia-Tenacidad (sustrato)	Controlado por sustrato; generalmente equivalente a AZ150	Equivalentes; las diferencias son superficiales, no volumétricas.
Costo	Menor costo inicial de materiales	Mayor coste inicial, mayor vida útil en muchas condiciones

Conclusiones: - Elija AZ100 si necesita una conformabilidad superior, un menor costo inicial del material y si el acero recubierto se utilizará en entornos menos agresivos o se pintará/recubrirá después de la fabricación. - Elija AZ150 si la aplicación requiere una protección anticorrosiva prolongada para superficies expuestas, una mayor protección contra la abrasión o la corrosión, y acepta un costo de material algo más elevado y posibles controles de fabricación adicionales (soldadura, doblado ajustado).

Nota práctica final: especifique explícitamente la masa del recubrimiento, el grado del sustrato y la clase de exposición requerida en los documentos de adquisición; solicite hojas de datos del fabricante y resultados de pruebas independientes de vida útil contra la corrosión o pruebas aceleradas para el producto AZ100 y AZ150 exacto que pretende utilizar, porque el equilibrio de la aleación del proveedor y los controles de proceso influyen en el rendimiento en el mundo real tanto como la designación AZ nominal.