MS1200 vs MS1500 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Al especificar aceros de alta resistencia, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción a menudo se enfrentan a la disyuntiva entre la resistencia del material y su facilidad de fabricación. Las calidades MS1200 y MS1500 se comparan frecuentemente en aplicaciones donde la capacidad de carga, la resistencia al desgaste y la optimización de tamaño y peso son cruciales; por ejemplo, en elementos de fijación, ejes, herramientas y componentes de seguridad de alta resistencia. Las decisiones típicas incluyen equilibrar la soldabilidad y la tenacidad con la obtención de la sección transversal más pequeña para una carga determinada, o elegir entre un menor coste de compra y una mayor vida útil.

La principal diferencia técnica entre estas dos calidades radica en su resistencia mecánica objetivo y la microestructura martensítica y templabilidad necesarias para alcanzarla. La calidad MS1500 está diseñada para ofrecer una mayor resistencia a la tracción y una mayor templabilidad que la MS1200, lo cual influye en su composición química, tratamiento térmico, tenacidad y comportamiento durante la fabricación. Este artículo compara ambas calidades en función de las normas, la composición química, la microestructura, la respuesta al tratamiento térmico, las propiedades mecánicas, la soldabilidad, la protección contra la corrosión, el comportamiento durante la fabricación, las aplicaciones, el coste y un marco de recomendaciones final.

1. Normas y designaciones

MS1200 y MS1500 son denominaciones funcionales/descriptivas que se utilizan para designar aceros martensíticos o templados y revenidos de alta resistencia, cuya resistencia a la tracción es de aproximadamente 1200 MPa y 1500 MPa, respectivamente. No son designaciones estándar universales como los números ASTM AISI; el material suministrado bajo estas denominaciones suele ser de propiedad exclusiva o estar sujeto a normas nacionales. Entre las normas y sistemas de clasificación comunes que los compradores e ingenieros deben consultar al especificar equivalentes se incluyen:

• Familia ASTM/ASME (por ejemplo, aleaciones templadas y revenidas según ASTM A564/A572/A514 dependiendo de la composición y el tratamiento)
• EN (por ejemplo, la familia EN 10083 para aceros aleados templados y revenidos, la EN 10269 para aceros de alta resistencia)
• JIS (diversos aceros templados de alta resistencia)
• GB (Normas nacionales chinas para aceros templados y revenidos y aceros estructurales de alta resistencia)

Clasificación: tanto el MS1200 como el MS1500 son aceros martensíticos de alta resistencia templados y revenidos (un subconjunto de aceros aleados/HSLA según la microaleación). No son aceros inoxidables a menos que se aleen explícitamente con alto contenido de Cr/Ni y se designen como tales.

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se presenta una comparación práctica e indicativa de los rangos de composición y la estrategia típicos. Estos rangos son ilustrativos; siempre verifique los certificados de fábrica y las especificaciones del taller para obtener los valores exactos.

Elemento	MS1200 (típico, % en peso) — indicativo	MS1500 (típico, % en peso) — indicativo
do	0,18 – 0,30	0,25 – 0,45
Minnesota	0,30 – 1,20	0,30 – 1,50
Si	0,15 – 0,60	0,15 – 0,60
PAG	≤ 0,025 (máx.)	≤ 0,025 (máx.)
S	≤ 0,010 (máx.)	≤ 0,010 (máx.)
Cr	0,30 – 1,50	0,50 – 2,00
Ni	0 – 1.00	0 – 2.00
Mes	0,05 – 0,50	0,10 – 0,80
V	traza–0.20	traza–0.30
Nótese bien	traza (≤0,05)	traza (≤0,05)
Ti	traza (≤0,05)	traza (≤0,05)
B	trazas (ppm)	trazas (ppm)
norte	trazas (ppm)	trazas (ppm)

Estrategia y efectos de la aleación: - Carbono: principal contribuyente a la templabilidad y resistencia; un mayor contenido de carbono en el MS1500 aumenta la resistencia a la tracción alcanzable, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad. - Mn, Cr, Mo, Ni: aumentan la templabilidad y la resistencia al revenido; favorecen una mayor templabilidad en secciones más gruesas. El acero MS1500 generalmente presenta una mayor aleación para lograr una matriz martensítica de alta resistencia en secciones más gruesas. - Microaleación (V, Nb, Ti, B): permite el refinamiento del grano, el fortalecimiento por precipitación y la tenacidad controlada; se utiliza para equilibrar la resistencia y la tenacidad al tiempo que se minimiza el carbono. - El azufre y el fósforo se controlan para mantener la tenacidad y la resistencia a la fatiga.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas: Ambos grados están diseñados para producir una matriz martensítica después del temple; el objetivo es lograr una resistencia y tenacidad equilibradas mediante la martensita revenida con distribuciones controladas de carburos/precipitados. La aleación MS1200 suele obtener sus propiedades con una aleación de menor templabilidad y ciclos convencionales de temple y revenido. El resultado es una martensita revenida fina con carburos de transición dispersos o nanoprecipitados cuando se microalea. - El acero MS1500 requiere una mayor templabilidad para producir martensita a través de secciones transversales más grandes; por lo tanto, tiende a tener una mayor fracción de martensita sin templar antes del revenido y (si se templa en exceso) puede ser más susceptible a la austenita retenida o a la martensita frágil si el revenido es insuficiente.

Respuesta al tratamiento térmico: - Normalización: eficaz para refinar el tamaño de grano de la austenita previa en ambos grados; se utiliza como paso preparatorio pero no es suficiente por sí solo para alcanzar las resistencias objetivo. Temple y revenido (T&R): procedimiento estándar para ambos. El acero MS1500 suele emplear un temple más severo y un revenido más prolongado y controlado para lograr la tenacidad deseada con una resistencia elevada. La selección de la temperatura de revenido es crucial: un revenido más intenso reduce la resistencia, pero mejora la tenacidad y la ductilidad. - Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): se utiliza principalmente en la producción de placas/tiras para lograr microestructuras de grano fino y una tenacidad mejorada sin exceso de carbono o aleación; es más común para equivalentes de MS1200 donde se enfatiza el equilibrio.

4. Propiedades mecánicas

Rangos típicos de propiedades en servicio (indicativos; verificar con los certificados de fábrica/prueba):

Propiedad	MS1200 (típico)	MS1500 (típico)
Resistencia a la tracción (UTS)	~1100 – 1300 MPa	~1400 – 1600 MPa
Límite elástico (0,2% de deformación)	~900 – 1100 MPa	~1200 – 1400 MPa
Alargamiento (A%)	~8 – 12%	~6 – 10%
Resistencia al impacto (Charpy V, temperatura ambiente o especificada)	Varía ampliamente: típicamente moderada (20–60 J dependiendo del temperamento)	Normalmente es menor; puede oscilar entre 5 y 30 J dependiendo del temple y el espesor de la sección.
Dureza	~30 – 45 HRC (o 250–450 HB dependiendo del temple)	~42 – 55 HRC (o 380–550 HB)

Interpretación: - Resistencia: El MS1500 tiene una mayor resistencia por diseño (aproximadamente +20–30 % UTS), lograda a través de un mayor contenido de carbono y aleación, además de un endurecimiento más severo. Tenacidad y ductilidad: El MS1200 generalmente ofrece mayor tenacidad y ductilidad en condiciones de revenido similares debido a su menor contenido de carbono y aleación, y a un control más preciso de la microestructura. El MS1500 requiere un revenido cuidadoso y una selección de aleación adecuada para mantener una tenacidad aceptable; en muchos casos, se sacrifica la tenacidad para alcanzar una resistencia muy alta. - Comportamiento a la fatiga: depende de la microestructura, la tensión residual, el acabado superficial y el tratamiento térmico. El MS1200 suele ofrecer un mejor equilibrio entre resistencia a la fatiga y sensibilidad a la entalla, a menos que el MS1500 esté específicamente optimizado (p. ej., granallado, residuos superficiales por compresión).

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del contenido de carbono, la templabilidad y la microaleación. Los índices comunes utilizados en la evaluación cualitativa incluyen el equivalente de carbono IIW y la fórmula Pcm:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

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

Interpretación cualitativa: El acero MS1500 suele presentar valores de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ más elevados debido a su mayor contenido de carbono y elementos de aleación; esto incrementa el riesgo de zonas afectadas térmicamente (ZAT) duras y quebradizas, así como de fisuras. Para el acero MS1500, frecuentemente se requiere precalentamiento, control de la temperatura entre pasadas, procedimientos de soldadura con baja entrada de calor y tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). - El MS1200, con menor contenido de carbono y aleación, es comparativamente más fácil de soldar, pero aún puede requerir precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para secciones más gruesas o aplicaciones críticas para evitar la fragilización de la zona afectada por el calor (ZAC). - El uso de metales de aporte coincidentes o sobrecombinados, velocidades de enfriamiento controladas y procedimientos de soldadura calificados son obligatorios para ambos cuando se utilizan en aplicaciones críticas para la seguridad o de alto ciclo.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el MS1200 ni el MS1500 son inherentemente inoxidables; su resistencia a la corrosión es la de un acero al carbono o de baja aleación. Las estrategias de protección superficial incluyen galvanizado, pintura, recubrimiento en polvo, chapado o revestimientos resistentes a la corrosión, según el entorno de servicio.
• Los índices relacionados con el acero inoxidable, como el PREN, no son aplicables a menos que un grado esté específicamente aleado y certificado como acero inoxidable. Para mayor claridad, el PREN se calcula de la siguiente manera:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

y se aplica únicamente a los aceros inoxidables austeníticos/dúplex, no a los aceros martensíticos templados y revenidos como MS1200/MS1500 a menos que estén especialmente formulados.

• Para condiciones de desgaste o desgaste corrosivo, considere el endurecimiento superficial (nitruración, carburización), el revestimiento duro o las capas resistentes a la corrosión.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: El acero MS1500 es más duro y abrasivo de mecanizar; se requiere un utillaje más robusto (p. ej., de carburo/PCD/CBN), velocidades más bajas, mayor rigidez y un control preciso de la viruta. El acero MS1200 es más fácil de mecanizar, pero aun así requiere utillaje endurecido y parámetros optimizados en comparación con los aceros de bajo carbono.
• Conformabilidad y doblado: MS1200 ofrece mejor conformabilidad en frío; MS1500 tiene menor ductilidad y requiere radios de curvatura mayores, a veces conformado en caliente o tratamiento térmico previo o posterior para evitar el agrietamiento.
• Rectificado, electroerosión y acabado: El acero MS1500 exige un mayor pulido y rectificado debido a su mayor dureza; la electroerosión se utiliza habitualmente para el trabajo de herramientas y matrices en el acero MS1500.
• Roscado y conformado en frío de elementos de fijación: el MS1200 se utiliza comúnmente donde se requiere cierta capacidad de formación de roscas; los elementos de fijación MS1500 se suelen forjar y templar/revenir con un control de proceso cuidadoso.

8. Aplicaciones típicas

MS1200 — Usos típicos	MS1500 — Usos típicos
Piezas estructurales de alta resistencia donde se requiere tenacidad y cierta ductilidad (ejes, travesaños).	Componentes de ultra alta resistencia donde la sección mínima es crítica (pernos de seguridad, sujetadores especializados, insertos de blindaje).
Sujetadores conformados en frío de servicio medio y pernos de alta resistencia	Matrices, punzones y piezas de desgaste para trabajo en frío que requieren una dureza muy elevada.
Vástagos, pasadores y ejes de pistones hidráulicos que requieren una buena vida útil a la fatiga	Conectores de alta carga y baja deformación y pasadores de alta tensión en minería/defensa
Componentes de automoción que requieren un equilibrio entre resistencia y facilidad de fabricación	Muelles y componentes especiales donde se requiere una resistencia estática muy elevada (a menudo con tratamientos superficiales).

Justificación de la selección: - Elija MS1200 para aplicaciones donde se desee un equilibrio entre resistencia, tenacidad y costos de fabricación, y donde se puedan utilizar espesores de sección moderados. - Elija MS1500 cuando sea esencial minimizar el área de la sección transversal o maximizar la capacidad de carga y cuando sean aceptables medidas adicionales de resistencia y fabricación.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El MS1500 suele ser más caro por kilogramo debido a su mayor contenido de aleación, controles de procesamiento más estrictos y menores volúmenes de producción. El acabado superficial, los tratamientos térmicos especiales y las inspecciones adicionales incrementan el coste total del ciclo de vida.
• Disponibilidad: Los materiales equivalentes a MS1200 suelen estar disponibles en barras, placas y forjados de una base de proveedores más amplia. Los materiales tipo MS1500 se fabrican con mayor frecuencia bajo pedido, están disponibles en formatos limitados (barras, forjados especiales, series cortas de placas) y pueden tener plazos de entrega más largos.

10. Resumen y recomendación

Atributo	MS1200	MS1500
soldabilidad	Buena–Moderada (más fácil de soldar que el MS1500)	Desafiante (mayor precalentamiento/PWHT y control del procedimiento)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Buen equilibrio; más fácil de obtener una dureza aceptable.	Resistencia muy elevada; tenacidad generalmente menor a menos que se trate especialmente.
Coste y disponibilidad	Menor costo; mayor disponibilidad	Mayor costo; disponibilidad más limitada

Conclusiones y recomendaciones prácticas: Elija MS1200 si necesita un material de alta resistencia con un equilibrio adecuado entre tenacidad, soldabilidad y un menor coste total. MS1200 es una buena opción para componentes estructurales, fijaciones de alta resistencia de uso general y piezas que requieren cierta ductilidad y una fabricación más sencilla. Elija MS1500 si la aplicación exige la máxima resistencia estática posible o la mínima sección transversal y puede asumir controles de fabricación más estrictos (precalentamiento/tratamiento térmico posterior a la soldadura), un mayor coste del material y una disponibilidad limitada. MS1500 es adecuado para conectores especializados de alta carga, hardware de seguridad y componentes donde la priorización de la resistencia sobre el peso es un factor clave en el diseño.

Verifique siempre el certificado de fabricación del proveedor, especifique la tenacidad y los procedimientos de soldadura requeridos en los documentos de compra, e indique el tratamiento térmico y el tratamiento térmico posterior a la soldadura según lo exijan los códigos de diseño y las condiciones de servicio. La selección del material debe validarse mediante ensayos a nivel de pieza (ensayos mecánicos, de impacto a temperatura de servicio, ensayos de fatiga cuando corresponda) y mediante la consulta con especialistas en metalurgia y soldadura para aplicaciones críticas.