NM400 vs NM360 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros NM360 y NM400 son dos aceros templados y revenidos de alta resistencia al desgaste, ampliamente utilizados en aplicaciones donde la resistencia a la abrasión es fundamental. Ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción suelen enfrentarse al dilema de elegir entre estos grados: sopesar una mayor dureza y vida útil frente a la soldabilidad, la conformabilidad y el coste. Entre los contextos típicos de decisión se incluyen la elección de un grado para piezas de desgaste en minería y canteras (donde se requiere la máxima resistencia a la abrasión) y la selección de material para aplicaciones donde la resistencia a la fabricación y al impacto son más importantes que la dureza absoluta.

La principal diferencia práctica entre ambos grados radica en que el NM400 está diseñado para ofrecer mayor dureza y resistencia al desgaste que el NM360. Esta diferencia se logra principalmente mediante un ligero aumento en el contenido de carbono y/o aleación, así como mediante un control más estricto del procesamiento termomecánico y el tratamiento térmico. Las consiguientes compensaciones entre ambos materiales dan lugar a las comparaciones habituales que se realizan durante el diseño y la adquisición.

1. Normas y designaciones

• Normas nacionales e internacionales comunes donde encontrará aceros resistentes al desgaste y sus equivalentes:
• GB (China): NM360, NM400 son designaciones chinas comúnmente utilizadas en las normas GB/T para aceros resistentes al desgaste.
• EN (Europa): A menudo se compara con aceros resistentes a la abrasión designados según la norma EN (por ejemplo, equivalentes AR/Hardox), aunque la correspondencia directa uno a uno requiere verificar la composición química y la dureza.
• JIS (Japón): Posee sus propias designaciones de acero resistente a la abrasión.
• ASTM/ASME (EE. UU.): No existen nombres directos de la serie NM; los equivalentes típicos se designan por dureza o grado funcional (por ejemplo, AR400).
• Clasificación: Tanto el NM360 como el NM400 son aceros al carbono de alta resistencia, baja aleación (HSLA) y resistentes a la abrasión, producidos mediante temple y revenido (aceros al carbono/baja aleación templados y revenidos), no aceros inoxidables ni aceros para herramientas.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla resume los elementos clave habituales para los aceros resistentes a la abrasión de tipo NM. En lugar de valores numéricos de una sola fuente (que varían según el fabricante y la norma), la tabla utiliza anotaciones cualitativas de presencia o nivel relativo que reflejan la práctica típica de los proveedores.

Elemento	NM360 (típico)	NM400 (típico)	Rol / Notas
C (Carbono)	Medio (inferior a NM400)	Medio-Alto (superior a NM360)	Factor principal de templabilidad y dureza; un mayor valor de C aumenta la resistencia/dureza pero reduce la soldabilidad y la ductilidad.
Mn (manganeso)	Medio	Medio-alto	Fortalecimiento, endurecimiento y desoxidación; un exceso aumenta el CE.
Si (silicio)	Trazas bajas	Trazas bajas	Desoxidante; endurecimiento menor por solución sólida.
P (Fósforo)	Traza / Bajo controlado	Traza / Bajo controlado	Impureza; se mantiene baja para mayor resistencia.
S (Azufre)	Traza / Bajo controlado	Traza / Bajo controlado	Impurezas; controladas para evitar fragilidad y problemas de mecanizado.
Cr (Cromo)	Trazas-Bajo	Trazas – Bajo a Bajo	Mejora la templabilidad y la resistencia al revenido.
Ni (níquel)	Rastro	Rastro	Endurecimiento a bajas temperaturas cuando está presente.
Mo (Molibdeno)	Trazas-Bajo	Trazas-Bajo	Aumenta la templabilidad y la estabilidad del revenido.
V (Vanadio)	Rastro	Rastro	Microaleación para refinar el grano y mejorar la resistencia.
Nb (niobio)	Rastro	Rastro	Refinamiento del grano, mayor tenacidad si está presente.
Ti (titanio)	Rastro	Rastro	Desoxidación y refinamiento del grano.
B (Boro)	Rastreo (ocasionalmente)	Rastreo (ocasionalmente)	Cantidades muy pequeñas, si están presentes, aumentan drásticamente la endurebilidad.
N (Nitrógeno)	Rastro	Rastro	Controlado; interactúa con elementos de microaleación.

Cómo afecta la aleación al rendimiento - Templabilidad y resistencia: Elementos como C, Mn, Cr, Mo y pequeñas adiciones de B/Nb/V aumentan la capacidad del acero para formar martensita/bainita al enfriarse, incrementando así la dureza y la resistencia a la tracción. - Tenacidad: Los bajos niveles de impurezas (P, S) y las cuidadosas adiciones de microaleaciones (Nb, V, Ti) más un tratamiento térmico optimizado preservan la tenacidad al impacto. - Corrosión: Se trata de aceros no inoxidables; la aleación en este caso no se centra en la resistencia a la corrosión.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Las microestructuras iniciales típicas de los aceros tipo NM tras el laminado en caliente son ferrita-perlita o bainítica-ferrítica, dependiendo de la composición y la velocidad de enfriamiento. Las propiedades finales se obtienen mediante temple y revenido controlados o procesamiento termomecánico controlado (TMCP).

• NM360: Diseñado para lograr un equilibrio entre dureza y tenacidad. Tras el temple y revenido, la microestructura suele contener martensita revenida o bainita inferior con finas dispersiones de carburos. El menor contenido de carbono y aleación en comparación con el NM400 produce una ductilidad residual ligeramente superior y, en general, una respuesta al revenido más sencilla.
• NM400: Busca una microestructura más dura y resistente al desgaste, típicamente martensita revenida con mayor densidad de dislocaciones y precipitación de carburos más fina. Un mayor contenido de carbono y la aleación o microaleación controladas aumentan la templabilidad, permitiendo una mayor dureza para un espesor determinado tras el temple y revenido o el tratamiento térmico de endurecimiento superficial (TMCP).

efectos del tratamiento térmico - Normalización: Refina el grano y aumenta ligeramente la resistencia y la dureza, pero por sí sola no es suficiente para alcanzar la dureza de desgaste objetivo; normalmente va seguida de temple y revenido para ambos grados. - Temple y revenido: Produce la combinación deseada de dureza y tenacidad. Una mayor temperatura de revenido disminuye la dureza pero mejora la tenacidad. - Tratamiento termomecánico (TMCP): Puede producir microestructuras bainíticas/martensíticas de grano fino con excelente tenacidad a alta dureza, particularmente importante para placas más gruesas para evitar zonas duras excesivas.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas de NM360 y NM400 se diferencian principalmente por su dureza objetivo. La dureza suele ser el parámetro de rendimiento especificado, ya que la vida útil está estrechamente relacionada con la dureza en muchas condiciones abrasivas.

Propiedad	NM360 (típico)	NM400 (típico)
Dureza	Objetivo de ~360 HBW	objetivo de aproximadamente 400 HBW
Resistencia a la tracción	Alto	Superior a NM360
Fuerza de fluencia	Alto	Superior a NM360
Alargamiento (ductilidad)	Mejor que el NM400	Ligeramente reducido en comparación con el NM360
resistencia al impacto	Bueno (equilibrado)	Bien, pero puede ser algo inferior con un espesor/templado equivalente debido a su mayor dureza.

Interpretación - El NM400 es intencionalmente más fuerte y duro que el NM360, lo que proporciona una mejor resistencia al desgaste abrasivo a expensas de cierta ductilidad y una resistencia al impacto potencialmente menor si no se procesa con cuidado. La magnitud de la contrapartida depende del espesor, el tratamiento térmico y la composición química exacta; las técnicas modernas de TMCP y microaleación pueden reducir estas contrapartidas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende principalmente del contenido de carbono, la aleación y la templabilidad. Un mayor contenido de carbono y aleación aumenta el riesgo de fisuración en frío y exige controles más estrictos de precalentamiento y entre pasadas.

Métricas útiles de equivalencia de carbono: - Equivalente de carbono IIW (indicador cualitativo de soldabilidad): $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ - Fórmula PCM del Instituto Internacional de Soldadura (para orientación sobre el precalentamiento): $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$

Interpretación cualitativa - El NM400, con su mayor contenido nominal de carbono/aleación y objetivo de dureza, normalmente tendrá un $CE_{IIW}$ y un $P_{cm}$ mayores que el NM360, lo que indica procedimientos de soldadura más restrictivos (mayor precalentamiento, enfriamiento entre pasadas más lento, uso de consumibles con bajo contenido de hidrógeno). - Medidas de mitigación: control de las temperaturas de precalentamiento y entre pasadas, uso de metales de aporte con la tenacidad adecuada, tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) cuando sea necesario y control estricto de la humedad para limitar el hidrógeno difusible. - Para la fabricación de estructuras pesadas, los procedimientos de soldadura deben estar calificados para el espesor y grado de la placa para evitar el endurecimiento de la ZAT y la susceptibilidad a la fisuración en frío.

6. Corrosión y protección de superficies

• No inoxidables: Tanto el NM360 como el NM400 son aceros al carbono/de baja aleación que no son inoxidables. No están diseñados para resistir la corrosión.
• Opciones de protección superficial: galvanizado (en caliente o con recubrimiento previo), pinturas protectoras, recubrimientos en polvo y recubrimientos de sacrificio. Tenga en cuenta que el galvanizado o los recubrimientos térmicos intensos pueden afectar la dureza superficial o generar tensiones localizadas; considere la compatibilidad del proceso de recubrimiento con los requisitos finales de dureza y resistencia al desgaste.
• PREN: Número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras, $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ No es aplicable a estos grados que no son de acero inoxidable; la protección contra la corrosión debe tratarse mediante la selección de recubrimientos y estrategias de protección catódica según corresponda.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: El NM400 es más difícil de mecanizar que el NM360 debido a su mayor dureza y resistencia; el desgaste de la herramienta aumenta. Utilice herramientas de carburo, velocidades de avance reducidas y parámetros de corte optimizados. El premecanizado antes del tratamiento térmico final puede ser ventajoso.
• Conformabilidad: La conformación en frío es limitada para ambos grados en comparación con los aceros dulces de bajo carbono; el NM360 ofrece mejor capacidad de doblado que el NM400. Cuando se requiera una conformación compleja, conformar en estado más blando antes del temple y revenido final o utilizar procesos térmicos/mecánicos que mejoren la conformación.
• Unión y ensamblaje: La fijación mecánica es común en aplicaciones donde la soldadura podría afectar el rendimiento de desgaste local; considere ensamblajes atornillados con piezas de desgaste con revestimiento duro para facilitar su reemplazo.

8. Aplicaciones típicas

Usos del NM360	Usos del NM400
Carrocerías de camiones y remolques, revestimientos con abrasión moderada	Revestimientos para trituradoras, cucharones de alta resistencia y dientes en la minería
Tolvas, conductos y transportadores para abrasión media	Placas de desgaste en trituradoras primarias y molinos donde la abrasión máxima es severa
Componentes agrícolas, cribas y cuchillas	Bordes de cucharones de excavadoras y cargadoras, piezas de desgaste pesado con revestimientos reemplazables
Componentes de transportadores de desgaste moderado	Aplicaciones mineras de alto desgaste y alto impacto que requieren una mayor vida útil

Justificación de la selección - Elija NM360 cuando la resistencia a la abrasión moderada, una mejor ductilidad/conformabilidad y una soldadura más fácil sean prioridades, o cuando las piezas sean más delgadas y las cargas de impacto moderadas. - Elija NM400 cuando la prolongación de la vida útil bajo desgaste abrasivo severo justifique mayores costos de material y procesamiento y cuando los métodos de fabricación puedan adaptarse a controles de soldadura/conformado más estrictos.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El NM400 suele ser más caro por kilogramo que el NM360 debido a sus mayores requisitos de aleación y dureza, así como a un procesamiento más riguroso. El coste real depende del proveedor, el espesor de la placa y la uniformidad del tratamiento térmico.
• Disponibilidad: Ambos grados suelen estar disponibles en planchas de los principales fabricantes de acero; sin embargo, las planchas de muy alta dureza y gran espesor pueden tener plazos de entrega más largos o existencias limitadas. El NM360 suele estar disponible en una gama más amplia de espesores y dimensiones.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen

Criterio	NM360	NM400
soldabilidad	Mejor (menor CE)	Más desafiante (mayor CE)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Equilibrado (mejor ductilidad)	Mayor resistencia y dureza, ductilidad ligeramente menor.
Costo	Más bajo	Más alto

Recomendación - Elija NM400 si necesita máxima resistencia al desgaste abrasivo y una vida útil más larga en condiciones de servicio severas (por ejemplo, excavación de rocas, trituración primaria, componentes de minería pesada) y puede aceptar procedimientos de soldadura/conformado más restrictivos y un mayor costo del material. - Elija NM360 si necesita un equilibrio entre resistencia a la abrasión, mejor soldabilidad, conformabilidad y menor costo inicial; adecuado para transportadores, carrocerías de camiones, tolvas y piezas de desgaste medio.

Nota final Al especificar cualquiera de los dos grados, solicite certificados de fábrica del proveedor que detallen la composición química y la dureza, exija la calificación del procedimiento de soldadura (PQR/WPS) para el espesor y las condiciones de servicio previstos, y considere el diseño de piezas de desgaste para que sean reemplazables y así optimizar el costo del ciclo de vida.