BQ-S frente a DQ-S: composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen enfrentarse a la elección entre grados de acero muy similares, donde las sutiles diferencias en el procesamiento y el acabado afectan al rendimiento y al coste posteriores. La decisión entre acero BQ-S y DQ-S generalmente surge al equilibrar los requisitos de calidad superficial y acabado con el rendimiento mecánico general, la soldabilidad y el precio. Los contextos de decisión típicos incluyen componentes que requieren una preparación superficial de precisión (ejes, cojinetes, barras decorativas) frente a piezas estructurales o mecanizadas con gran precisión, donde el acabado superficial es secundario.

La principal diferencia entre estas dos familias de calidades radica en el estado final de la superficie y el control del proceso de fabricación: una calidad se suministra con mayor integridad superficial y tolerancia de acabado, mientras que la otra está optimizada para la economía y el procesamiento estándar. Dado que el estado de la superficie influye en la aceptación en inspecciones, el mecanizado secundario, la adherencia del recubrimiento y la resistencia a la fatiga, estas calidades se comparan frecuentemente en las discusiones sobre diseño y adquisición.

1. Normas y designaciones

• Normas comunes donde aparecen grados similares: ASTM/ASME (p. ej., familias A106, A36 y AISI), EN (p. ej., EN 10025 y EN 10277 para acero brillante), JIS y especificaciones nacionales GB/IS. Las designaciones específicas de fabricantes o de fábrica (como BQ-S o DQ-S) suelen ser específicas del proveedor y se corresponden con clases de composición química/procesamiento más ampliamente estandarizadas.
• Clasificación por tipo:
• BQ-S: Normalmente se trata de un acero al carbono o de baja aleación producido y acabado con una especificación brillante (superficie mejorada); a menudo se utiliza para barras, ejes y componentes que requieren una baja defectuosidad superficial.
• DQ-S: Normalmente, un acero al carbono/de baja aleación estirado/templado estándar o procesado económicamente con acabado superficial y tolerancias dimensionales estándar.
• Estos grados son generalmente aceros al carbono o de baja aleación, en lugar de aceros inoxidables, aceros para herramientas o HSLA, aunque los niveles de aleación pueden variar según el proveedor.

2. Composición química y estrategia de aleación

La composición química de las familias BQ-S y DQ-S varía según el proveedor y el rendimiento objetivo. La tabla a continuación muestra tendencias representativas e indicativas, no certificados de fábrica definitivos. Siempre verifique el análisis químico con el certificado del proveedor para la adquisición o los cálculos de diseño.

Elemento	Rol típico	BQ-S (indicativo)	DQ-S (indicativo)
C (Carbono)	Compromiso entre resistencia, templabilidad y soldabilidad	Bajo-medio (controlado para el procesamiento de la superficie)	Baja-media (puede ser ligeramente superior para mayor resistencia)
Mn (manganeso)	Templabilidad, resistencia a la tracción, desoxidación	Moderado	Moderado–ligeramente alto
Si (silicio)	Desoxidación, fuerza	Bajo-moderado	Bajo-moderado
P (Fósforo)	Impureza (riesgo de fragilización)	Estrictamente limitado	Limitado (puede ser ligeramente superior)
S (Azufre)	Maquinabilidad (corte fácil) pero perjudicial para la fatiga	Muy bajo (las mejoras en la calidad de la superficie limitan las inclusiones)	Bajo (puede permitir un mayor contenido si se requiere maquinabilidad)
Cr (Cromo)	Dureza, resistencia a la corrosión, respuesta al temple	Generalmente bajo/trazas	Generalmente bajo/trazas
Ni (níquel)	Resistencia a bajas temperaturas	Generalmente bajo/trazas	Generalmente bajo/trazas
Mo (Molibdeno)	Endurecimiento	Rastro o ninguno (a menos que se especifique)	Rastro o nada
V, Nb, Ti (microaleaciones)	Refinamiento del grano, resistencia mediante precipitación	Puede controlarse para obtener un acabado y propiedades mecánicas uniformes.	Puede estar presente para reforzar la ruta económica
B (Boro)	Endurecimiento (nivel de ppm)	Rara vez se usa; se controla si está presente	Rara vez se usa; se controla si está presente
N (Nitrógeno)	Resistencia (con microaleaciones)	Bajo, controlado para la superficie y la fatiga	Bajo, controlado según sea necesario

Explicación: Los fabricantes que buscan una excelente calidad superficial (BQ-S) suelen ejercer un control más estricto sobre los elementos contaminantes (P, S, inclusiones) y la limpieza microestructural, lo que mejora la resistencia a la fatiga y permite un mejor acabado. El enfoque DQ-S a menudo prioriza un procesamiento rentable y puede tolerar un rango de aceptación más amplio para algunos elementos, siempre que se cumplan los requisitos mecánicos. - Los elementos de aleación como el Mn y los elementos de microaleación (V, Nb, Ti) se utilizan principalmente para ajustar la resistencia y la tenacidad sin recurrir a un alto contenido de carbono, preservando la soldabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura típica:
• Ambos grados, cuando se suministran normalizados o templados y revenidos, presentarán microestructuras de ferrita/perlita revenida o bainíticas/martensíticas revenidas dependiendo de la composición química y el tratamiento térmico.
• BQ-S: El procesamiento se centra en lograr una microestructura uniforme de grano fino y reducir las inclusiones superficiales. El control termomecánico y los programas de laminación en caliente de alta precisión son más comunes para garantizar una microestructura superficial uniforme.

• DQ-S: La microestructura está diseñada principalmente para cumplir con los requisitos mecánicos objetivo; el procesamiento de la superficie puede ser menos intensivo.

• Efectos del tratamiento térmico:

• Normalización: Refina el tamaño del grano y reduce la formación de bandas; ambos grados responden bien, pero el BQ-S se beneficia más porque se minimizan los defectos superficiales y la uniformidad microestructural mejora el rendimiento de la superficie.
• Temple y revenido: Incrementa drásticamente la resistencia mediante la formación de martensita seguida de revenido. La tenacidad final depende de la temperatura de revenido y la composición de la aleación; el temple directo (DQ-S) puede alcanzar una mayor resistencia para un temple determinado debido a aditivos de templabilidad ligeramente superiores, pero el temple en frío (BQ-S) puede ofrecer un mejor equilibrio entre tenacidad y calidad superficial.
• Procesamiento termomecánico (laminado controlado): Produce microestructuras de grano fino con mayor resistencia y tenacidad con un aumento mínimo de carbono; ampliamente utilizado para BQ-S para mantener la integridad de la superficie.

4. Propiedades mecánicas

Dado que estas familias de grados dependen del proceso, las propiedades mecánicas se especifican generalmente según la forma del producto y el tratamiento térmico. La tabla siguiente muestra las propiedades relativas típicas para la comparación de diseño; los valores absolutos deben obtenerse de los datos del proveedor.

Propiedad	BQ-S (típico)	DQ-S (típico)	Notas
Resistencia a la tracción (UTS)	Moderada-alta (buena uniformidad)	Moderado-alto (puede ajustarse a un nivel superior)	UTS controlada por C y microaleaciones y tratamiento térmico
Límite elástico (0,2% YS)	Moderado (constante)	Moderado-alto (puede ser mayor con microaleaciones)	La elección del templado influye en la relación YS/UTS
Alargamiento (%)	Buena (ductilidad constante)	De bueno a moderado (depende del objetivo de fuerza)	El BQ-S se optimiza frecuentemente para lograr ductilidad debido a las necesidades de acabado superficial.
Resistencia al impacto (Charpy)	Mayor (acero más limpio y grano fino)	Moderado-alto (alcanzable con el tratamiento adecuado)	Los defectos superficiales reducen la tenacidad aparente en las piezas críticas a la fatiga.
Dureza (HRC/HB)	Moderado (el control del acabado evita el agrietamiento de la superficie)	Variable (puede ser mayor si se templa por enfriamiento rápido)	Dureza controlada mediante tratamiento térmico y composición

Interpretación: - BQ-S tiende a enfatizar un equilibrio entre tenacidad y ductilidad con propiedades consistentes y menos fallas iniciadas en la superficie. - El DQ-S se puede ajustar para obtener niveles de resistencia más altos a costa de un control de calidad de la superficie algo menos estricto.

5. Soldabilidad

La soldabilidad se ve influenciada por el contenido de carbono, la aleación y la templabilidad general. Entre los índices empíricos útiles se incluyen el equivalente de carbono IIW y el Pcm, más detallado.

• Discusión general:
• Un menor contenido de carbono y aleación mejora la soldabilidad y reduce los requisitos de precalentamiento.
• Los elementos de microaleación (V, Nb, Ti) y un mayor contenido de Mn/Cr/Mo aumentan la templabilidad y el potencial de agrietamiento de la ZAT; por lo tanto, los procedimientos de soldadura deben tenerlos en cuenta.

• Las calidades BQ-S suelen mantener niveles de carbono e impurezas más bajos o mejor controlados para preservar la integridad de la superficie y simplificar el acabado posterior a la soldadura.

• Fórmulas para la evaluación cualitativa:

• Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Interpretar cualitativamente: un valor más alto de $CE_{IIW}$ indica una mayor templabilidad y un mayor riesgo de agrietamiento de la ZAT; los valores más bajos indican una soldadura más fácil con menos precalentamiento.

• PCM más completo: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Interpretación cualitativa: $P_{cm}$ proporciona una predicción refinada de la susceptibilidad al agrietamiento en frío; valores más bajos son preferibles para la soldadura de rutina.

• Orientación práctica:

• Para ambos grados, siga las recomendaciones de soldadura del proveedor, aplique precalentamiento/postcalentamiento donde se indique y utilice metales de aporte adecuados que coincidan con la composición química y el rendimiento mecánico requerido.
• El BQ-S puede requerir un manejo más cuidadoso para evitar daños en la superficie durante la soldadura y el acabado posterior, pero su menor contenido de impurezas puede simplificar los procedimientos de soldadura.

6. Corrosión y protección de superficies

• Los aceros no inoxidables (típicos de BQ-S y DQ-S) dependen de recubrimientos y tratamientos superficiales:
• Protecciones comunes: galvanizado en caliente, electrodeposición, recubrimientos orgánicos (pinturas, recubrimientos en polvo) y recubrimientos de conversión (fosfato).
• La limpieza de la superficie y la calidad del acabado en BQ-S mejoran la adherencia y la uniformidad del recubrimiento; una menor cantidad de defectos superficiales reduce los puntos de inicio de la corrosión bajo la película.
• Para las variantes de acero inoxidable o aleación (si las hubiera), son aplicables índices de corrosión localizada como el PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Si las variantes BQ-S o DQ-S incluyen cantidades significativas de Cr/Mo/N, utilice PREN para comparar la resistencia a la corrosión por picaduras; de lo contrario, PREN no es aplicable para los aceros al carbono típicos.
• Cuándo preocuparse por la superficie: las piezas propensas a la fatiga, los contactos deslizantes o los componentes estéticamente críticos requieren el mayor control de la superficie de la familia BQ-S para maximizar la vida útil del recubrimiento y reducir las fallas causadas por la corrosión.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad:
• El contenido de azufre y los aditivos de fácil mecanizado afectan la maquinabilidad. Las variantes de DQ-S diseñadas como grados de fácil mecanizado pueden tener un mayor contenido de azufre o adición de plomo/calcio, lo que mejora la maquinabilidad pero reduce la resistencia a la fatiga.
• El acero BQ-S suele tener un bajo contenido de azufre y un estricto control de inclusiones, lo que reduce ligeramente la maquinabilidad en bruto pero produce un acabado superficial superior después del mecanizado.
• Formabilidad y flexión:
• Ambos grados pueden formarse cuando se especifica la ductilidad, pero la condición superficial del BQ-S reduce el riesgo de agrietamiento superficial durante las operaciones de conformado.
• Refinamiento:
• El BQ-S requiere un manejo más delicado para evitar dañar la superficie; el pulido y el esmerilado fino son más sencillos porque presenta menos defectos.
• El acabado DQ-S suele preferirse cuando el mecanizado sustancial o el acabado rugoso eliminarán las imperfecciones de la superficie.

8. Aplicaciones típicas

BQ-S (mayor calidad superficial)	DQ-S (acabado económico/estándar)
Ejes de precisión, husillos, muñones de cojinetes, barras ornamentales, componentes estirados en frío, piezas que requieren tolerancias superficiales ajustadas y una resistencia a la fatiga superior	Elementos estructurales, ejes de uso general, componentes mecanizados donde se prevé una eliminación sustancial de material, aplicaciones sensibles a los costos.
Aplicaciones que requieren una adherencia superior del recubrimiento y una apariencia cosmética impecable.	Aplicaciones donde las propiedades mecánicas globales son primordiales y el acabado superficial puede corregirse mediante mecanizado.

Justificación de la selección: - Elija BQ-S cuando la integridad de la superficie, la vida útil a la fatiga, el rendimiento del recubrimiento o la apariencia cosmética sean decisivos. - Elija DQ-S cuando el costo, la disponibilidad o la necesidad de una remoción de material agresiva superen la necesidad de una superficie diseñada.

9. Costo y disponibilidad

• Costo:
• BQ-S generalmente tiene un precio superior debido a un control de proceso más estricto, operaciones de acabado adicionales y estándares químicos/de inclusión más rigurosos.
• El DQ-S suele ser menos costoso y se produce con menos pasos de acabado.
• Disponibilidad por formato de producto:
• Ambos grados se encuentran comúnmente disponibles en forma de barras, varillas y forjados, pero el BQ-S en ciertos diámetros o clases de acabado puede estar limitado a proveedores especializados.
• Los plazos de entrega para BQ-S pueden ser más largos si las fábricas realizan la producción por lotes para cumplir con tolerancias de acabado estrictas.

10. Resumen y recomendación

Categoría	BQ-S	DQ-S
Soldabilidad	Bueno (bajas impurezas; control de la ZAT más sencillo)	Bueno–variable (depende de la aleación)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Muy buena (microestructura controlada, alta tenacidad)	Buena (puede adaptarse a una mayor resistencia si es necesario)
Costo	Mayor (prima por acabado y control de proceso)	Menor (económico, mayor disponibilidad)

Recomendación: Elija BQ-S si necesita una integridad superficial superior, un mejor rendimiento a la fatiga, una adherencia superior del recubrimiento o un procesamiento posterior mínimo para lograr el acabado superficial final. Algunos ejemplos de uso típicos incluyen ejes giratorios de precisión, superficies de apoyo y componentes arquitectónicos expuestos. Elija DQ-S si su prioridad es un menor costo del material, una mayor disponibilidad o si prevé un mecanizado intenso que elimine imperfecciones superficiales. DQ-S es ideal para componentes estructurales, piezas mecanizadas en bruto y donde el acabado superficial final se obtiene mediante procesos secundarios.

Nota final: Las designaciones BQ-S y DQ-S suelen ser específicas de cada proveedor y reflejan una combinación de química, procesamiento y filosofía de acabado. Para el diseño de ingeniería y la adquisición, solicite siempre los certificados de fábrica y los informes de ensayos mecánicos, especifique los criterios de aceptación de superficie requeridos y defina los procedimientos de soldadura y tratamiento térmico para garantizar que el grado elegido cumpla con las exigencias de servicio.