Q235B frente a Q235C: composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

El Q235 es una familia de aceros estructurales de bajo carbono, estándar chino, ampliamente utilizados en ingeniería y construcción. Ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción suelen elegir entre subgrados como el Q235B y el Q235C al considerar el costo, la soldabilidad y la tenacidad en servicio. Las decisiones se aplican típicamente a componentes estructurales soldados, bastidores de máquinas y piezas expuestas a bajas temperaturas o a impactos.

La principal diferencia práctica entre Q235B y Q235C radica en el nivel de tenacidad al impacto requerido bajo condiciones de ensayo específicas: Q235C se clasifica para una mayor resistencia al impacto que Q235B y se suele seleccionar cuando se requiere una mayor tenacidad o un mejor rendimiento a bajas temperaturas. Químicamente, ambas calidades son muy similares; la diferencia reside principalmente en las pruebas y la cualificación (y, en ocasiones, en el control del proceso) para lograr dicha tenacidad.

1. Normas y designaciones

• Norma china: GB/T 700 — Aquí se define la familia Q235. Las subcategorías A, B, C, D y E indican requisitos de ensayo de impacto progresivamente más estrictos o diferentes temperaturas de ensayo y controles de proceso permitidos.
• Equivalentes internacionales/especificaciones relacionadas:
• ASTM/ASME: no existe un equivalente directo uno a uno, pero el Q235 se compara a menudo con el ASTM A36 (acero al carbono estructural) en cuanto a propiedades mecánicas y aplicaciones.
• EN (Europa): uso similar al de los aceros estructurales S235, pero existen diferencias en la composición y las pruebas.
• JIS (Japón): no existe una correspondencia directa uno a uno; el uso y la categorización difieren.
• Clasificación del material: Las variantes de Q235 son aceros estructurales al carbono (no inoxidables, no aleaciones de alta aleación, ni HSLA según las definiciones modernas estrictas). Se utilizan como acero estructural al carbono de uso general.

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento	Rango típico / comentario (familia Q235)
C (carbono)	≤ 0,22% (controla la resistencia y la soldabilidad)
Mn (manganeso)	≤ 1,40% (resistencia, templabilidad, desoxidación)
Si (silicio)	≤ 0,35% (desoxidante; efecto de fuerza menor)
P (fósforo)	≤ 0,035% (control de impurezas; afecta a la tenacidad)
S (azufre)	≤ 0,035% (control de impurezas; maquinabilidad)
Cr (cromo)	No especificado o trazas (normalmente ≤ 0,30% residual)
Ni (níquel)	No especificado o trazas (normalmente ≤ 0,30% residual)
Mo (molibdeno)	No especificado o trazable
V, Nb, Ti, B	La microaleación no es típica del Q235; generalmente está ausente o se presenta en niveles ínfimos.
N (nitrógeno)	Residual; controlado para prevenir la fragilización

Notas: Las aleaciones Q235B y Q235C comparten prácticamente los mismos límites de composición química según la norma GB/T 700; las principales diferencias radican en las pruebas de impacto y la calificación del proceso para garantizar la tenacidad. La presencia de elementos residuales menores o microaleaciones intencionales no es estándar en la aleación Q235, pero puede aparecer en variantes o productos patentados. Estrategia de aleación: La aleación Q235 se basa en una estrategia de bajo contenido de carbono que prioriza la soldabilidad y la conformabilidad sobre el aumento de resistencia derivado de la aleación. El bajo contenido de carbono mantiene un equivalente de carbono bajo, mejorando la soldabilidad y minimizando la templabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura: - Los aceros Q235 laminados en caliente suelen mostrar una microestructura de ferrita-perlita: una matriz ferrítica blanda con islas de perlita que controlan la resistencia. - El equilibrio entre ferrita y perlita y el tamaño del grano dependen del programa de laminación, la velocidad de enfriamiento y cualquier procesamiento termomecánico.

Respuesta al tratamiento térmico: Las calidades Q235 se suministran principalmente laminadas en caliente o normalizadas. No están diseñadas para un endurecimiento significativo mediante temple y revenido, ya que su composición química y dimensiones limitan su templabilidad. - La normalización puede refinar ligeramente el tamaño del grano y homogeneizar la microestructura, mejorando modestamente la tenacidad. - El temple y el revenido generalmente no se aplican al Q235 para la producción rutinaria porque el bajo contenido de carbono y la falta de elementos de aleación limitan la dureza alcanzable y pueden resultar antieconómicos; en cambio, se seleccionan aceros de mayor resistencia cuando se requieren propiedades de temple/revenido. - Algunas acerías pueden ofrecer variantes de procesamiento termomecánico controlado (TMCP) para mejorar la tenacidad y refinar la microestructura sin cambios químicos; estas rutas de proceso pueden proporcionar una tenacidad de clase Q235C sin cambiar la composición.

Comparación: Desde el punto de vista microestructural, el Q235C suele someterse a un control de proceso adicional o a temperaturas finales de laminación/enfriamiento más bajas para lograr una ferrita-perlita de grano más fino y un mejor rendimiento ante impactos en comparación con el Q235B estándar. Las fases base siguen siendo ferrita y perlita en ambos grados.

4. Propiedades mecánicas

Propiedad	Q235B (típico)	Q235C (típico)	Notas
Límite elástico (Rp0.2 / ReH)	≈ 235 MPa (límite elástico de diseño)	≈ 235 MPa	La designación “235” denota el nivel de rendimiento nominal mínimo.
Resistencia a la tracción	~370–500 MPa	~370–500 MPa	El rango de resistencia a la tracción depende del espesor y de las prácticas de laminación; es similar para ambos grados.
Alargamiento (A)	≥ ~20–26% (dependiendo del espesor)	≥ ~20–26%	Ductilidad comparable; el Q235C puede presentar una elongación ligeramente superior en algunos lotes de fábrica.
Resistencia al impacto (cualitativa)	Cumple con los requisitos de impacto de clase B	Cumple con los requisitos de impacto de clase C más estrictos	El Q235C está especificado y probado para una mayor energía de impacto a una temperatura determinada.
Dureza	~120–160 HB (típico, laminado en caliente)	~120–160 HB	Dureza similar; resultado de una química baja en carbono.

Interpretación: La resistencia (límite elástico/tracción) es prácticamente la misma: ambos aceros tienen un límite elástico nominal de 235 MPa. La diferencia mecánica práctica radica en la tenacidad al impacto bajo condiciones de ensayo específicas; el Q235C se fabrica con un perfil de tenacidad más exigente. - La ductilidad y la dureza se superponen significativamente; en muchos casos, el control del proceso y el espesor afectan más a los valores que la letra de subgrado.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de la familia Q235 es favorable debido a su bajo contenido de carbono y su bajo equivalente de carbono (EC). El uso de fórmulas de equivalente de carbono ayuda a evaluar el riesgo de fisuración en frío y los requisitos de precalentamiento.

Índices comunes de soldabilidad: - Equivalente de carbono del Instituto Internacional de Soldadura: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - PCM 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 para Q235B como para Q235C, $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ son típicamente bajos debido al limitado contenido de C y elementos de aleación, lo que indica una buena soldabilidad con metales de aporte convencionales y procedimientos estándar. El mayor requisito de tenacidad del Q235C no incrementa significativamente el contenido de carbono; sin embargo, los pasos del proceso empleados para garantizar la tenacidad (p. ej., grano más fino, reducción de inclusiones) pueden influir en la templabilidad local. En la práctica, los procedimientos de soldadura del Q235C son similares a los del Q235B, pero los ingenieros pueden aplicar controles de precalentamiento o entre pasadas ligeramente más conservadores al soldar secciones más gruesas o cuando se debe preservar la tenacidad al impacto en la ZAT. - Realice siempre la calificación de soldadura y tenga en cuenta el diseño de la junta, los consumibles de soldadura y las necesidades de tratamiento térmico posterior a la soldadura para estructuras críticas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Los aceros Q235 son aceros al carbono y no son resistentes a la corrosión como los aceros inoxidables. Requieren protección superficial para aplicaciones expuestas.
• Estrategias comunes de protección:
• Galvanizado en caliente para una protección atmosférica a largo plazo.
• Revestimientos orgánicos (pinturas, recubrimientos en polvo) para entornos arquitectónicos o templados.
• Aceite o recubrimientos temporales para protección a corto plazo durante el almacenamiento/transporte.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) no es aplicable al Q235 porque el PREN se utiliza para evaluar los aceros inoxidables austeníticos: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Para los miembros de la familia Q235, los controles de diseño adecuados son las tolerancias a la corrosión, las especificaciones del sistema de recubrimiento y los planes de inspección, en lugar de la composición química de la aleación.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformabilidad: Los aceros Q235 presentan una excelente conformabilidad y capacidad de doblado en frío debido a su bajo contenido de carbono y a la microestructura uniforme de ferrita-perlita. La recuperación elástica y el adelgazamiento siguen los patrones habituales de los aceros de bajo carbono; se aplican los procedimientos de plegado utilizados para el acero dulce.
• Maquinabilidad: El Q235 se comporta como los aceros dulces comunes; su maquinabilidad es moderada. Las versiones con mayor contenido de azufre (no estándar en el Q235) mejoran la resistencia a la rotura de viruta, pero pueden reducir la tenacidad.
• Corte/láser/plasma: Los procesos de corte y térmicos estándar se aplican fácilmente; las zonas afectadas por el calor se controlan con facilidad.
• Diferencias entre Q235B y Q235C: mínimas para el conformado y mecanizado. La microestructura más resistente de Q235C puede mejorar la resistencia a la fractura frágil durante las operaciones de conformado, especialmente a bajas temperaturas.

8. Aplicaciones típicas

Q235B — Usos típicos	Q235C — Usos típicos
Elementos estructurales generales (vigas, canales, placas) para edificios e ingeniería general	Elementos estructurales y componentes destinados a una mayor resistencia o a temperaturas más bajas (bastidores, chasis, componentes para climas fríos).
Bastidores de maquinaria fabricados, conjuntos soldados, tanques a temperatura ambiente	Estructuras soldadas con cargas de impacto previstas o donde las pruebas de calificación requieren mayor tenacidad.
Perfiles conformados en frío, tubos circulares soldados, fabricación en general	Componentes en los que el rendimiento ante impactos, probado en fábrica (nivel clase C), proporciona una garantía adicional para cargas dinámicas o de choque.
Equipos agrícolas, piezas de maquinaria no críticas	Material para contratistas que especifican madera sometida a pruebas de impacto para una mayor resistencia al servicio.

Justificación de la selección: - Elija Q235B para aplicaciones estructurales estándar donde el rendimiento a temperatura ambiente, la facilidad de abastecimiento y la rentabilidad sean prioridades. - Elija Q235C para artículos que deban demostrar una mayor energía de impacto o que probablemente experimenten cargas dinámicas o condiciones de temperatura más bajas que se acerquen a los límites de prueba de especificación.

9. Costo y disponibilidad

• El Q235B es la subcategoría más común y ampliamente disponible; generalmente es la opción de menor costo dentro de la familia Q235 porque se produce según la práctica estándar de laminado en caliente sin calificación adicional de tenacidad.
• El Q235C puede tener una prima modesta que refleje los controles de proceso, las pruebas o los criterios de selección adicionales que requieren las fábricas para cumplir con los requisitos de energía de impacto más elevados.
• Disponibilidad por formato: ambas calidades están ampliamente disponibles en forma de placas laminadas en caliente, bobinas, perfiles estructurales y tubos soldables. Especificar Q235C puede conllevar plazos de entrega más largos si las acerías deben realizar ensayos de impacto adicionales o aplicar tratamientos termomecánicos específicos.

10. Resumen y recomendación

Criterio	Q235B	Q235C
Soldabilidad	Excelente (baja CE)	Excelente (baja CE); procedimientos similares; puede requerir un control cuidadoso de la ZAT en soldaduras críticas.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	tenacidad estructural estándar	Mayor resistencia al impacto en condiciones especificadas (mayor garantía contra la fractura frágil).
Costo	Más bajo / más económico	Ligeramente superior (prima por pruebas/procesamiento)

Recomendación: - Elija Q235B si necesita un acero estructural rentable y ampliamente disponible para componentes soldados y conformados a temperatura ambiente donde el rendimiento de impacto estándar sea adecuado. - Elija Q235C si la pieza estará expuesta a cargas de impacto, temperaturas de servicio más bajas o certificación de impacto requerida por contrato; especifique Q235C cuando sea importante una mayor tenacidad garantizada, incluso si la composición química permanece esencialmente igual.

Nota final: Para estructuras críticas, revise siempre el certificado completo de ensayo de fábrica, especifique la temperatura y la energía requeridas para el ensayo de impacto y confirme las cualificaciones del procedimiento de soldadura y la inspección posterior a la fabricación para garantizar que el material entregado cumpla con los requisitos del proyecto.