L360 vs L390 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros L360 y L390 son aceros estructurales de alta resistencia estrechamente relacionados, comúnmente especificados cuando los diseñadores buscan un equilibrio entre resistencia, tenacidad, soldabilidad y costo. Los ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción frecuentemente se enfrentan a la decisión de utilizar el grado de resistencia ligeramente inferior y más tolerante a errores (L360) o el L390, ligeramente más resistente, al diseñar componentes portantes, conjuntos soldados o estructuras fabricadas.

La principal diferencia técnica radica en un modesto y deliberado aumento de la resistencia a la fluencia (y a menudo a la tracción) del acero L360 al L390, logrado principalmente mediante procesamiento termomecánico y microaleación, en lugar de cambios drásticos en la composición química. Dado que ambos grados se destinan a aplicaciones estructurales, suelen compararse para optimizar el peso de los elementos, el espesor de las placas, el comportamiento de conformado y los procedimientos de fabricación.

1. Normas y designaciones

• Normas comunes donde aparecen familias de grados análogas: EN (p. ej., familia EN 10025), ISO, ASTM/ASME (designaciones estructurales), JIS y normas nacionales (GB para China). Las designaciones exactas varían según el organismo de normalización y el proveedor.
• Clasificación: Tanto el L360 como el L390 son aceros estructurales de alta resistencia y baja aleación (HSLA) (no son aceros inoxidables ni aceros para herramientas). Están destinados a componentes estructurales soldados y conformados.

Nota: Los números de norma específicos y las composiciones certificadas por el fabricante varían según la región; utilice siempre el grado/norma certificado exacto en los documentos de adquisición.

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento	Rango típico: L360 (en peso %)	Rango típico: L390 (en peso %)
do	0,06 – 0,18	0,06 – 0,18
Minnesota	0,40 – 1,50	0,50 – 1,50
Si	0,10 – 0,50	0,10 – 0,50
PAG	≤ 0,025 (controlado)	≤ 0,025 (controlado)
S	≤ 0,010 (controlado)	≤ 0,010 (controlado)
Cr	traza – 0,30	traza – 0,35
Ni	traza – 0,30	traza – 0,30
Mes	traza – 0,15	traza – 0,15
V	0,00 – 0,10 (microaleación)	0,01 – 0,10 (microaleación)
Nb (Cb)	0,00 – 0,06 (microaleación)	0,00 – 0,06 (microaleación)
Ti	0,00 – 0,02 (desoxidación)	0,00 – 0,02 (desoxidación)
B	trazas (ppm) posible	trazas (ppm) posible
norte	ppm controladas	ppm controladas

Notas: Estos rangos son representativos de los aceros estructurales HSLA e ilustran estrategias de aleación típicas. La composición exacta depende de cada fábrica y se rige por la norma o especificación elegida; verifique siempre con los certificados de la fábrica. - Los elementos de microaleación (V, Nb, Ti y, a veces, B) se utilizan en pequeñas cantidades para refinar el tamaño del grano, promover el endurecimiento por precipitación y aumentar la resistencia a la fluencia con un aumento mínimo del contenido de carbono; esto es importante para mantener la soldabilidad.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - El carbono aumenta la resistencia pero degrada la soldabilidad y la tenacidad cuando se eleva. - El manganeso y el silicio ayudan a la desoxidación y contribuyen a la templabilidad. - La microaleación (V, Nb, Ti) permite aumentar la resistencia mediante precipitación y refinamiento de grano sin alto contenido de carbono; por eso el L390 puede ser más resistente con solo pequeñas diferencias químicas respecto al L360. - El bajo control de fósforo y azufre mejora la tenacidad y reduce los defectos de soldadura.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura típica para ambos grados en estado de entrega (laminado termomecánicamente o normalizado): matriz de ferrita con finas islas dispersas de bainita o martensita revenida y precipitados de microaleación. El tamaño de grano se refina mediante laminación controlada y enfriamiento acelerado.
• L360: Procesado para lograr un equilibrio entre ferrita dúctil y bainita fina; los precipitados de microaleación (NbC, V(C,N), TiN) fortalecen la matriz.
• L390: Tiende a utilizar un control termomecánico ligeramente más agresivo (temperatura de laminación final más baja y enfriamiento más rápido) y un fortalecimiento por precipitación dirigida para aumentar la resistencia a la fluencia manteniendo una microestructura dúctil similar.

Respuesta al tratamiento térmico: - Normalización: Restaura la microestructura uniforme y puede mejorar la tenacidad; ambos grados responden de forma predecible. - Temple y revenido: No es típico ni necesario para el suministro estructural de rutina; cuando se aplica, se necesita un mayor control del revenido para evitar el sobre-revenido de precipitados de microaleación. - Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): Principal vía industrial para producir estos grados: el laminado controlado más el enfriamiento acelerado proporciona la resistencia/tenacidad deseada sin tratamiento térmico posterior a la soldadura en la mayoría de los casos.

4. Propiedades mecánicas

Propiedad	L360 típico (indicativo)	L390 típico (indicativo)
Límite elástico (Rp0.2)	≈ 360 MPa (nominal)	≈ 390 MPa (nominal)
Resistencia a la tracción	~480 – 620 MPa (depende del espesor/proceso)	~500 – 640 MPa (depende del espesor/proceso)
Alargamiento (A%)	~18 – 26%	~16 – 24%
Resistencia al impacto (prueba Charpy con muesca en V)	Bien; depende de la temperatura de ensayo y del espesor (a menudo se especifica entre 0 y −20 °C).	Similar cuando se procesa para obtener mayor resistencia; puede requerir especificaciones más estrictas para uso a bajas temperaturas.
Dureza (HB)	Normalmente en rango moderado (< 250 HB)	Ligeramente superior en promedio, pero aún dentro de los rangos de dureza soldable.

Interpretación: - El L390 proporciona un aumento modesto pero útil en la resistencia a la fluencia con respecto al L360; la resistencia a la tracción generalmente aumenta proporcionalmente. La ductilidad y la tenacidad pueden mantenerse similares entre los distintos grados si el L390 se produce con un equilibrio adecuado de TMCP y microaleaciones. Sin embargo, los diseñadores deben prever una elongación ligeramente menor y una dureza un poco mayor para el L390, lo que reduce los límites de conformado. - Consulte siempre las condiciones específicas de suministro (espesor de la placa, ruta de procesamiento, temperatura de prueba) para obtener valores exactos.

5. Soldabilidad

La evaluación de la soldabilidad se centra en el equivalente de carbono y los controles de procesamiento. La microaleación ayuda a mantener bajos los equivalentes de carbono para lograr la resistencia deseada.

Índices comunes de soldabilidad: - Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - El parámetro 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: Tanto L360 como L390 están diseñados para tener valores relativamente bajos de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ en comparación con aleaciones de mayor contenido de carbono. Las aleaciones microaleadas suelen presentar buena soldabilidad cuando se siguen las precauciones estándar. - El acero L390 puede requerir un poco más de atención en secciones más gruesas (precalentamiento, temperatura controlada entre pasadas) debido a que una mayor templabilidad y resistencia pueden aumentar el riesgo de susceptibilidad a grietas en frío en secciones gruesas o juntas mal preparadas. - Consumibles de soldadura: elija electrodos/fundentes de bajo hidrógeno y metales de aporte con la tenacidad adecuada; siga las recomendaciones del proveedor sobre precalentamiento y tiempos entre pasadas. - El tratamiento térmico posterior a la soldadura rara vez es necesario para aplicaciones estructurales ordinarias, pero puede especificarse para estructuras críticas de baja temperatura o de gran tamaño/grosor.

6. Corrosión y protección de superficies

• Estos grados son aceros al carbono/HSLA, no inoxidables. Su resistencia a la corrosión es la de los aceros al carbono comunes.
• Opciones de protección estándar: galvanizado en caliente, metalizado con zinc, sistemas de pintura/recubrimiento, recubrimientos epoxi/orgánicos o protección catódica para servicio enterrado o sumergido.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) y otros índices similares para acero inoxidable no se aplican a L360/L390 porque no son aleaciones de acero inoxidable. Como referencia, para la selección de acero inoxidable se utiliza: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Para ambientes atmosféricos, el L390 galvanizado proporcionará una protección similar al L360 galvanizado; la selección debe estar guiada por los requisitos mecánicos y los objetivos de vida útil del recubrimiento.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte (llama, plasma, láser): ambos grados se comportan de manera similar; la resistencia ligeramente superior del L390 puede requerir un poco más de potencia o velocidades de corte más lentas.
• Conformado y doblado: L360 ofrece una conformabilidad en frío ligeramente mejor debido a su menor límite elástico; L390 puede requerir radios de curvatura mayores o conformado en caliente para curvas cerradas, particularmente en secciones más gruesas.
• Maquinabilidad: Ambas características son típicas de los aceros HSLA de bajo carbono: buena maquinabilidad, pero no tan fáciles de cortar como los aceros con plomo. La mayor resistencia del L390 puede reducir ligeramente la vida útil de la herramienta o requerir mayor fuerza de corte.
• Acabado superficial y rectificado: Ambos responden bien a las prácticas de acabado estándar; tenga en cuenta que las zonas de mayor dureza (por ejemplo, las zonas afectadas por el calor) pueden necesitar un tratamiento o parámetros de rectificado específicos.

8. Aplicaciones típicas

L360 — Usos típicos	L390 — Usos típicos
Estructuras de acero de resistencia media (vigas, canales, arriostramientos) donde se priorizan la soldabilidad y la conformabilidad.	Placas y perfiles estructurales donde una modesta reducción de peso o una mayor tensión admisible permiten ahorrar material
Fabricación general y ensamblajes soldados con cargas moderadas	Fabricaciones que buscan un menor espesor para una resistencia equivalente (puentes, estructuras pesadas)
Componentes mecánicos que requieren buena tenacidad y ductilidad	Componentes sometidos a cargas estáticas más elevadas o donde se aplican límites de deflexión más estrictos
Estructuras marinas con revestimientos protectores adicionales	Infraestructura donde una mayor resistencia permite reducir las secciones y ahorrar costes

Justificación de la selección: - Elija L360 cuando la capacidad de conformado, doblado y la facilidad de soldadura sean prioritarias y se acepten pequeños sacrificios en el peso. - Elija L390 cuando la resistencia incremental permita diseños más delgados o ligeros y cuando los fabricantes puedan cumplir con controles de procesamiento más estrictos para mantener la tenacidad.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El L390 suele ser ligeramente más caro que el L360 debido a un control de proceso más estricto (TMCP) y, en ocasiones, a un mayor contenido de microaleaciones y mayores pérdidas en el rendimiento del procesamiento. La diferencia en el coste unitario del material es modesta en comparación con el ahorro total en la fabricación derivado de la reducción del espesor.
• Disponibilidad: Ambos materiales se encuentran disponibles en placas y bobinas en las principales acerías de muchas regiones, pero su disponibilidad depende de la gama de productos de cada acería local. Las variantes L360 suelen ser más comunes; la L390 puede ser un producto especializado en algunos mercados o requerir cantidades mínimas de pedido.
• Formatos del producto: chapa, bobina, perfiles laminados en caliente. Los plazos de entrega y los ensayos de fábrica (Charpy, tracción) deben especificarse en los pedidos.

10. Resumen y recomendación

Atributo	L360	L390
Soldabilidad	Muy bien	Bien (requiere un poco más de control en las secciones gruesas)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Equilibrado; ligeramente más dúctil	Mayor límite elástico/resistencia a la tracción para el mismo espesor; tenacidad comparable si se procesa correctamente.
Costo (material)	Más bajo	Un poco más alto

Recomendaciones: - Elija L360 si: - El diseño prioriza la facilidad de conformado y soldadura, y se requieren radios de curvatura ajustados o una alta elongación. - Las cadenas de suministro de los proyectos favorecen las placas y bobinas fácilmente disponibles y de menor costo. - El ahorro de peso no es un factor determinante.

• Elija L390 si:
• Un ligero aumento de la tensión admisible o una reducción del espesor de la placa generarán ahorros de costes o de peso en el montaje.
• Los talleres de fabricación pueden mantener los controles de precalentamiento/entre pasadas recomendados para soldaduras más gruesas.
• El proyecto exige una mayor resistencia nominal a la fluencia, manteniendo al mismo tiempo una soldabilidad y tenacidad aceptables.

Nota final: Dado que ambas calidades pertenecen a la familia HSLA y se diferencian principalmente en el procesamiento y la optimización de la microaleación, más que en composiciones químicas radicalmente distintas, la elección práctica suele depender de cálculos estructurales, limitaciones de conformado y consideraciones de suministro. Para aplicaciones críticas (servicio a baja temperatura, estructuras soldadas de gran tamaño), especifique siempre las temperaturas Charpy requeridas, los efectos del espesor y solicite certificados de ensayo de fábrica para confirmar la composición química y los datos mecánicos suministrados.