Q195 frente a Q235: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros al carbono Q195 y Q235, de designación china, son dos aceros comúnmente especificados y utilizados en aplicaciones estructurales, de fabricación y de ingeniería general. Ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción suelen elegir entre ellos al considerar el costo, la conformabilidad, la facilidad de soldadura y la resistencia mínima requerida. Las decisiones típicas incluyen elegir una placa de bajo costo para piezas estructurales ligeras, seleccionar un metal base para fabricación pesada o determinar si una mayor resistencia a la fluencia justifica el aumento en el costo del material y los ajustes en la fabricación.

La principal diferencia práctica entre ambos grados radica en su límite elástico mínimo y el control de aleación empleado para alcanzarlo: el Q195 es un acero estructural de menor límite elástico y más fácil de conformar, optimizado para una fabricación económica, mientras que el Q235 es un acero estructural general de mayor límite elástico, con una resistencia ligeramente superior y una composición química muy similar. Estas características explican por qué el Q195 se utiliza para estructuras y componentes muy ligeros, y el Q235 es más común para perfiles y placas estructurales de uso general.

1. Normas y designaciones

• Q195 y Q235 son designaciones de las normas chinas GB (GB/T). Se encuentran comúnmente en GB/T 700 (placas, chapas y flejes de acero laminado en caliente para uso estructural general) y normas nacionales de productos relacionadas.
• Normas internacionales de equivalencia/relacionadas:
• El acero Q235 se compara a menudo con el ASTM A36 / EN S235 en términos de ámbito de aplicación (acero al carbono estructural), aunque el intercambio directo requiere una verificación específica del espesor y del tratamiento térmico.
• El Q195 es un acero al carbono estructural de clase inferior que no tiene un equivalente internacional único directo, pero se corresponde con los aceros dulces de bajo carbono utilizados para piezas no críticas y de servicio ligero.
• Clasificación:
• Tanto el Q195 como el Q235 son aceros estructurales al carbono (no aleados, no inoxidables, no HSLA según las definiciones modernas de aleación). No son aceros aleados tratables térmicamente ni aceros para herramientas.

2. Composición química y estrategia de aleación

Ambos grados se controlan como aceros de bajo carbono con aleación limitada. En lugar de presentar una única composición certificada por el fabricante (que varía según el productor y la forma del producto), la tabla siguiente resume los elementos típicos controlados y su función general o nivel relativo para cada grado. Para aplicaciones críticas, verifique siempre la composición final en el certificado de ensayo del fabricante (MTC).

Elemento	Nivel típico en Q195	Nivel típico en Q235	Función / comentario
C (carbono)	Muy bajo	Bajo-moderado	El carbono controla la resistencia básica y la templabilidad; un mayor contenido de carbono aumenta la resistencia pero reduce la soldabilidad y la ductilidad.
Mn (manganeso)	Bajo	Moderado	El Mn aumenta la resistencia y desoxida el acero; un contenido moderado de Mn en Q235 favorece un mayor rendimiento.
Si (silicio)	Bajo (desoxidante)	Bajo (desoxidante)	El silicio actúa principalmente como desoxidante; su concentración se mantiene baja para evitar la fragilidad.
P (fósforo)	Bajo nivel controlado (impureza)	Bajo nivel controlado (impureza)	La concentración de P se limita para evitar la fragilidad y mantener la tenacidad.
S (azufre)	Bajo nivel controlado (impureza)	Bajo nivel controlado (impureza)	El azufre es limitado; el sulfuro mejora la maquinabilidad pero perjudica la tenacidad y la soldabilidad.
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	No aleado intencionalmente; trazas o inexistente	No aleado intencionalmente; trazas o inexistente	Estos elementos de microaleación suelen estar ausentes en el Q195/Q235 estándar; su presencia indica un grado diferente (HSLA o acero aleado).
N (nitrógeno)	Rastro	Rastro	El nitrógeno puede estar presente en niveles bajos; afecta las propiedades en algunos procesos termomecánicos.

En qué se diferencia la estrategia de aleación: - Q195: Su composición química se controla de forma conservadora para lograr la máxima conformabilidad y un bajo coste. El contenido de carbono se mantiene muy bajo para minimizar el riesgo de fisuración en frío y facilitar el doblado y el estampado. - Q235: El carbono y el manganeso se controlan a niveles ligeramente superiores para aumentar la resistencia a la fluencia y cumplir con la denominación del grado. La composición química sigue siendo sencilla, lo que simplifica los procesos de fabricación y soldadura.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura: Ambos grados, en su estado de producción como chapa o lámina laminada en caliente, se componen principalmente de ferrita y perlita. Debido a su bajo contenido de carbono, la ferrita es la fase dominante, mientras que las islas de perlita aportan resistencia. - El Q195, al tener un equivalente de carbono menor, tiende a tener una mayor fracción de ferrita blanda y un contenido perlítico más fino, lo que produce una mayor ductilidad. - El Q235 contiene un poco más de perlita (y puede tener una densidad de dislocación marginalmente mayor debido al laminado), lo que proporciona una mayor resistencia a la fluencia.

Respuesta al tratamiento térmico y al procesamiento: Normalización: Efecto leve; la normalización refina el tamaño del grano y puede aumentar ligeramente la resistencia y la tenacidad. Ambos grados responden al proceso, pero el beneficio suele ser limitado debido a que no están aleados para mejorar su templabilidad. - Recocido: El recocido completo ablandará cualquiera de los dos grados, aumentando la ductilidad a expensas de la resistencia; se utiliza cuando se necesita conformado o embutición profunda. - Temple y revenido: No se aplican comúnmente a estos grados porque la baja templabilidad (debido al bajo contenido de carbono y la ausencia de aleación fuerte) limita la templabilidad; el temple a menudo produce una cantidad limitada de martensita y no es rentable. - Procesamiento termomecánico: Los procesos avanzados de control de laminación (TMCP) se utilizan para los aceros HSLA modernos; los aceros estándar Q195/Q235 no se procesan normalmente de esta manera, por lo que la modificación de la microestructura a través del espesor es limitada.

En resumen: ambos se procesan fácilmente en estado laminado en caliente; ninguno está diseñado para endurecerse mediante ciclos de temple/revenido, y ambos se benefician más de un laminado y normalizado controlados cuando se requiere un ajuste menor de las propiedades.

4. Propiedades mecánicas

La siguiente tabla se centra en las diferencias nominales y características. Los valores mínimos de límite elástico se indican en la designación del grado (Q = límite elástico en MPa). Las propiedades reales dependen del espesor, el programa de laminación y el tratamiento térmico; consúltelo con el certificado de fábrica.

Propiedad	Q195 (típico)	Q235 (típico)	Implicación práctica
Límite elástico (mínimo nominal)	~195 MPa	~235 MPa	El Q235 tiene un rendimiento mínimo garantizado más alto; este es el principal factor diferenciador para el diseño estructural.
Resistencia a la tracción	Inferior a Q235 (dependiendo del producto)	Superior a Q195 (dependiendo del producto)	El acero Q235 suele presentar una mayor resistencia a la tracción debido a su contenido ligeramente superior de carbono/manganeso.
Alargamiento (ductilidad)	Generalmente más alto	Ligeramente más bajo	El Q195 es generalmente más dúctil y tolerante en las operaciones de conformado.
Resistencia al impacto	Comparable a temperatura ambiente; el Q195 puede ser ligeramente mejor en condiciones de frío debido a su menor contenido de carbono.	Bueno; puede ser ligeramente menos resistente a la fractura frágil en condiciones de muy baja temperatura.	Ambos son aceptables para uso estructural general; el servicio a bajas temperaturas requiere una certificación específica.
Dureza	Más bajo	Un poco más alto	El Q235 será ligeramente más duro, lo que afectará ligeramente al desgaste y al mecanizado.

Explicación: El Q235 es más resistente por diseño (mayor límite elástico garantizado), mientras que el Q195 sacrifica algo de resistencia en favor de la conformabilidad. La tenacidad a temperatura ambiente suele ser comparable; el menor contenido de carbono del Q195 reduce la templabilidad y la susceptibilidad a la fractura frágil en soldaduras confinadas o a temperaturas muy bajas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende principalmente del contenido de carbono, el equivalente de carbono (EC) y la presencia de elementos de microaleación. En aceros al carbono como el Q195 y el Q235, la soldabilidad suele ser buena, pero el contenido ligeramente superior de carbono y manganeso del Q235 aumenta el riesgo de endurecimiento y fisuración en frío en secciones gruesas o soldaduras restringidas.

Fórmulas útiles de equivalencia de carbono (para interpretación cualitativa): - Equivalente de carbono IIW (útil para una evaluación comparativa rápida): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - PCM más detallado (utilizado en algunos códigos para predecir la necesidad de precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la 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): - Ambos grados normalmente tienen valores bajos de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ en comparación con los aceros de mayor aleación, lo que indica una buena soldabilidad con consumibles comunes, bajo precalentamiento y procedimientos sencillos. Para secciones más gruesas, uniones restringidas o soldaduras de varias pasadas, el acero Q235 puede requerir un poco más de atención (precalentamiento, control de la temperatura entre pasadas) que el Q195 debido a su mayor contenido de carbono. Sin embargo, para espesores de placa comunes y soldadura estructural, los procedimientos de soldadura estándar para acero dulce suelen ser suficientes. - Utilice siempre los datos de MTC para calcular CE o Pcm y siga las cualificaciones de procedimientos de soldadura específicos del código/proyecto en caso de duda.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el Q195 ni el Q235 son inoxidables ni resistentes a la corrosión química. Para ambientes atmosféricos o corrosivos, se requiere protección.
• Galvanizado en caliente (recubrimiento de zinc) para estructuras exteriores.
• Sistemas de imprimación y pintura para superficies arquitectónicas o expuestas al ambiente marino.
• Tolerancias de revestimiento o corrosión para entornos agresivos.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) solo es relevante para las aleaciones de acero inoxidable y no es aplicable a Q195/Q235. La fórmula del PREN para aceros inoxidables es: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Para Q195/Q235, la selección de la protección contra la corrosión está determinada por el entorno, la vida útil de diseño y la estrategia de mantenimiento, más que por la aleación intrínseca.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformabilidad y doblado en frío: El Q195, con menor contenido de carbono y menor límite elástico, generalmente es más fácil de doblar, estampar y conformar sin agrietarse. El Q235 se puede conformar de forma fiable, pero puede requerir radios de curvatura ligeramente mayores o procesos más controlados para radios pequeños.
• Corte y mecanizado: Ambos se cortan y mecanizan como aceros de bajo carbono. La mayor resistencia a la tracción y la dureza ligeramente superior del Q235 pueden aumentar ligeramente el desgaste de la herramienta; la maquinabilidad sigue siendo buena en ambos casos.
• Punzonado y trabajo en frío: el Q195 es más tolerante a las operaciones de alta deformación; el Q235 tolera los procesos típicos de taller, pero hay que tener cuidado con la recuperación elástica y el recorte en tolerancias ajustadas.
• Acabado superficial: Ambos admiten acabados estándar de taller, pintura, galvanizado y son soldables con consumibles convencionales.

8. Aplicaciones típicas

La tabla siguiente resume los usos comunes y la justificación de su selección.

Q195 — Usos típicos	Q235 — Usos típicos
Piezas estampadas y prensadas ligeras, soportes pequeños, carcasas, componentes de chapa no estructurales	Placas estructurales generales, vigas, canales, marcos de acero soldados, puentes (no críticos), placas de construcción
Piezas fabricadas decorativas o con carga ligera donde el bajo coste y la conformabilidad son importantes	Bastidores de maquinaria, soportes, depósitos de almacenamiento (cuando se aplica protección anticorrosión), placas de ingeniería general
Vallas de bajo coste, barandillas ligeras y componentes con un perfil de forma significativo.	Secciones y placas estructurales donde se requiere un límite elástico mínimo más alto para la seguridad del diseño

Justificación de la selección: - Elija Q195 cuando la complejidad de conformado, el bajo costo del material y la alta ductilidad sean prioridades y cuando las cargas de diseño permitan una menor resistencia a la fluencia. - Elija Q235 cuando el diseño requiera una mayor resistencia a la fluencia garantizada, o cuando los códigos y los cálculos estructurales especifiquen una fluencia mínima de 235 MPa (o equivalente).

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El Q195 suele ser ligeramente más económico que el Q235 debido a sus menores requisitos de rendimiento mecánico y a sus objetivos de procesamiento más sencillos. El margen varía según las condiciones del mercado y el grosor/forma.
• Disponibilidad: El acero Q235 se almacena con mayor frecuencia y se especifica para aplicaciones estructurales, por lo que suele estar más disponible en placas, perfiles y bobinas estándar. El acero Q195 también está disponible, pero es más común encontrarlo en láminas de gama baja y líneas de productos específicas.
• Formatos del producto: Ambos tipos de acero están ampliamente disponibles en forma de placa, chapa y bobina laminadas en caliente. Para perfiles gruesos o productos estructurales certificados, el Q235 se suele ofrecer con documentación reconocida de inspección y ensayos de fábrica.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Aspecto	Q195	Q235
Soldabilidad	Muy bueno (más fácil debido a su menor contenido de carbono)	Muy buena (CE ligeramente superior; vigilar las secciones gruesas)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Menor límite elástico, mayor ductilidad; buena tenacidad	Mayor límite elástico; ligeramente menos dúctil, pero con una tenacidad robusta para usos estructurales típicos.
Costo	Menor (económico)	Moderada (mayor aceptación en el mercado)

Recomendaciones: - Elija Q195 si: - Su diseño hace hincapié en el conformado, el doblado o el embutido profundo y no requiere una alta resistencia mínima a la fluencia. - Se prioriza el coste de los materiales y la fabricación sencilla para componentes no críticos y de baja exigencia. - El componente se utilizará en un entorno donde no se requiere una resistencia adicional y se aplicará una protección anticorrosión estándar.

• Elija Q235 si:
• El código de diseño o estructural especifica un límite elástico mínimo de ~235 MPa o un acero estructural equivalente.
• Para aplicaciones estructurales generales, placas y perfiles, se necesita un equilibrio entre alta resistencia y buena soldabilidad.
• Prefieres una calidad ampliamente disponible con documentación estándar de fábrica para la construcción o fabricación de equipos.

Nota final: Las aleaciones Q195 y Q235 cubren nichos superpuestos pero distintos en trabajos estructurales y de fabricación. Para diseños críticos para la seguridad o sujetos a normativas, siempre confirme los datos mecánicos y químicos del certificado de ensayo de fábrica, calcule los valores de carbono equivalente al soldar y seleccione los recubrimientos protectores según las condiciones de servicio.