NM450 vs NM500HB – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

El NM450 y el NM500HB son dos grados de acero resistentes al desgaste de uso común en equipos de minería, movimiento de tierras, manipulación de materiales a granel y procesamiento de áridos. Al elegir entre ellos, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen sopesar las ventajas y desventajas de la vida útil, la tenacidad, la soldabilidad y el coste. Las decisiones típicas incluyen priorizar la resistencia a la abrasión en servicio (mayor vida útil) a expensas de la ductilidad y la reparabilidad, o bien priorizar una fabricación más sencilla y una mayor tolerancia al impacto con una menor dureza.

La principal diferencia operativa entre estos dos aceros radica en su dureza nominal y el equilibrio resultante entre resistencia a la abrasión y tenacidad mecánica. Dado que ambos se fabrican como aceros en chapa resistentes a la abrasión, se comparan con frecuencia en el diseño de componentes, el análisis de costes del ciclo de vida y la planificación de la fabricación.

1. Normas y designaciones

• Designaciones y estándares regionales comunes:
• China: Los aceros resistentes al desgaste GB/T se suelen denominar NM (por ejemplo, NM450, NM500). NM es una designación china para aceros resistentes al desgaste templados y revenidos.
• Europa: Las normas EN utilizan designaciones diferentes (por ejemplo, equivalentes AR400/450 o grados AR patentados).
• Japón: JIS tiene aceros resistentes al desgaste, pero la nomenclatura difiere.
• EE. UU.: ASTM/ASME no definen directamente los grados NM; los productores a menudo suministran aceros AR (resistentes a la abrasión) o marcas propias.
• Clasificación:
• Tanto el NM450 como el NM500HB son aceros al carbono de alta resistencia, baja aleación, templados y revenidos, resistentes a la abrasión (no inoxidables). Se clasifican mejor como aceros templados y revenidos resistentes al desgaste (una subcategoría de aceros de ingeniería tipo HSLA con aleación y tratamiento térmico controlados).

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento	Función típica en grados NM
do	Acero con contenido de carbono medio-bajo para facilitar la templabilidad y la dureza tras el temple, equilibrado para mantener la soldabilidad. Los rangos comerciales típicos varían; los valores exactos dependen del proveedor y del tipo de producto.
Minnesota	Se añade para aumentar la resistencia, la templabilidad y el endurecimiento por deformación; un contenido moderado mejora la tenacidad cuando se controla.
Si	Desoxidante y fortalecedor; niveles moderados favorecen la templabilidad, pero un exceso de Si puede perjudicar la soldabilidad.
PAG	Se mantiene bajo (impureza) para preservar la dureza y evitar la segregación.
S	Se mantiene en niveles bajos; el azufre aumenta la maquinabilidad pero reduce la tenacidad.
Cr	Suele estar presente en pequeñas cantidades para mejorar la templabilidad y la resistencia al desgaste; en mayor proporción en las calidades que buscan una mayor dureza.
Ni	Puede estar presente en pequeñas cantidades para mejorar la dureza, raramente de forma significativa.
Mes	Se utilizan pequeñas adiciones para aumentar la templabilidad y la resistencia al revenido.
V, Nb, Ti	Elementos de microaleación para el refinamiento del grano y el fortalecimiento por precipitación; niveles bajos de ppm a décimas de por ciento.
B	Se pueden utilizar adiciones muy pequeñas (ppm) para mejorar la endurebilidad cuando estén presentes.
norte	Normalmente bajos; los nitruros pueden formarse con elementos de microaleación e influir en la tenacidad.

Notas: La composición química exacta varía según el fabricante y el código de producto. El NM500HB se suele producir con objetivos de templabilidad ligeramente superiores (y, por lo tanto, a menudo con un contenido de carbono o aleación ligeramente superior) que el NM450 para alcanzar la mayor dureza Brinell especificada en el estado de entrega. - Consulte siempre los certificados del fabricante para conocer los límites de composición antes de soldar o utilizar el material en condiciones críticas.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas:
• Ambos grados se producen mediante temple y revenido (Q&T) para crear una matriz martensítica o bainítica revenida con refuerzo dispersoide a partir de carburos/nitruros de microaleación.
• El NM450 (dureza nominal más baja) se puede producir con una martensita templada más resistente o un balance de bainita con menor contenido de carbono; el NM500HB apunta a una estructura martensítica templada más dura con una dispersión de carburos más fina.
• Rutas y efectos del procesamiento:
• Normalización: reduce la tensión residual y refina el tamaño del grano, pero no logrará la dureza especificada sin un posterior temple/revenido.
• Temple y revenido: método principal para alcanzar la dureza nominal. Un temple más severo y un contenido de aleación ligeramente superior aumentan la templabilidad y permiten que secciones más gruesas alcancen la dureza objetivo.
• Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): puede mejorar la tenacidad a una dureza determinada mediante un tamaño de grano de austenita previa refinado y una transformación controlada.
• Implicación práctica: Lograr la dureza NM500HB en placas gruesas requiere un control más estricto de la química y el ciclo térmico; NM450 es más fácil de producir según las especificaciones en secciones más gruesas manteniendo una tenacidad relativamente mejor.

4. Propiedades mecánicas

Propiedad	NM450 (comportamiento típico)	NM500HB (comportamiento típico)
Dureza	≈450 HB nominales en el estado de entrega (diseñado para una alta resistencia a la abrasión)	≈500 HB nominales en el estado de entrega (mayor resistencia a la abrasión)
Resistencia a la tracción	Dureza elevada en comparación con el acero dulce; generalmente inferior a la del NM500HB con la dureza de entrega.	En general, una mayor resistencia a la tracción se correlaciona con una mayor dureza.
Fuerza de fluencia	Alto para aceros estructurales; inferior al NM500HB para secciones comparables.	Mayores valores de límite elástico/resistencia a un espesor determinado debido a una mayor dureza/templabilidad.
Alargamiento	Mayor ductilidad que el NM500HB con el mismo espesor debido a su menor dureza.	Menor ductilidad en comparación con el NM450 (a cambio de mayor dureza).
resistencia al impacto	Suele ser mejor que el NM500HB cuando ambos se suministran con dureza nominal, especialmente a bajas temperaturas.	Generalmente, la energía de impacto es menor que la del NM450 cuando se compara con la dureza nominal suministrada; se puede mejorar mediante el control del proceso, pero sigue siendo una cuestión de compromiso.

Explicación: La dureza es el parámetro que controla la resistencia a la abrasión; una mayor dureza generalmente aumenta la vida útil frente al desgaste abrasivo, pero reduce la ductilidad y la tenacidad al impacto. La microaleación, la temperatura de revenido y el espesor influyen en el equilibrio final entre resistencia y tenacidad. En ocasiones, los proveedores pueden suministrar NM500HB con mayor tenacidad a través del espesor mediante TMCP, pero es necesario verificar las ventajas y desventajas, así como la variabilidad entre lotes.

5. Soldabilidad

• Factores clave que influyen en la soldabilidad: contenido de carbono, aleación combinada (templabilidad), espesor de la placa y tensiones residuales. Los elementos de microaleación (V, Nb, Ti) y pequeñas adiciones de Cr/Mo aumentan la templabilidad y elevan el riesgo de fisuración en frío si el precalentamiento y los controles entre pasadas son inadecuados.
• Fórmulas de evaluación comunes:
• Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• Índice Pcm (susceptibilidad al agrietamiento en frío por soldadura): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Interpretación (cualitativa):
• El NM500HB suele tener una relación CE/Pcm efectiva mayor que el NM450 debido a la mayor templabilidad necesaria para obtener una mayor dureza. Por consiguiente, el NM500HB generalmente requiere un precalentamiento más estricto, un control preciso de la temperatura entre pasadas y, en ocasiones, un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) controlado para evitar el agrietamiento en frío inducido por hidrógeno.
• El NM450, con objetivos de dureza más bajos y, por lo general, menor aleación, es más fácil de soldar, pero ambos grados requieren precauciones estándar (consumibles bajos en hidrógeno, precalentamiento adecuado para el espesor y procedimientos de soldadura calificados).
• Orientación práctica:
• Siempre obtenga y utilice los procedimientos de soldadura especificados por el proveedor. Para soldaduras críticas o secciones gruesas, realice pruebas de calificación del procedimiento (tratamiento térmico posterior a la soldadura según sea necesario, prueba de impacto del metal de soldadura, comprobaciones de dureza en la ZAT).

6. Corrosión y protección de superficies

• Estos aceros NM son aceros al carbono/aleados, no inoxidables. Su resistencia a la corrosión es la típica de los aceros al carbono.
• Métodos de protección: recubrimientos superficiales (galvanizado en caliente cuando sea factible), pintura, revestimientos poliméricos o revestimientos de sacrificio donde la corrosión sea significativa.
• Para aplicaciones en las que se requiere tanto resistencia al desgaste como a la corrosión, considere la soldadura de recubrimiento, los revestimientos o el uso de un revestimiento de desgaste de acero inoxidable; los grados NM no proporcionan una resistencia a la corrosión significativa por su composición.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) solo es aplicable a las aleaciones de acero inoxidable: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• No aplicable a NM450/NM500HB, que no son aceros inoxidables.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte:
• Ambos grados se pueden cortar con oxicorte, plasma o láser, pero el grado nominal más duro (NM500HB) es más abrasivo para los consumibles de corte.
• Maquinabilidad:
• El endurecimiento de la superficie reduce la maquinabilidad; la resistencia al corte aumenta con la dureza. Generalmente se minimiza el mecanizado de las piezas terminadas; los componentes suelen fabricarse y luego mecanizarse localmente.
• Formabilidad y flexión:
• Los aceros de menor dureza (NM450) admiten mejor el conformado en frío que el NM500HB. El doblado de chapa endurecida es limitado; debe realizarse antes del temple/revenido final o mediante procesos controlados con herramientas diseñadas para chapa de alta resistencia.
• Refinamiento:
• El rectificado y el acondicionamiento de las superficies de desgaste consumen más tiempo en NM500HB; el desgaste de la muela abrasiva es mayor.

8. Aplicaciones típicas

NM450	NM500HB
Labios de cucharones, revestimientos, cribas, tolvas donde se requiere un equilibrio entre resistencia a la abrasión y resistencia al impacto; funciona bien en suelos y minerales moderadamente abrasivos.	Revestimientos de alto desgaste, piezas de desgaste de trituradoras, alimentadores de delantal propensos a impactos donde se prioriza la máxima resistencia a la abrasión y una vida útil prolongada sobre la ductilidad.
Revestimientos para cajas de camiones, revestimientos para contenedores de basura donde la fabricación y la reparabilidad son frecuentes.	Entornos de alta abrasión y desgaste por deslizamiento, como circuitos de trituración de alto rendimiento y revestimientos fijos, donde es importante minimizar la frecuencia de reemplazo.
Herramientas de trabajo que impactan el suelo y están sujetas a impactos y abrasión combinados (si predomina el impacto, elija variantes más resistentes o secciones más gruesas).	Aplicaciones en las que una larga vida útil bajo abrasión severa justifica mayores controles de fabricación y un posible aumento del coste del material.

Justificación de la selección: - Elija NM450 cuando el diseño del componente requiera un equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad, facilidad de soldadura y reparación, o cuando el servicio incluya cargas de impacto repetidas. - Elija NM500HB cuando la máxima resistencia a la abrasión sea el factor principal y el análisis del costo del ciclo de vida respalde un reemplazo menos frecuente a pesar de una fabricación más exigente.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo:
• El NM500HB casi siempre tiene un precio superior al del NM450 porque lograr una mayor dureza en la placa requiere un control de composición más estricto, un procesamiento de tratamiento térmico más exhaustivo y, potencialmente, pasos de producción más costosos.
• Formatos y disponibilidad del producto:
• Ambos grados suelen estar disponibles en forma de placas en acerías regionales y productores especializados. La disponibilidad de placas muy gruesas o de anchos/longitudes especiales puede ser más limitada para el NM500HB de mayor dureza, dependiendo de la capacidad de la acería local.
• Consejo de compras:
• Compare el costo total del ciclo de vida (material + fabricación + tiempo de inactividad + reemplazo) en lugar del precio unitario. En muchos casos, el NM500HB reduce la frecuencia de reemplazo, pero aumenta el costo de soldadura/reparación.

10. Resumen y recomendación

Criterio	NM450	NM500HB
soldabilidad	Mejor (menor tendencia a CE/Pcm)	Más exigente (mayor potencial CE/Pcm)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Mayor tenacidad/ductilidad a un espesor determinado	Mayor dureza y resistencia; menor ductilidad/tenacidad
Costo	Menor coste de materiales y fabricación más sencilla	Mayor costo de los materiales; una mayor vida útil suele compensar el costo.

Conclusiones y recomendaciones prácticas: - Elija NM450 si: necesita un equilibrio robusto entre resistencia al desgaste y tenacidad al impacto, requiere una soldadura más sencilla y una reparabilidad in situ, o está diseñando para aplicaciones donde el impacto es significativo y se debe minimizar el riesgo de fractura frágil repentina. - Elija NM500HB si: su objetivo principal es maximizar la resistencia a la abrasión y extender los intervalos de servicio en entornos severos de deslizamiento/abrasión, y puede asumir controles de soldadura más estrictos, un mayor costo inicial del material y un mayor esfuerzo en la planificación de la fabricación y el mantenimiento.

Nota final: Las propiedades exactas y los procedimientos recomendados de soldadura y manipulación varían según el fabricante y el lote del producto. Siempre revise los certificados del fabricante, solicite datos de tenacidad a través del espesor cuando estén disponibles y verifique los procedimientos de soldadura para el proveedor y el espesor específicos de la placa antes de su uso en producción.