QP980-CR frente a QP980-HDG: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

QP980-CR y QP980-HDG son dos presentaciones del mismo acero de alta resistencia con tratamiento térmico y de separación (Q&P), desarrollado para aplicaciones estructurales en la industria automotriz y otras estructuras de alto rendimiento. Al elegir entre una bobina sin recubrimiento laminada en frío (CR) y una bobina galvanizada en caliente (HDG) del mismo nivel de resistencia, los ingenieros y especialistas en compras suelen sopesar las ventajas y desventajas de la protección contra la corrosión, el estado de la superficie y los requisitos de procesamiento posteriores. Entre los factores que se deben considerar se incluyen: si la resistencia a la corrosión debe proporcionarse mediante un recubrimiento de zinc integral o mediante tratamientos superficiales separados, y si la presencia del recubrimiento afectará la soldadura, la conformabilidad y la adherencia de la pintura durante el ensamblaje.

La principal diferencia práctica entre ambos aceros radica en la protección superficial: el QP980-CR se suministra como acero laminado en frío sin recubrimiento (sin recubrimiento de sacrificio aplicado en fábrica), mientras que el QP980-HDG se entrega con un recubrimiento continuo de zinc (o Zn-Fe) por inmersión en caliente para su protección contra la corrosión. Debido a que la composición química base y el proceso de laminación en caliente son similares, muchas de sus características mecánicas son comparables; sin embargo, el estado del recubrimiento determina las diferencias en el comportamiento frente a la corrosión, el manejo previo y posterior al procesamiento, y algunas consideraciones de fabricación.

1. Normas y designaciones

• Sistemas estándar comunes en los que aparecen los aceros tipo QP:
• GB (China): QP980 se utiliza en las normas nacionales y especificaciones del fabricante.
• EN (Europa): Los aceros equivalentes se suelen denominar aceros avanzados de alta resistencia (AHSS), no un grado EN único.
• JIS (Japón): Existen conceptos similares (aceros Q&P), pero la designación exacta QP980 puede variar según el fabricante.
• ASTM/ASME: No existe un grado ASTM único; los aceros QP se suministran según las especificaciones del fabricante/automotriz y los certificados de prueba.
• Clasificación: La familia QP980 es un acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA) / acero avanzado de alta resistencia (AHSS) producido mediante metalurgia de temple y partición. No es un acero inoxidable, para herramientas ni de alta aleación; su composición química base es de bajo carbono y presenta microaleación/aleación controlada.

Nota: Los formatos de designación exactos (CR = laminado en frío, HDG = galvanizado en caliente) reflejan la forma/recubrimiento del producto en lugar de un grado metalúrgico separado.

2. Composición química y estrategia de aleación

La familia QP980 se centra en una química optimizada para el proceso Q&P: bajo contenido de carbono para facilitar la soldabilidad y la recuperación de la ductilidad, contenido controlado de Mn y Si para mejorar la templabilidad y el comportamiento de partición, y microaleación (p. ej., Nb, Ti, V) en algunas variantes para refinar el tamaño de grano y proporcionar fortalecimiento por precipitación. Los problemas de recubrimiento (para HDG) pueden imponer límites adicionales al contenido de Si y P para garantizar un buen comportamiento de galvanización.

Elemento	Función típica / notas
do	De baja a moderada; equilibra la resistencia y la ductilidad y controla la fracción de martensita después del tratamiento térmico y de compactación.
Minnesota	Estabilizador principal de la austenita y ayuda para la templabilidad; también contribuye al fortalecimiento por solución sólida.
Si	Promueve la partición del carbono durante el proceso Q&P; puede afectar la galvanización (un alto contenido de Si puede producir un recubrimiento deficiente).
PAG	Normalmente se minimizan; valores más altos pueden empeorar la corrosión y la calidad del galvanizado.
S	Se mantuvo bajo para mayor resistencia y calidad de la superficie.
Cr, Ni, Mo	Puede estar presente en pequeñas cantidades en algunas recetas para ajustar la templabilidad y el revenido; no son elementos de aleación primarios.
V, Nb, Ti	Adiciones de microaleación para el refinamiento del grano y el fortalecimiento por precipitación; influyen en las ventanas de procesamiento.
B	Cuando se utiliza en niveles de ppm, mejora la endurecimiento.
norte	Controlado; interactúa con Ti/Nb para el control de la precipitación.

Nota: Las fracciones de masa específicas varían según el productor y las especificaciones del producto. En el caso de productos galvanizados en caliente (HDG), los fabricantes de acero suelen controlar el equivalente de silicio (Si + 2,5P) u otros parámetros para garantizar una formación uniforme del recubrimiento de zinc.

Cómo afecta la aleación al comportamiento: - Resistencia y templabilidad: El Mn, los elementos de microaleación y los bajos niveles de Cr/Ni/Mo aumentan la templabilidad y la capacidad de formar martensita durante el proceso Q&P, elevando la resistencia a la tracción máxima (UTS). - Separación y ductilidad: El Si se utiliza para retardar la formación de carburos y favorecer la separación del carbono hacia la austenita retenida, mejorando el endurecimiento por deformación y la ductilidad. - Compatibilidad con la corrosión y el recubrimiento: el P y el Si deben estar equilibrados para evitar capas intermetálicas de galvanización adversas; el estado de la superficie es importante para la adherencia de la pintura.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Los aceros QP980 se producen generalmente mediante un proceso Q&P (líneas de recocido continuo en el caso de bobinas laminadas en frío, con una etapa de galvanizado opcional para aceros galvanizados en caliente), lo que da como resultado una microestructura mixta compuesta por martensita revenida, martensita fresca y austenita retenida estabilizada por la partición de carbono. Etapas clave del proceso y sus efectos microestructurales:

• Recocido intercrítico y temple: Transforma parcialmente la austenita en martensita; el grado controla la fracción de martensita.
• Retención por partición: El carbono se transfiere de la martensita a la austenita restante, estabilizando la austenita retenida y mejorando la ductilidad/endurecimiento por deformación.
• Enfriamiento y enrollado: La microestructura final es una distribución fina de matriz martensítica con islas o películas de austenita retenida.

Efecto de las rutas de procesamiento: - Laminado en frío (QP980-CR): Normalmente se realiza en líneas de recocido continuo con un control preciso de la temperatura para Q&P; produce la microestructura deseada con reacciones superficiales adicionales limitadas. - Galvanizado en caliente (QP980-HDG): Normalmente requiere galvanizado en línea después del recocido (galvanizado o HDG), lo que puede alterar ligeramente la historia térmica de la superficie y puede producir intermetálicos delgados de hierro-zinc; estas reacciones superficiales no cambian fundamentalmente la microestructura global de Q&P, pero pueden afectar la descarburación superficial o la química interfacial.

Tratamientos térmicos alternativos: - El temple y revenido completo (Q&T) produce una microestructura martensítica y revenida más uniforme, a menudo con mayor tenacidad después del revenido pero con un comportamiento de elongación diferente; el procesamiento QP se centra específicamente en la austenita retenida para mejorar la ductilidad a resistencias muy altas. - El procesamiento de control termomecánico (TMCP) se puede aplicar antes del Q&P en productos de placas para refinar los granos e influir en el fortalecimiento por precipitación.

4. Propiedades mecánicas

La denominación QP980 se debe a un nivel de resistencia a la tracción mínimo aproximado de 980 MPa; las propiedades mecánicas exactas garantizadas dependen del proveedor y del proceso (y de si el producto es laminado en frío o galvanizado en caliente). La presencia de un recubrimiento de zinc no modifica sustancialmente la resistencia a la tracción global, pero puede influir en las propiedades sensibles a la superficie (por ejemplo, puntos de inicio de fatiga, comportamiento a la flexión).

Propiedad	QP980-CR (laminado en frío desnudo)	QP980-HDG (galvanizado en caliente)
Resistencia a la tracción (UTS)	Diseñado para ≈ 980 MPa (según la designación de grado)	Diseñado para ≈ 980 MPa (el recubrimiento no modifica la resistencia a la tracción).
Límite elástico (YS)	Alto (depende del temple y la fracción de martensita)	Similar a la CR en masa; el tratamiento superficial no altera sustancialmente el límite elástico.
Alargamiento	Comportamiento moderado pero limitado en comparación con los aceros dulces (comportamiento típico de los aceros AHSS).	Alargamiento volumétrico comparable; el recubrimiento puede influir en la capacidad de flexión y la susceptibilidad al agrietamiento de los bordes.
Tenacidad al impacto	Dependiendo del procesamiento y el espesor, Q&P busca mantener una tenacidad razonable a alta resistencia.	De forma similar a la corrosión en el núcleo, los compuestos intermetálicos superficiales pueden afectar al comportamiento ante muescas en los bordes recubiertos.
Dureza	Alta (matriz martensítica)	Misma dureza volumétrica; dureza superficial influenciada por intermetálicos de Zn en la interfaz

Explicación: La alta resistencia del QP980 se debe a una fracción controlada de martensita, además de austenita retenida rica en carbono. La ductilidad y la tenacidad mejoran con respecto a los aceros puramente martensíticos gracias a la estabilidad de la austenita retenida y a mecanismos similares a la plasticidad inducida por transformación (TRIP). El estado del recubrimiento (laminado en frío frente a galvanizado en caliente) no altera estos mecanismos globales, pero puede afectar la iniciación de la fractura superficial y la deformación localizada durante el conformado.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de los aceros QP980 depende de la química base (especialmente del equivalente de carbono y la templabilidad) y del estado de la superficie (presencia de zinc).

Fórmulas de evaluación comunes: - Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (más conservador para la sensibilidad al agrietamiento de la ZAT): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación (cualitativa): En los aceros QP, el contenido de carbono base se mantiene bajo para limitar la corrosión bajo tensión y facilitar la soldabilidad. Sin embargo, el manganeso y la microaleación pueden aumentar la templabilidad, incrementando el riesgo de formación de una zona afectada por el calor martensítica dura y de fisuración en frío inducida por hidrógeno si no se controlan adecuadamente. - En el caso de materiales galvanizados en caliente (HDG), el recubrimiento de zinc introduce riesgos adicionales de soldadura: el Zn hierve a temperaturas de soldadura, lo que provoca porosidad, mayor salpicadura y humos tóxicos; el zinc en la raíz de la soldadura puede promover la absorción de hidrógeno a menos que se eliminen los recubrimientos o se utilicen procedimientos de soldadura adecuados (precalentamiento, entrada de calor controlada, gas de respaldo, selección de consumibles). - Orientación práctica: eliminar el revestimiento en las juntas a tope siempre que sea posible, utilizar temperaturas controladas de precalentamiento y entre pasadas para secciones gruesas o alto CE, emplear consumibles de bajo hidrógeno y validar los procedimientos con pruebas de calificación de procedimientos de soldadura.

6. Corrosión y protección de superficies

• QP980-CR (sin recubrimiento): Requiere protección anticorrosiva externa para la mayoría de las aplicaciones expuestas; lo habitual son sistemas de pintura, protección catódica o recubrimientos posteriores. El acabado superficial laminado en frío sin recubrimiento proporciona un sustrato limpio para la electrodeposición y la pintura, pero requiere tratamiento previo.
• QP980-HDG (galvanizado en caliente): Proporciona protección galvánica (de sacrificio) mediante una capa continua de zinc; en muchos entornos, el galvanizado en caliente prolonga significativamente la vida útil sin necesidad de pintarlo inmediatamente. El galvanizado en caliente puede suministrarse como zinc puro (galvanizado) o galvanizado recocido (intermetálico Zn-Fe), lo que mejora la adherencia de la pintura.

Cuando se aplican índices de acero inoxidable: - PREN no se aplica a los grados QP980 porque no son aceros inoxidables. Para referencia: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ — Esta métrica se utiliza únicamente para aleaciones inoxidables austeníticas y no es relevante para los aceros al carbono/HSLA.

Consideraciones sobre el recubrimiento: - En el caso del galvanizado en caliente (HDG), la masa de recubrimiento (g/m² por lado) y el control del proceso de galvanizado afectan la durabilidad; las superficies galvanizadas se utilizan a menudo cuando se requiere pintura posterior porque la superficie rica en hierro promueve la adherencia.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado y doblado: Los aceros QP980 presentan menor conformabilidad que los aceros de menor resistencia; la austenita retenida y el efecto TRIP mejoran la conformabilidad local, pero la recuperación elástica y el agrietamiento de los bordes son problemas a tener en cuenta. Los recubrimientos galvanizados en caliente pueden agrietarse o descascararse en radios de curvatura reducidos; es necesario optimizar los radios de las herramientas, la lubricación y los parámetros del proceso.
• Corte y punzonado: Las microestructuras de alta resistencia aumentan el desgaste de las herramientas y pueden requerir herramientas endurecidas. El material recubierto (galvanizado en caliente) puede generar acumulación de material en las herramientas debido a la transferencia de zinc; el uso de recubrimientos para herramientas o la selección del lubricante adecuado ayudan a prevenirlo.
• Mecanizado: La maquinabilidad en masa es similar entre CR y HDG, pero el recubrimiento de zinc genera humos blancos de óxido de zinc cuando se mecaniza a alta temperatura y puede afectar la formación de virutas.
• Preparación de la superficie: Para pintar o pegar con adhesivo, los sustratos galvanizados pueden necesitar fosfatado u otros pretratamientos para lograr la adhesión especificada.

8. Aplicaciones típicas

QP980-CR (sin carcasa)	QP980-HDG (galvanizado)
Componentes estructurales de automóviles en los que la protección anticorrosión final la aplica el fabricante de equipo original (recubrimiento electroforético, pintura) y se requiere un control estricto del acabado superficial (por ejemplo, miembros estructurales internos, componentes de absorción de energía).	Paneles exteriores de la carrocería y piezas estructurales de automóviles donde el galvanizado aplicado en fábrica reduce el riesgo de corrosión y es posible pintar posteriormente (galvanizado para una óptima adherencia de la pintura).
Piezas estructurales de alta resistencia en entornos no corrosivos donde el recubrimiento interferiría con la unión o el ensamblaje	Componentes de infraestructura expuestos a la atmósfera donde se prefiere la protección galvánica al mantenimiento frecuente
Componentes que requieren metrología superficial precisa (mecanizado previo al montaje) antes del recubrimiento	Perfiles conformados en frío, cajas eléctricas y aparatos que requieren una resistencia superior a la corrosión atmosférica sin necesidad de pintura adicional.

Justificación de la selección: - Elija CR cuando el flujo de fabricación incluya líneas de pintura controladas, cuando el recubrimiento interfiera con los procesos de unión posteriores o cuando la limpieza de la superficie sea esencial. - Elija HDG cuando se requiera una protección anticorrosión prolongada desde el primer uso o cuando minimizar los pasos de recubrimiento posteriores sea una prioridad.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El acero QP980-HDG suele ser más caro por tonelada que el QP980-CR debido al proceso adicional de galvanizado y a los materiales (zinc). Sin embargo, el coste total del ciclo de vida puede ser menor para el acero galvanizado en caliente (HDG) cuando la protección contra la corrosión evita futuros recubrimientos o sustituciones.
• Disponibilidad: Ambos formatos de producto son comunes en el mercado de bobinas para la industria automotriz y en acerías especializadas. La disponibilidad del galvanizado en caliente (HDG) depende de las líneas de galvanizado continuo regionales y del gramaje de recubrimiento especificado por el comprador; los plazos de entrega para el HDG pueden ser mayores que para el laminado en frío (CR) debido a los pasos adicionales del proceso y los plazos de recubrimiento.

10. Resumen y recomendación

Atributo	QP980-CR	QP980-HDG
Soldabilidad	Generalmente funciona bien con las prácticas de soldadura adecuadas; evita problemas de soldadura relacionados con el zinc.	Requiere procedimientos y precauciones adicionales de soldadura debido al zinc (humos, porosidad); retire el recubrimiento en la unión cuando sea posible.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Alta resistencia con austenita retenida diseñada para una mayor ductilidad	Resistencia y tenacidad volumétricas equivalentes; el estado de la superficie puede afectar el comportamiento local ante fatiga/entallas.
Costo	Menor coste inicial de materiales; requiere protección anticorrosión independiente.	Mayor costo inicial; reduce los costos posteriores de recubrimiento o mantenimiento.

Recomendación: - Elija QP980-CR si: su proceso de fabricación depende de superficies limpias y sin recubrimiento para un conformado preciso, los pasos de recubrimiento y unión se realizarán en líneas de pintura/recubrimiento electroforético controladas, o si las operaciones de soldadura no pueden adaptarse a problemas relacionados con el zinc. - Elija QP980-HDG si: necesita protección contra la corrosión atmosférica incorporada para reducir los costos totales del ciclo de vida, desea un producto que tolere el almacenamiento o la exposición al aire libre antes del acabado, o requiere superficies galvanizadas para una mejor adherencia de la pintura con menos pasos de pretratamiento.

Nota final: El acero QP980 en sus versiones laminada en frío (CR) y galvanizada en caliente (HDG) comparte la misma metalurgia subyacente de laminación en frío y pulido (Q&P) y ofrece un rendimiento mecánico comparable. La decisión entre ambas depende principalmente de los requisitos de protección superficial, las limitaciones de unión/procesamiento posteriores y el coste total de propiedad. Solicite siempre los certificados de ensayo de fábrica y realice la cualificación específica del proceso (conformado, soldadura, pintura) en la bobina/lote exacto para confirmar el cumplimiento de los requisitos funcionales y de montaje.