HRB335 vs HRB400 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Las barras de refuerzo corrugadas laminadas en caliente HRB335 y HRB400 son dos grados ampliamente utilizados y especificados en estructuras de hormigón y en diversos procesos de fabricación. Ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción suelen sopesar las ventajas y desventajas de un refuerzo más económico y dúctil frente a materiales de mayor resistencia que permiten secciones más pequeñas o luces más largas. Entre las decisiones típicas se incluyen el equilibrio entre coste y peso estructural, la selección de barras de refuerzo para detalles sísmicos donde la ductilidad es fundamental y la elección de un grado compatible con procesos de soldadura, doblado o fabricación.

La diferencia fundamental entre estos dos grados radica en su nivel de límite elástico: el HRB400 se especifica con un límite elástico nominal superior al del HRB335. Debido a que el límite elástico influye considerablemente en el dimensionamiento de la sección, los detalles del refuerzo y el comportamiento de conformado/soldadura, el HRB335 y el HRB400 se comparan habitualmente en las discusiones de diseño y adquisición.

1. Normas y designaciones

• GB/T 1499.2 (China): define expresamente las barras de acero corrugado laminadas en caliente; HRB335 y HRB400 son designaciones chinas.
• ASTM A615 / ASTM A615M (Estados Unidos): especificación para barras de acero al carbono corrugadas y lisas para refuerzo de hormigón (utiliza números de grado diferentes).
• EN 10080 / EN 1992 y anexos nacionales (práctica europea): normas generales para el refuerzo; las designaciones europeas utilizan B500 o números de grado similares.
• JIS G3112 (Japón): especificación para barras de acero corrugado para hormigón.
• También existen normas ISO y desviaciones nacionales para las tolerancias y los ensayos de barras.

Clasificación: Tanto el HRB335 como el HRB400 son aceros de refuerzo al carbono-manganeso (C-Mn), que en ocasiones se fabrican con microaleaciones (V, Nb, Ti) o mediante procesos de laminación controlada; no son aceros inoxidables, para herramientas ni de alta aleación. Pertenecen a la familia de aceros estructurales de carbono medio/bajo, utilizados para refuerzo, no para aplicaciones de alta temperatura o desgaste.

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento	HRB335 (práctica típica)	HRB400 (práctica típica)
C (carbono)	Controlado como principal factor que influye en la templabilidad/resistencia; se mantiene relativamente bajo para la ductilidad.	Controlado; puede ser ligeramente superior o compensarse mediante otros métodos de aleación/endurecimiento para lograr un mayor rendimiento.
Mn (manganeso)	Elemento principal de fuerza y ​​desoxidación; presente en niveles controlados.	Presente en niveles controlados o ligeramente elevados para aumentar la resistencia y la templabilidad.
Si (silicio)	Desoxidante menor; generalmente bajo	Desoxidante menor; similar al HRB335
P (fósforo)	Impurezas limitadas; se mantiene bajo para mayor resistencia.	Impurezas limitadas; se mantiene bajo para mayor resistencia.
S (azufre)	Impurezas limitadas; se mantienen bajas para mejorar la ductilidad y la soldabilidad.	Impureza limitada; se mantiene bajo
Cr, Ni, Mo	Normalmente no se añade intencionadamente en cantidades significativas a las barras de refuerzo estándar.	Normalmente no se añade intencionadamente a las barras de refuerzo estándar (puede aparecer en cantidades ínfimas).
V, Nb, Ti	Puede estar presente en barras de refuerzo microaleadas para refinar el grano y aumentar la resistencia.	Se utiliza con mayor frecuencia en HRB400 tratado termomecánicamente o microaleado para aumentar el rendimiento sin incrementar significativamente el contenido de carbono.
B	No se suele utilizar en barras de refuerzo.	No se usa generalmente
N (nitrógeno)	Controlado como impureza/intersticial	Controlado como impureza/intersticial

Notas: Las fábricas de barras de refuerzo logran un mayor rendimiento nominal en HRB400 ya sea mediante modestos aumentos en la aleación/temperabilidad o, más comúnmente, mediante laminación termomecánica controlada y enfriamiento acelerado más microaleación (Nb, V, Ti) para refinar el tamaño del grano y aumentar el rendimiento manteniendo bajo el carbono para preservar la soldabilidad. - Los límites químicos exactos están definidos en las normas pertinentes y por los fabricantes; la composición varía según las prácticas de la fábrica y según si el producto es HRB “ordinario” o microaleado/procesado termomecánicamente.

Cómo afecta la estrategia de aleación al comportamiento: - El carbono y el manganeso controlan principalmente la resistencia base y la templabilidad. - La microaleación con Nb, V y Ti promueve el fortalecimiento por precipitación y el refinamiento del grano, lo que permite un mayor rendimiento sin aumentar significativamente el carbono. - Se mantienen intencionalmente bajos niveles de aleación para preservar la ductilidad y la soldabilidad típicas de los aceros de refuerzo.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Las microestructuras típicas de las barras de refuerzo laminadas en caliente son ferrita más perlita (ferrita-perlita). Las diferencias surgen del procesamiento:

• HRB335 (laminación en caliente convencional): generalmente presenta una microestructura de ferrita-perlita relativamente gruesa con buena ductilidad. Si se fabrica mediante laminación en caliente básica con enfriamiento al aire, la microestructura permanece mayoritariamente ferrítica con islas perlíticas.
• HRB400 (mayor resistencia): se produce frecuentemente mediante laminación y enfriamiento controlados (procesamiento termomecánico). Esto da como resultado un tamaño de grano de ferrita más fino, una perlita dispersa de manera más uniforme y, en algunos procesos, una microestructura parcialmente bainítica cuando se utiliza enfriamiento acelerado. Los precipitados de microaleación (NbC, V(C,N), TiC) refinan aún más los granos y aumentan el límite elástico.

Respuesta al tratamiento térmico: - La normalización o el temple y revenido no son habituales en las barras de refuerzo de grado estándar debido a su coste y a la falta de practicidad para secciones largas; sin embargo, el calor localizado (soldadura) puede afectar a la microestructura en la zona afectada por el calor (ZAC). - El procesamiento termomecánico controlado (TMCP) puede producir propiedades equivalentes a HRB400 sin tratamiento térmico posterior al laminado mediante la manipulación de la temperatura de laminado y la velocidad de enfriamiento. - El temple y revenido es una vía para obtener grados de mayor resistencia, pero es más común en los aceros en barras utilizados en componentes de ingeniería que en el refuerzo estándar.

4. Propiedades mecánicas

Propiedad	HRB335	HRB400
Límite elástico (nominal)	335 MPa (base de designación)	400 MPa (base de designación)
Resistencia a la tracción	Resistencia a la tracción moderada típica, adecuada para el refuerzo de hormigón.	Mayor resistencia a la tracción que el HRB335; adecuado para diseños de sección reducida.
Alargamiento (ductilidad)	Generalmente mayor elongación / mayor ductilidad	Suele tener una elongación menor que el HRB335, pero aún así debe cumplir con los límites de ductilidad establecidos en los códigos.
Resistencia al impacto	Buena resistencia a temperatura ambiente cuando se fabrica según las prácticas estándar.	Puede igualar la resistencia si se produce con laminado controlado; puede ser más sensible al procesamiento.
Dureza	Inferior a HRB400 en prácticas de molino comparables	Mayor dureza implica mayor límite elástico; puede ser más susceptible a la fractura frágil si no se procesa adecuadamente.

Explicación: El límite elástico es el principal parámetro mecánico distintivo. El HRB400 ofrece un límite elástico superior, lo que permite utilizar áreas de refuerzo más pequeñas para la misma resistencia de diseño. Los requisitos de ductilidad y elongación se especifican en las normas; superar la ductilidad mínima es fundamental para el diseño sísmico. Dado que el acero HRB335 suele alcanzar la ductilidad requerida con mayor facilidad, puede ser preferible cuando se prioriza la capacidad de deformación plástica. La resistencia al impacto depende más del proceso de producción que de la denominación del grado; el HRB400 moderno producido por TMCP con microaleación puede alcanzar una resistencia aceptable.

5. Soldabilidad

La soldabilidad del refuerzo está determinada por el equivalente de carbono y la templabilidad; un menor contenido de carbono y una menor templabilidad mejoran la soldabilidad.

Ejemplos útiles de índices: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación: - El HRB335, con su templabilidad generalmente menor y un equivalente de carbono menor o comparable, suele ser más fácil de soldar utilizando procedimientos convencionales SMAW, GMAW o FCAW con prácticas estándar de precalentamiento y bajo hidrógeno. El acero HRB400, especialmente si está microaleado o sometido a tratamiento térmico, puede presentar una mayor templabilidad; es necesario prestar especial atención al precalentamiento, la temperatura entre pasadas y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (si el diseño lo requiere) para evitar el agrietamiento en la zona afectada por el calor (ZAC). No obstante, muchos productos de HRB400 están formulados para facilitar su soldadura en empalmes y fabricación en obra. - Para conexiones soldadas críticas, realice la calificación de juntas y los procedimientos previos y posteriores a la soldadura según los códigos de soldadura; utilice los cálculos CE o Pcm para estimar la susceptibilidad al agrietamiento en frío.

6. Corrosión y protección de superficies

• Los aceros HRB335 y HRB400 son aceros al carbono no inoxidables; dependen de una capa de hormigón para la protección contra la corrosión en hormigón armado y de recubrimientos cuando están expuestos.
• Medidas de protección comunes: galvanizado en caliente (recubrimiento de zinc), recubrimientos epoxi, tratamientos mecánicos de la superficie y un diseño adecuado del recubrimiento de hormigón combinado con inhibidores de corrosión.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Corrosión por Picaduras) se aplica a las aleaciones de acero inoxidable para comparar la resistencia a la corrosión localizada: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice no es aplicable a barras de refuerzo de carbono simple como HRB335/HRB400.
• Orientación para la selección: para entornos agresivos (exposición a cloruros, ambientes marinos), especifique barras de refuerzo recubiertas de epoxi o galvanizadas, o considere grados de acero inoxidable cuando la durabilidad supere el costo del material.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: Ambos grados se suelen cortar con sierras abrasivas, oxicorte o cizallado mecánico. La mayor resistencia del HRB400 puede aumentar ligeramente las fuerzas de corte y el desgaste de la herramienta.
• Conformado y doblado: Un mayor límite elástico requiere una mayor fuerza de doblado. Los radios de curvatura y los procedimientos de doblado en frío se especifican en las normas; la norma HRB400 generalmente requiere equipos de doblado de mayor tamaño y puede tener límites más estrictos en el doblado posterior que la norma HRB335.
• Maquinabilidad: Las barras de refuerzo no están optimizadas para el mecanizado; ambos grados presentan una maquinabilidad deficiente similar a la de los aceros de bajo carbono de fácil mecanizado. Utilice las herramientas y velocidades adecuadas.
• Acabado: Se utilizan ampliamente acoplamientos roscados o mecánicos. El HRB400 puede utilizarse con acoplamientos diseñados para cargas más elevadas; asegúrese de la compatibilidad con el tratamiento térmico de los acoplamientos y el material de la barra.

8. Aplicaciones típicas

HRB335 (Usos típicos)	HRB400 (Usos típicos)
Hormigón armado general en edificios e infraestructuras donde la ductilidad y la economía son prioritarias.	Estructuras que requieren mayor capacidad de carga por barra, luces más largas o menor área de refuerzo
Detalles sísmicos donde la alta ductilidad y una mayor capacidad de rotación plástica son críticas (sujeto a los límites del código).	Puentes, cimientos pesados ​​y elementos donde una mayor resistencia permite secciones más delgadas o menos barras
Fabricación no crítica y hormigón en masa donde la sensibilidad al coste es una prioridad	Zonas de anclaje pretensadas, elementos sometidos a cargas elevadas y rehabilitaciones donde se desea aumentar la resistencia sin ampliar la sección transversal
Trabajos de reparación utilizando barras de tamaño estándar y acopladores convencionales	Situaciones que permiten un control de calidad más preciso y donde se especifica una armadura de mayor resistencia.

Justificación de la selección: - Elija HRB335 cuando la ductilidad, la facilidad de manejo y el costo sean prioritarios, especialmente en regiones sísmicas donde la capacidad de deformación plástica es importante. - Elija HRB400 cuando el diseño requiera un límite elástico más alto para reducir las cantidades de refuerzo, lograr perfiles más delgados o cumplir con demandas de carga estructural específicas.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El HRB335 suele ser más económico por tonelada que el HRB400 debido a sus menores requisitos de procesamiento y a una menor intensidad de aleación/procesamiento. El HRB400 puede tener un precio superior dependiendo del método de producción (TMCP, microaleación) y de la oferta del mercado.
• Disponibilidad: Ambos grados se producen ampliamente y están disponibles en formatos estándar (bobinas, tramos rectos, corte a medida) en las principales acerías. La disponibilidad por diámetro y formato puede variar según la región; el departamento de compras debe confirmar los informes de ensayo de la acería y los plazos de entrega.
• Formatos del producto: barras lisas, barras corrugadas, esteras soldadas, bobinas; especifique el grado y la vía de producción en los documentos de compra para evitar malas interpretaciones.

10. Resumen y recomendación

Criterio	HRB335	HRB400
Soldabilidad	Muy bueno (CE inferior)	De buena a moderada; puede requerir controles según el procesamiento.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Buena ductilidad; menor rendimiento	Mayor rendimiento; puede tener menor ductilidad a menos que se aplique TMCP/microaleación cuidadosamente.
Costo	Más bajo	Mayor (prima por mayor rendimiento/proceso)

Elija HRB335 si: - Para los detalles sísmicos o los elementos disipadores de energía se requiere una mayor ductilidad y capacidad de deformación plástica. - Se prioriza la sensibilidad al coste del proyecto y la facilidad de fabricación/soldadura. - Para cumplir con la capacidad, se aceptan disposiciones de refuerzo estándar y áreas de barras más grandes.

Elija HRB400 si: - Se necesita una mayor resistencia a la fluencia para reducir el área de refuerzo, adelgazar las secciones o satisfacer mayores demandas de carga sin modificar la geometría de los elementos. - La ruta de producción (TMCP o microaleación) garantiza la tenacidad y soldabilidad adecuadas para la aplicación prevista. Las limitaciones del proyecto favorecen la sustitución de materiales para ahorrar espacio, peso o para cumplir objetivos específicos de rendimiento estructural.

Nota final: Las designaciones numéricas (335 y 400) indican los niveles de límite elástico nominales, pero el rendimiento en servicio depende de las prácticas de la fábrica, el historial de procesamiento y el control de calidad. Al adquirir barras de refuerzo, especifique siempre la norma del material, las propiedades mecánicas requeridas, las condiciones de entrega y los requisitos de ensayo y trazabilidad; solicite los certificados de ensayo de fábrica y, para aplicaciones críticas, la homologación de juntas para soldadura y doblado.