QP980 vs QP1180 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros QP980 y QP1180 pertenecen a la familia de aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) y se producen mediante temple y partición (Q&P) o procesos termomecánicos y de tratamiento térmico controlados similares. Se suelen considerar conjuntamente en el diseño automotriz y estructural, ya que ambos ofrecen una alta resistencia a la tracción, manteniendo al mismo tiempo la mayor ductilidad y tenacidad posible. Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen sopesar las ventajas y desventajas de la resistencia, la ductilidad/tenacidad, la conformabilidad, la soldabilidad y el coste al elegir entre estos grados.

La principal diferencia técnica entre ambos aceros radica en su resistencia a la tracción objetivo y el equilibrio metalúrgico empleado para alcanzarla: el QP1180 busca una resistencia a la tracción máxima considerablemente superior a la del QP980; por lo tanto, la aleación, el control de la microestructura y el rango de tratamiento térmico se ajustan para optimizar la ductilidad y la facilidad de procesamiento, con el fin de lograr la mayor resistencia. Dado que ambos son aceros de alta resistencia (AHSS) producidos mediante un proceso de temple y partición, se comparan habitualmente para componentes de resistencia al impacto, refuerzos estructurales y aplicaciones de alta resistencia laminadas en frío o en caliente.

1. Normas y designaciones

• Contextos industriales comunes: especificaciones automotrices de fabricantes de equipos originales (OEM), hojas de datos de productos de fábricas y normas regionales; las designaciones específicas ASTM/ASME, EN, JIS o GB no están estandarizadas universalmente para los grados QP patentados; muchas fábricas lanzan láminas comerciales bajo sus propios nombres de producto.
• Clasificación: tanto el QP980 como el QP1180 son aceros de alta resistencia y baja aleación (AHSS) producidos mediante temple y partición o tratamientos térmicos similares. No son aceros inoxidables, aceros para herramientas ni aceros al carbono convencionales en sentido estricto; pertenecen a la categoría HSLA/AHSS.
• Formas típicas del producto: bobinas laminadas en frío, bobinas laminadas en caliente seguidas de reducción en frío y variantes endurecidas por prensado, según el proveedor y el proceso.

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se presenta una descripción general de los elementos de aleación y sus usos habituales en los aceros comerciales QP980 y QP1180. La composición exacta es información confidencial y varía según la fábrica; consulte el certificado químico del proveedor para obtener los valores exactos.

Elemento	Presencia/función típica en QP980 y QP1180
do	Un contenido de carbono bajo o moderado permite obtener resistencia martensítica evitando una fragilidad excesiva. Los grados de mayor resistencia tienden a tener un contenido de carbono ligeramente superior.
Minnesota	Moderado (estabilizador primario de austenita y contribuyente a la resistencia; aumenta la templabilidad).
Si	De bajo a moderado; se utiliza para retardar la formación de carburos durante la partición y para aumentar la estabilidad de la austenita retenida en aleaciones Q&P.
PAG	Se mantiene bajo; impureza que puede fragilizar los límites de grano.
S	Se mantiene muy bajo; las inclusiones de sulfuro degradan la tenacidad y la conformabilidad.
Cr	Suele estar presente en pequeñas cantidades para aumentar la templabilidad y la resistencia al revenido en grados de mayor resistencia.
Ni	Generalmente bajo o ausente; se utiliza solo en ciertas composiciones químicas para lograr mayor resistencia.
Mes	En variantes de mayor resistencia, se pueden utilizar pequeñas adiciones para mejorar la templabilidad y la resistencia al revenido.
V, Nb, Ti	Elementos de microaleación (ppm a pequeños %) utilizados para controlar el tamaño del grano, el fortalecimiento por precipitación y la recristalización durante el procesamiento en caliente/frío.
B	Adiciones muy pequeñas (ppm) pueden aumentar la endurebilidad cuando sea necesario.
norte	Controlado; influye en la precipitación y la estabilidad de la austenita retenida (nitrógeno en combinación con otros elementos).

Cómo afecta la aleación al rendimiento Resistencia/templabilidad: El Mn, Cr, Mo y los elementos de microaleación aumentan la templabilidad y permiten mayores fracciones de martensita a velocidades de enfriamiento prácticas. El C aumenta la resistencia de la martensita, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad. - Estabilidad de la austenita retenida: la partición controlada de Si y C estabiliza la austenita retenida, mejorando la ductilidad a través del efecto TRIP (plasticidad inducida por transformación) en algunas variantes Q&P. - Tenacidad y conformabilidad: la minimización de P y S, la microaleación controlada para un control de grano fino y el contenido equilibrado de C son necesarios para mantener la energía de impacto y la conformabilidad por estiramiento.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

microestructuras típicas El proceso Q&P produce una microestructura compuesta por martensita (porción templada), martensita revenida o bainita (según la partición) y una fracción controlada de austenita retenida. La austenita retenida puede presentar una morfología laminar o en bloques, dependiendo del proceso. - QP980: la microestructura objetivo favorece una mayor fracción de martensita templada más austenita retenida estabilizada para preservar la ductilidad al tiempo que proporciona una resistencia a la tracción de ~980 MPa. - QP1180: requiere una mayor fracción de volumen de martensita dura y/o una matriz martensítica más fuerte con menos austenita retenida; en consecuencia, la microestructura es más dura y menos dúctil en promedio.

Rutas de tratamiento térmico y procesamiento - Enfriamiento y partición (Q&P): enfriamiento parcial para formar martensita, luego un paso de partición a temperatura elevada para permitir que el carbono migre de la martensita a la austenita no transformada, estabilizando la austenita retenida. - Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): laminación y enfriamiento controlado para refinar los granos y producir las fracciones de fase deseadas. - Las estrategias de temple y revenido o de enfriamiento acelerado pueden lograr resistencias altas similares, pero con diferente estabilidad y tenacidad de la austenita retenida. - Implicación práctica: el QP1180 normalmente requiere un control más estricto de la profundidad de enfriamiento, la temperatura/tiempo de partición y la aleación para lograr propiedades reproducibles; el QP980 tolera un margen de procesamiento ligeramente más amplio.

4. Propiedades mecánicas

Comportamiento mecánico representativo: los valores absolutos varían según el proveedor y el proceso. Las denominaciones de los grados indican nominalmente la resistencia a la tracción máxima objetivo.

Propiedad	QP980	QP1180
Resistencia nominal a la tracción (MPa)	~980 (objetivo nominal)	~1180 (objetivo nominal)
Fuerza de fluencia	Elevado; depende del temple y la reducción en frío; generalmente inferior a la resistencia a la tracción, pero sustancial.	Superior a QP980 para un procesamiento similar; más cercano a la meseta de tracción.
alargamiento total	Superior a QP1180 (mejor margen de ductilidad)	Inferior a QP980 (alargamiento reducido en la fractura)
resistencia al impacto	Generalmente mejor que QP1180 en espesores comparables.	Menor tenacidad relativa debido a una mayor fracción de martensita y una matriz más dura.
Dureza	Inferior a QP1180 (para tratamientos comparables)	Mayor dureza general para cumplir con el objetivo de resistencia

Explicación El acero QP1180 es más resistente, pero tiende a sacrificar ductilidad y tenacidad al impacto en comparación con el QP980, ya que para lograr una mayor resistencia se requiere una mayor fracción o resistencia de martensita y/o un mayor contenido de carbono y aleación. El QP980 equilibra la resistencia con una mayor retención de austenita y un tratamiento térmico para preservar la conformabilidad y la absorción de energía durante su vida útil.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del equivalente de carbono, la templabilidad y la microaleación. Dos índices empíricos comunes:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación (cualitativa) La mayor resistencia nominal y templabilidad del QP1180 generalmente elevan los índices de equivalencia de carbono, lo que aumenta la susceptibilidad a la formación de martensita en la zona afectada por el calor (ZAC) y el riesgo de fisuración en frío. Esto conlleva la necesidad de precalentamiento, temperaturas controladas entre pasadas y, en algunos casos, tratamiento térmico posterior a la soldadura. - El acero QP980 generalmente presenta un mejor rendimiento en estado de soldadura y menores requisitos de precalentamiento/postcalentamiento que el QP1180, pero aún así requiere buenas prácticas de soldadura (consumibles de bajo hidrógeno, diseño de juntas adecuado). - La microaleación (Nb, V, Ti) y las adiciones de boro pueden aumentar la templabilidad localizada; estos aspectos deben tenerse en cuenta al planificar los procedimientos de soldadura.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el QP980 ni el QP1180 son inoxidables; ninguno ofrece una resistencia intrínseca a la corrosión superior a la de los aceros al carbono de baja aleación. Para servicio a la intemperie, se requiere protección superficial.
• Protecciones comunes: galvanizado en caliente, electrogalvanizado (para bobinas laminadas en frío), recubrimientos orgánicos (p. ej., imprimaciones y pinturas electroforéticas) y recubrimientos de conversión. La elección depende del entorno y de las operaciones de conformado (p. ej., galvanizado antes o después del conformado).
• Los índices de acero inoxidable, como el PREN, no son aplicables porque el Cr y el Mo no están presentes en el acero inoxidable. Para mayor claridad: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice solo es relevante si la aleación fuera inoxidable; los aceros QP no lo son.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte y mecanizado: una mayor resistencia implica un mayor desgaste de la herramienta. El acero QP1180 desgastará más las herramientas que el QP980; será necesario ajustar los parámetros de mecanizado y, para el mecanizado de alto volumen, podría requerirse el uso de herramientas de carburo.
• Conformado y estampado: El QP980 ofrece un rango de conformado más amplio y una mejor previsibilidad de la recuperación elástica gracias a su mayor ductilidad. El QP1180 requiere un control más estricto de las cargas de conformado y la lubricación, y puede imponer límites en los radios de curvatura y las profundidades de embutición.
• Capacidad de estiramiento y conformabilidad local: generalmente mejor para QP980; QP1180 se puede utilizar donde las demandas de conformabilidad localizada son bajas y la geometría de la pieza es compatible con la elongación limitada del material.
• Acabado superficial y recorte: el riesgo de formación de rebabas y agrietamiento de los bordes aumenta con QP1180; se deben revisar las tolerancias de recorte y el control del proceso.

8. Aplicaciones típicas

QP980 (usos típicos)	QP1180 (usos típicos)
Componentes estructurales de la carrocería que requieren un equilibrio entre resistencia y ductilidad: travesaños, largueros laterales, refuerzos del pilar B donde la absorción de energía y la conformabilidad son importantes.	Refuerzos de alta resistencia y componentes críticos en caso de colisión, donde el calibre mínimo y la resistencia máxima son factores primordiales: vigas de intrusión, soportes de refuerzo y piezas en bruto a medida para alta resistencia localizada.
Paneles conformados por prensado con una complejidad de estampado moderada	En las piezas donde la deformación severa es limitada y el diseño prioriza el ahorro de peso sobre la complejidad de conformado, se prioriza la reducción de peso.
Aplicaciones donde las ventajas y desventajas de la soldadura frente al estampado favorecen una soldabilidad más sencilla y una mayor resistencia.	Elementos de alta resistencia de calibre delgado donde se requiere un rendimiento de sección máximo y se puede justificar el costo/procesamiento

Justificación de la selección - Elija QP980 cuando necesite un material resistente pero más tolerante para conformar, unir y absorber energía. - Elija QP1180 cuando el diseño del componente y la resistencia a los impactos requieran la mayor resistencia a la tracción posible y cuando los procesos de conformado/unión se adapten al grado.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El QP1180 es generalmente más caro por kg o por m2 que el QP980 debido a los márgenes de procesamiento más ajustados, la mayor complejidad de aleación o procesamiento y los controles de calidad adicionales necesarios para cumplir con la especificación de mayor resistencia.
• Disponibilidad: El acero QP980 suele estar más disponible en una variedad de formatos (laminado en frío, laminado en caliente, galvanizado) debido a que ofrece un equilibrio de propiedades comúnmente especificado. El acero QP1180 puede producirse en formatos más limitados o en lotes controlados para fabricantes de equipos originales (OEM); los plazos de entrega pueden ser más largos y las cantidades mínimas de pedido más elevadas.
• Nota de compras: verifique siempre el formato (bobina, lámina, espesor, tratamiento superficial) y el proceso de fabricación; estos factores influyen considerablemente en el costo y el tiempo de entrega.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa)

Atributo	QP980	QP1180
soldabilidad	Mejor (menor CE, control de la ZAP más sencillo)	Más exigente (mayor CE/endurecimiento)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Fuerte, con mejor ductilidad y tenacidad.	Mayor resistencia con menor ductilidad/tenacidad
Costo	Más bajo	Más alto

Recomendaciones - Elija QP980 si: - El diseño requiere un material fuerte pero más moldeable y resistente para componentes que se someten a un estampado o deformación significativos, o que requieren procedimientos de soldadura más sencillos. - Usted prioriza la robustez de la fabricación y la rentabilidad en una gama más amplia de formas de producto (galvanizado, laminado en frío). - Elija QP1180 si: - La reducción de peso o la máxima resistencia estructural local es el requisito primordial (por ejemplo, vigas de choque o refuerzos de calibre delgado) y el plan de fabricación puede adaptarse a controles más estrictos de conformado, soldadura e inspección. - El diseño tolera una menor elongación general y exige la mayor resistencia a la tracción práctica de un acero AHSS de tipo Q&P.

Nota práctica final Para cualquier decisión crítica de diseño o adquisición, solicite siempre los certificados de fábrica y la documentación del proceso (fotografías de la microestructura, ensayos mecánicos a escala de pieza, pruebas de soldabilidad) y realice análisis de conformado, unión y resistencia a impactos en las bobinas/láminas suministradas. La familia Q&P ofrece excelentes combinaciones de propiedades, pero el logro del rendimiento objetivo en servicio depende tanto del control del proceso previo y del método de fabricación posterior como de las etiquetas de grado nominal.