L245 vs L290 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros L245 y L290 son dos grados de acero estructural de baja aleación de uso común en la construcción, puentes, construcción naval, fabricación pesada y aplicaciones estructurales generales. Los ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción que evalúan estos dos grados suelen sopesar prioridades contrapuestas, como el límite elástico mínimo frente a la soldabilidad, la tenacidad a baja temperatura frente al coste del material y la necesidad de mayor templabilidad frente a la facilidad de fabricación.

La principal diferencia práctica entre ambos aceros radica en su límite elástico mínimo especificado: el L290 requiere un límite elástico garantizado superior al del L245. Esta diferencia se logra generalmente mediante la estrategia de aleación y las opciones de procesamiento (microaleación, carbono y manganeso controlados, y procesamiento termomecánico), que a su vez influyen en la templabilidad, la tenacidad y el comportamiento durante la fabricación. Dado que ambos grados se utilizan para funciones estructurales similares, los diseñadores suelen compararlos al especificar placas, perfiles laminados y componentes soldados, donde el equilibrio entre resistencia y facilidad de fabricación es crucial.

1. Normas y designaciones

• Normas típicas donde aparecen designaciones estilo L: normas nacionales y regionales para aceros estructurales y equipos a presión. La designación exacta y los requisitos químicos/mecánicos deben verificarse con la norma o el certificado de fábrica aplicable a la región de suministro.
• Clasificación: Tanto el L245 como el L290 son aceros estructurales de baja aleación o al carbono (no inoxidables ni aceros para herramientas). Suelen agruparse con los aceros estructurales laminados en caliente destinados a la construcción general soldada y remachada.
• Normas y documentos de consulta habituales para requisitos específicos:
• Normas EN/europeas para aceros estructurales (verificar la designación normativa local)
• Las normas nacionales (por ejemplo, GB, JIS, ASTM/ASME pueden proporcionar equivalentes funcionales pero con nombres diferentes).
• Hojas de datos del fabricante y especificaciones del comprador (PSL, API, etc.)

2. Composición química y estrategia de aleación

Las calidades L245 y L290 no se definen por una única composición química, sino por un rango de composición química permitida y objetivos de propiedades mecánicas. La siguiente tabla muestra rangos de composición representativos e indicativos, así como la función típica de cada elemento. Estos valores son orientativos; para conocer la composición exacta, consulte la especificación correspondiente y el certificado de fábrica.

Elemento	Contenido típico (en % peso) — indicativo	Finalidad / efecto
do	0,05 – 0,20	Aumenta la resistencia y la templabilidad; un valor de C más alto reduce la soldabilidad y la ductilidad si no se controla.
Minnesota	0,4 – 1,6	El fortalecimiento mediante solución sólida mejora la templabilidad; el exceso de Mn aumenta la templabilidad CE y de la ZAT.
Si	0,02 – 0,6	Desoxidante y potenciador de la resistencia; un alto contenido de Si puede afectar la soldabilidad.
PAG	≤ 0,025 (típicamente bajo)	Impureza; se mantiene baja para preservar la dureza.
S	≤ 0,010 (típicamente bajo)	Impurezas; se mantiene bajo para favorecer la ductilidad y la soldabilidad.
Cr	0 – 0,5 (a menudo bajo o ausente)	Mejora la templabilidad y la resistencia a altas temperaturas.
Ni	0 – 0,5	Mejora la resistencia a bajas temperaturas si está presente.
Mes	0 – 0,2	Aumenta la templabilidad y la resistencia a la fluencia, a menudo limitadas por problemas de soldabilidad.
V, Nb, Ti	Decenas a cientos de ppm (microaleación)	Refinamiento del grano, fortalecimiento por precipitación, control de la transformación de la austenita
B	~niveles de ppm si se utilizan	Agente endurecedor potente a concentraciones muy bajas.
norte	Rastro	Se utiliza con titanio para controlar los nitruros; afecta a la precipitación.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - El aumento del contenido de carbono y manganeso incrementa la resistencia a la fluencia y a la tracción, así como la templabilidad, pero puede reducir la soldabilidad y la tenacidad a menos que se compense mediante microaleación o un procesamiento controlado. - La microaleación (Nb, V, Ti) permite una mayor resistencia con menor contenido de carbono mediante el fortalecimiento por precipitación y el refinamiento del grano; esto es beneficioso para mantener una soldabilidad y tenacidad mejores que las de los aceros C-Mn equivalentes fortalecidos solo con carbono. - El L290 generalmente se obtiene mediante una ruta de aleación y/o procesamiento termomecánico ligeramente más fuerte en comparación con el L245, lo que produce un rendimiento mínimo más alto sin aumentar excesivamente el carbono.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas y respuestas de procesamiento para ambos grados: - Laminado en caliente/normalizado: ferrita-perlita con posibles fracciones bainíticas dependiendo del enfriamiento y la aleación. La normalización refina el tamaño del grano de ferrita, mejorando la tenacidad. - Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): produce ferrita de grano fino y bolsas de bainita/martensita revenida transformadas localmente que aumentan simultáneamente la resistencia a la fluencia y la tenacidad; esta ruta se utiliza comúnmente para cumplir con grados de mayor límite elástico como L290 sin alto contenido de carbono. - Temple y revenido (T&R): no es típico para los aceros estructurales estándar de la serie L a menos que se requieran propiedades mecánicas especiales; el T&R aumentará la resistencia, pero a costa de una mayor complejidad de procesamiento y una posible reducción de la ductilidad si se sobretempla o si el contenido de carbono es alto. - Zona afectada por el calor (ZAC): en las estructuras soldadas, las propiedades de la ZAC son sensibles al contenido de carbono equivalente y de microaleación; los aceros TMCP microaleados tienden a tener un comportamiento de la ZAC más benigno que los aceros de alto carbono de resistencia nominal equivalente.

Notas comparativas: - El L245, con su objetivo de menor resistencia, a menudo se puede lograr mediante laminación convencional o TMCP ligero, lo que da como resultado predominantemente ferrita-perlita con buena ductilidad. - El acero L290 recurre con mayor frecuencia al TMCP y a la microaleación para lograr un mayor límite elástico manteniendo la tenacidad; la microestructura tendrá granos más finos y una mayor fracción de constituyentes de refuerzo.

4. Propiedades mecánicas

Los requisitos mecánicos definitivos deben consultarse en la norma aplicable o en el certificado de fábrica. El único factor diferenciador fiable en la designación es la resistencia mínima a la fluencia.

Propiedad	L245 (base típica/de especificación)	L290 (base típica/de especificación)
Límite elástico mínimo (MPa)	245 MPa (mínimo especificado)	290 MPa (mínimo especificado)
Resistencia a la tracción	Depende del proceso; generalmente se superpone con los rangos L290 cuando ambos están normalizados/TMCP (consultar especificaciones).	Depende del proceso; un límite elástico mínimo más alto implica requisitos de tracción similares o ligeramente superiores.
Alargamiento (A%)	Suele ser suficiente para aceros estructurales; depende del espesor y del procesamiento.	Es comparable, pero puede reducirse ligeramente a niveles de rendimiento más altos si se logra mediante mecanismos de fortalecimiento que reduzcan la elongación uniforme.
Resistencia al impacto Charpy	Especificado por el comprador (temperatura y energía); menor contenido de carbono + TMCP para preservar una buena resistencia.	El tratamiento térmico de compresión (TMCP) y la microaleación buscan mantener una buena tenacidad incluso con límites de fluencia elevados, pero los valores reales dependen del espesor y la composición química.
Dureza	Varía ampliamente; generalmente moderado para aceros estructurales.	Puede ser ligeramente superior si los mecanismos de refuerzo son más fuertes.

Interpretación: - El L290 ofrece una mayor resistencia a la fluencia garantizada; esa es la base para su selección cuando el diseño requiere una mayor tensión admisible o secciones más delgadas para la misma carga. - La tenacidad y la ductilidad pueden ser comparables si el L290 se produce mediante TMCP moderno y microaleación; si se logra una mayor resistencia aumentando el carbono, la tenacidad y la soldabilidad se verán afectadas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende principalmente del equivalente de carbono (CE) y de la presencia de elementos de aleación que promueven la templabilidad.

Índices empíricos comunes: - 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: - Los valores más bajos de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ mejoran la flexibilidad en la selección de precalentamiento/consumibles y reducen el riesgo de agrietamiento de la ZAT. - El L245, con su objetivo de límite elástico más bajo, a menudo tiene un equivalente de carbono más bajo y, por lo tanto, tiende a ser más fácil de soldar con menos precalentamiento que el L290 cuando este último logra una mayor resistencia gracias a un mayor contenido de aleación. - Si el L290 se produce mediante microaleación y TMCP en lugar de un material con mayor contenido de carbono, la soldabilidad puede seguir siendo aceptable; sin embargo, dependiendo del espesor, aún puede recomendarse un precalentamiento ligeramente superior o un procedimiento de soldadura controlado. - Consulte siempre las especificaciones de procedimientos de soldadura (WPS) cualificadas y realice evaluaciones de HAZ y PWHT para fabricaciones críticas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Estos dos grados son aceros al carbono/de baja aleación no inoxidables. No proporcionan una resistencia intrínseca a la corrosión superior a la de los aceros estructurales al carbono ordinarios.
• Estrategias de protección estándar: recubrimientos (epoxi, poliuretano), galvanizado en caliente, metalización o recubrimientos de sacrificio según el entorno y la vida útil.
• Los índices de acero inoxidable como PREN no son aplicables a los aceros estructurales al carbono de la serie L: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ El uso de PREN es relevante únicamente al evaluar aleaciones de acero inoxidable; para L245/L290, la resistencia a la corrosión es una función de la protección externa y el control ambiental.
• Al especificar materiales para entornos agresivos (salpicaduras marinas, productos químicos), considere en su lugar márgenes de corrosión, recubrimientos protectores o la selección de acero inoxidable o aleaciones resistentes a la corrosión.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: Generalmente comparable a la de otros aceros de baja aleación. Los aceros de mayor límite elástico pueden ser ligeramente más difíciles de mecanizar debido a su mayor resistencia y potencial de endurecimiento por deformación; se recomienda ajustar las herramientas y los avances.
• Conformabilidad y doblado: El L245 generalmente permite un conformado en frío ligeramente más sencillo y radios de curvatura más ajustados para el mismo espesor en comparación con el L290. Para el L290, limite las deformaciones por doblado según las indicaciones del proveedor y utilice mandriles adecuados/recocido si es necesario.
• Corte y procesamiento térmico: El corte con oxicombustible, plasma y láser son comunes; un mayor contenido de aleación o secciones más gruesas pueden afectar los ajustes de corte y la escoria.
• Preparación de la superficie y consumibles de soldadura: Para ambos grados, siga las recomendaciones del proveedor en cuanto a precalentamiento, temperatura entre pasadas y selección del metal de aporte para mantener la tenacidad y evitar problemas en la ZAT.

8. Aplicaciones típicas

L245 — Usos típicos	L290 — Usos típicos
Componentes estructurales generales en edificios y estructuras donde basta con una resistencia moderada y la velocidad/coste de fabricación son prioritarios.	Elementos estructurales en puentes, estructuras marinas y maquinaria pesada donde las mayores tensiones admisibles permiten secciones más ligeras
Fabricaciones, placas y vigas soldadas de servicio ligero a medio.	Estructuras de casco portantes, plumas de grúa y estructuras soldadas más pesadas que requieren un mayor límite elástico.
Bastidores, soportes y estructuras secundarias de maquinaria general	Aplicaciones en las que se necesita una reducción de peso mediante el uso de materiales de mayor resistencia, sujetas al control de la soldabilidad.

Justificación de la selección: - Elija L245 para un menor costo, una fabricación más sencilla y cuando las cargas de diseño se cumplen con un límite elástico menor. - Elija L290 cuando los requisitos de diseño necesiten un mayor límite elástico para reducir el tamaño de la sección o el peso, o cuando se requiera un mayor margen de seguridad, siempre que se puedan cumplir los procedimientos de soldadura y los objetivos de tenacidad.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El L290 suele ser más caro que el L245 por unidad de masa debido a los controles de procesamiento más estrictos, la microaleación o los tratamientos térmicos adicionales necesarios para garantizar mayores niveles de rendimiento. Sin embargo, el costo por rendimiento funcional (por ejemplo, costo por unidad de capacidad de carga) puede ser favorable para el L290 si la reducción de la sección compensa el costo del material.
• Disponibilidad: Ambos grados están disponibles comercialmente en las principales acerías y centros de servicio, especialmente en forma de planchas y laminados. Los plazos de entrega y las presentaciones disponibles (planchas, bobinas, perfiles estructurales) dependen de la producción y la demanda regionales; el grado L245 suele ser más común en las cadenas de suministro de perfiles estructurales.

10. Resumen y recomendación

Criterio	L245	L290
Soldabilidad	Generalmente más fácil (menor tendencia CE)	Un poco más exigente; aceptable si se utiliza TMCP/microaleado y WPS adecuado.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Adecuado para estructuras de servicio moderado	Mayor límite elástico mínimo; puede mantener la tenacidad con TMCP/microaleación
Costo	Menor coste de materiales; procesamiento más sencillo	Mayor coste de materiales, pero potencial ahorro de peso en el diseño.

Recomendación: Elija L245 si prioriza la facilidad de fabricación, un menor costo del material y su diseño estructural cumple con los requisitos de carga con un límite elástico de 245 MPa. L245 es una excelente opción para la construcción en general y para componentes que requieren soldadura y conformado extensos, sin necesidad de una resistencia extrema. Elija L290 si necesita un límite elástico garantizado superior para reducir el tamaño o el peso de la sección, o para aumentar las tensiones admisibles en los cálculos estructurales. L290 es adecuado cuando se requiere mayor resistencia manteniendo una buena tenacidad mediante procesos modernos (TMCP y microaleación). Asegúrese de que se especifiquen los procedimientos de soldadura, precalentamiento y ensayos adecuados para secciones gruesas o aplicaciones críticas.

Nota final: En los documentos de adquisición, especifique siempre la norma aplicable, las temperaturas requeridas para las pruebas de impacto, los límites de espesor del material y las cualificaciones del procedimiento de soldadura. Verifique las propiedades químicas y mecánicas con el certificado de fábrica y los requisitos específicos del pedido antes de la producción o la aceptación del diseño crítico.