DH36 vs EH36 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros estructurales DH36 y EH36, de alta resistencia y baja aleación (HSLA), se utilizan ampliamente en la construcción naval, estructuras marinas y fabricación pesada. Los ingenieros y profesionales de compras suelen enfrentarse al dilema de elegir entre estos dos grados al buscar un equilibrio entre la tenacidad al impacto a bajas temperaturas, el coste, la soldabilidad y la disponibilidad. Algunos contextos típicos de decisión incluyen el revestimiento de cascos para diferentes climas de servicio, aplicaciones en embarcaciones pequeñas frente a aplicaciones polares y flujos de trabajo de fabricación que limitan el tratamiento térmico posterior a la soldadura.

La principal diferencia práctica entre DH36 y EH36 radica en su comportamiento ante impactos a baja temperatura y en los controles de producción que lo respaldan. Ambos pertenecen a la misma familia de aceros navales HSLA y comparten estrategias químicas similares, pero EH36 se especifica y procesa para demostrar una mayor tenacidad al impacto a temperaturas más bajas que DH36, lo cual influye en el procesamiento, la inspección y el costo.

1. Normas y designaciones

• Normas internacionales comunes en las que aparecen estas designaciones:
• ASTM/ASME: ASTM A131 (acero para construcción naval) — AH36 / DH36 / EH36 son designaciones comunes de A131.
• ABS / DNV / LR / BV / NK: Sociedades de clasificación que establecen requisitos equivalentes de referencia para las calidades de las placas.
• EN: La familia EN 10025 cubre los aceros estructurales pero no utiliza directamente la nomenclatura AH/DH/EH; los grados EN como el S355 tienen niveles de resistencia comparables.
• JIS / GB: Las normas JIS y GB chinas tienen grados estructurales marinos análogos; las designaciones nacionales difieren.
• Tipo de material: Acero al carbono estructural HSLA (alta resistencia y baja aleación) con elementos de microaleación para mayor resistencia y tenacidad.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra rangos de composición representativos típicos de los aceros navales de la familia AH/DH/EH36. Los límites exactos dependen de las normas y de cada fábrica; consulte las especificaciones de compra para conocer los valores garantizados.

Elemento	Rango típico / comentario (en % peso)
do	0,08 – 0,18 (valor bajo para preservar la soldabilidad y la tenacidad)
Minnesota	0,7 – 1,6 (contribución principal de Mn a la fuerza)
Si	0,10 – 0,50 (desoxidación; pequeñas cantidades aumentan la resistencia)
PAG	≤ 0,035 (controlado para evitar la fragilización)
S	≤ 0,035 (controlado para mejorar la tenacidad y la soldabilidad)
Cr	≤ 0,40 (si está presente, mejora ligeramente la templabilidad y la resistencia)
Ni	≤ 0,50 (se añade ocasionalmente para mejorar la resistencia a bajas temperaturas)
Mes	traza – 0,15 (puede mejorar la templabilidad y la resistencia a la fluencia)
V	trazas – 0,10 (microaleación, refina el tamaño del grano)
Nb (Cb)	trazas – 0,06 (microaleación, estabiliza la estructura de grano fino)
Ti	trazas – 0,02–0,05 (desoxidante, refinador de grano si se utiliza)
B	trazas (ppm, puede aumentar la endurecebilidad a niveles muy bajos)
norte	niveles bajos controlados (afectan a la precipitación y la dureza)

Estrategia de aleación: - Los bajos niveles de carbono e impurezas controladas mantienen la soldabilidad y la tenacidad. - El Mn es el principal contribuyente a la resistencia; los elementos de microaleación (Nb, V, Ti) se utilizan en pequeñas cantidades para refinar el tamaño del grano y aumentar la resistencia a la fluencia mediante el fortalecimiento por precipitación sin aumentar el carbono. Se pueden utilizar pequeñas adiciones de Ni y Cr (o Mo) para asegurar la tenacidad a bajas temperaturas o para mejorar ligeramente la templabilidad. El acero EH36 generalmente requiere un control más estricto de la química y el procesamiento termomecánico para cumplir con los criterios de impacto a bajas temperaturas.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura típica: - Las placas DH36/EH36 laminadas en caliente o procesadas termomecánicamente presentan una ferrita-perlita refinada o ferrita con bainita fina dispersa/martensita revenida dependiendo del enfriamiento y el contenido de aleación. - Los aceros microaleados con Nb/V/Ti promueven una matriz de ferrita poligonal fina con precipitados finos, mejorando la resistencia a la fluencia y la tenacidad.

Efectos del procesamiento: - Normalizado: Aumenta la tenacidad al producir una estructura de grano fino uniforme; a veces se especifica para placas muy gruesas para asegurar la homogeneidad. - Temple y revenido: Normalmente no se aplica a las planchas navales convencionales debido a su coste; estas calidades están diseñadas para su laminado en caliente o para un procesamiento termomecánicamente controlado donde el enfriamiento controlado reemplaza los ciclos completos de temple/revenido. Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): Método común para que las aleaciones DH36 y EH36 alcancen alta resistencia y tenacidad a bajas temperaturas sin un contenido excesivo de aleación. El TMCP genera secuencias de transformación favorables que producen ferrita/bainita acicular y limitan la perlita gruesa.

Respuesta EH36: - Para cumplir con los requisitos de temperatura de impacto más bajos, el EH36 a menudo se produce con programas TMCP más rigurosos, un equivalente de carbono más bajo y una limpieza más estricta para evitar inclusiones que causen fragilidad; las placas más gruesas pueden recibir pruebas de tenacidad suplementarias o normalización en horno.

4. Propiedades mecánicas

Rangos representativos de propiedades mecánicas (típicos; verificar según la norma y el espesor):

Propiedad	Requisito típico / rango
Límite elástico (mín.)	≈ 355 MPa (valor comúnmente especificado para la familia AH/DH/EH36)
Resistencia a la tracción	≈ 490 – 620 MPa
Alargamiento (A%)	≥ 20% (depende del grosor y la norma)
Impacto Charpy	Depende del grado: DH36 se probó a una temperatura inferior a AH36; EH36 tiene una energía de impacto especificada a una temperatura aún menor.
Dureza	Normalmente < 250 HB (varía según el procesamiento)

Interpretación: - Resistencia: DH36 y EH36 presentan una resistencia a la tracción y un límite elástico nominales comparables; las diferencias no radican principalmente en la resistencia estática sino en la tenacidad al impacto a temperaturas específicas. - Tenacidad y ductilidad: El acero EH36 está diseñado para mantener una mayor tenacidad a la entalla a temperaturas más bajas que el acero DH36. Lograr esto generalmente requiere un control de proceso más estricto y, a veces, un menor equivalente de carbono, lo que puede generar compensaciones mecánicas ligeramente diferentes. - Dureza: Ninguno de los dos es acero endurecido; la dureza es moderada y se controla mediante laminación y TMCP.

5. Soldabilidad

Las consideraciones sobre la soldabilidad dependen del contenido de carbono, el equivalente de carbono (CE) y la presencia de elementos de microaleación que aumentan la templabilidad.

Indicadores comunes de soldabilidad (útiles para la evaluación cualitativa): - Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - 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: - Valores más bajos de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ sugieren una soldabilidad más fácil con menor necesidad de precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). - Los aceros DH36 y EH36 tienen un CE de bajo a moderado debido a su contenido limitado de carbono y aleación controlada; por lo tanto, generalmente se consideran soldables con procedimientos estándar para aceros estructurales. - El acero EH36 puede requerir prácticas de soldadura más conservadoras para secciones gruesas o temperaturas de servicio ambiente muy bajas, ya que su producción tiene como objetivo garantizar una mejor tenacidad a bajas temperaturas; la microaleación que refina el tamaño del grano puede aumentar la templabilidad localmente, por lo que a veces se recomienda el precalentamiento y el control de las temperaturas entre pasadas.

Guía práctica de soldadura: - Utilizar metales de aporte adecuados que cumplan con los requisitos de resistencia y tenacidad. - Para placas gruesas o servicio en frío, califique los procedimientos y considere el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) o el enfriamiento controlado para evitar el endurecimiento de la zona afectada por el calor (ZAC) o el agrietamiento por hidrógeno. - Las pruebas no destructivas y las pruebas con cupones son prudentes cuando se sustituye un grado por otro en aplicaciones críticas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el DH36 ni el EH36 son aceros inoxidables; ambos son aceros convencionales al carbono/HSLA y requieren protección superficial para una resistencia a la corrosión a largo plazo.
• Sistemas de protección típicos: galvanizado en caliente (para algunos componentes), recubrimientos de barrera (imprimaciones epoxi, capas de acabado de poliuretano), protección catódica para estructuras marinas y márgenes de corrosión sacrificiales en el diseño.
• Las tasas de pérdida de metal, la frecuencia de mantenimiento y la selección del sistema de recubrimiento dependen del entorno (salpicaduras marinas, atmósfera, inmersión en agua de mar).
• La fórmula PREN (para la evaluación del acero inoxidable) no es aplicable a estos aceros no inoxidables, pero sirve como referencia: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ El uso de PREN solo tiene sentido al evaluar aleaciones de acero inoxidable.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado: Con una resistencia a la fluencia moderada y una ductilidad decente, ambos grados pueden ser conformados por rodillos, doblados y prensados; los radios de curvatura deben tener en cuenta el espesor y los requisitos de tenacidad a bajas temperaturas del EH36.
• Maquinabilidad: Los aceros HSLA son menos mecanizables que los aceros al carbono debido a la microaleación y su mayor resistencia. El desgaste de las herramientas es ligeramente superior; suelen utilizarse parámetros de mecanizado normales y herramientas de carburo.
• Corte: El corte térmico (oxicorte, plasma) es común para placas; minimice el tamaño de la zona afectada por el calor y realice un granallado posterior al corte para la protección contra la corrosión.
• Acabado: El rectificado y la preparación de la superficie siguen las prácticas estándar; el EH36 puede requerir atención adicional para evitar el trabajo en frío localizado que podría afectar la tenacidad a baja temperatura.

8. Aplicaciones típicas

DH36 – Usos típicos	EH36 – Usos típicos
Planchas de casco y planchas de cubierta para buques que operan en climas templados a fríos (servicio hasta aproximadamente −20 °C)	Casco y placas estructurales para buques o unidades marinas destinadas a servicio polar/subártico (servicio hasta aproximadamente −40 °C).
Las superestructuras y los elementos estructurales secundarios de plataformas marinas donde una tenacidad moderada a bajas temperaturas es adecuada.	Elementos estructurales críticos, soportes y componentes sensibles a impactos a bajas temperaturas en plataformas marinas árticas
Cubiertas de carga, mamparos y placas estructurales en general donde se prioriza la rentabilidad y las prácticas de soldadura estándar.	Estructuras donde se requieren pruebas de calificación y tenacidad más estrictas; áreas con certificación de tenacidad a la muesca rigurosa.

Justificación de la selección: - Elegir en función de la temperatura de diseño, la energía de impacto requerida a esa temperatura, el espesor (las placas gruesas son más difíciles de producir con una tenacidad uniforme a baja temperatura) y los planes de mantenimiento del ciclo de vida.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El EH36 suele ser ligeramente más caro que el DH36 debido a un procesamiento más riguroso, un control químico más estricto y pruebas adicionales para garantizar la resistencia a bajas temperaturas.
• Disponibilidad: Ambos grados están ampliamente disponibles en las principales fábricas en forma de placas; sin embargo, las placas EH36 muy gruesas o combinaciones específicas de espesor/ancho pueden estar menos disponibles y sujetas a plazos de entrega más largos.
• Formatos del producto: La placa es el formato predominante. En el momento de la adquisición, se debe confirmar la disponibilidad de secciones prefabricadas cortadas a medida o informes de ensayos de fábrica certificados.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Característica	DH36	EH36
Soldabilidad	Buenas prácticas (prácticas estándar de HSLA)	Bien, pero puede requerir un control de soldadura más estricto para secciones gruesas.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Alta resistencia con buena tenacidad a temperaturas moderadamente bajas.	Resistencia estática similar, mayor tenacidad certificada a bajas temperaturas.
Costo	Más bajo	Mayor (debido al procesamiento y las pruebas)

Recomendación: - Elija DH36 si: la estructura funcionará en entornos templados o moderadamente fríos (temperatura de servicio de diseño alrededor de −20 °C o superior), si el costo y las prácticas de fabricación estándar son una prioridad, y cuando los espesores involucrados se encuentren dentro de rangos que no desafíen los límites de tenacidad. - Elija EH36 si: la estructura estará expuesta a temperaturas muy bajas (servicio ártico o subártico), si los requisitos reglamentarios o de clasificación exigen una mayor tenacidad a la muesca a temperaturas más bajas, o cuando los detalles soldados críticos requieren márgenes de tenacidad garantizados a pesar de las secciones más gruesas.

Nota final: Los aceros DH36 y EH36 pertenecen a la misma familia de aceros navales HSLA y suelen ser intercambiables para muchos requisitos de resistencia, pero la elección depende de la temperatura de impacto especificada, los controles de procesamiento y los requisitos de inspección. Para cualquier aplicación crítica, revise siempre la norma aplicable y los certificados de material de fábrica, y asegúrese de que los procedimientos de soldadura y las rutinas de inspección cumplan con las especificaciones del proyecto.