S275 vs S355 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros estructurales S275 y S355 son dos aceros europeos de uso común, especificados en la norma EN 10025. Al elegir entre ellos, los ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción suelen sopesar las ventajas e inconvenientes del coste, la resistencia, la soldabilidad y las exigencias de fabricación. Entre los factores típicos a considerar se incluyen: minimizar el peso manteniendo los márgenes de seguridad (priorizando una mayor resistencia), equilibrar la facilidad de fabricación y el riesgo de soldadura (priorizando un menor contenido de carbono) y gestionar el coste y la disponibilidad de los componentes.

La principal diferencia técnica radica en que el acero S355 tiene una resistencia a la fluencia mínima superior a la del S275, y muchas subcalidades del S355 incorporan microaleación o requisitos de tenacidad más estrictos, lo que influye en su procesamiento y selección. Dado que ambos son aceros estructurales de baja aleación/HSLA con ventanas químicas similares, se comparan habitualmente para vigas, placas, perfiles y estructuras soldadas donde se requiere un equilibrio entre rendimiento estructural, tenacidad y coste.

1. Normas y designaciones

• EN: Familia EN 10025 — S275 y S355 son grados de acero estructural europeos (por ejemplo, S275JR, S355J0, S355J2).
• ASTM/ASME: No existe un equivalente directo uno a uno de ASTM; funciones similares las cumplen los grados ASTM A36 (menor resistencia) o ASTM A572 (mayor resistencia y baja aleación).
• JIS: Las normas japonesas no se corresponden directamente, pero tienen aceros dulces/estructurales con propiedades similares.
• GB (China): Los grados de acero estructural GB/T tienen clases comparables; consulte los certificados de materiales específicos en lugar de asumir equivalencia.
• Clasificación: Tanto el S275 como el S355 se consideran aceros estructurales de carbono-manganeso dentro de la familia HSLA (alta resistencia y baja aleación) cuando se microalean; no son aceros inoxidables, para herramientas ni de alta aleación.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los rangos de composición típicos para los grados S275 y S355 de uso común. Estos rangos son indicativos; los límites químicos exactos dependen del subgrado EN 10025 específico y de la certificación del fabricante. Siempre verifique los certificados de fábrica para los cálculos de diseño.

Elemento	S275 típico (en peso %)	S355 típico (en peso %)
C (Carbono)	0,10 – 0,20	0,12 – 0,22
Mn (manganeso)	0,60 – 1,50	0,60 – 1,70
Si (silicio)	≤ 0,55 (normalmente 0,10–0,35)	≤ 0,55 (normalmente 0,10–0,35)
P (Fósforo)	≤ 0,035 (máximo especificado)	≤ 0,035 (máximo especificado)
S (Azufre)	≤ 0,035 (máximo especificado)	≤ 0,035 (máximo especificado)
Cr (Cromo)	rastro – no especificado	rastro – a veces presente
Ni (níquel)	rastro – no especificado	rastro – a veces presente
Mo (molibdeno)	rastro si lo hay	rastro si lo hay
V (vanadio)	Por lo general, ninguna; algunas aleaciones de microaleaciones contienen V	Puede contener V en variantes de microaleaciones
Nb (niobio/cb)	generalmente ninguno	a menudo presente en cantidades controladas para algunas variantes de S355
Ti (titanio)	Opcionalmente presente como desoxidante	opcionalmente presente en material microaleado
B (Boro)	normalmente no se utiliza	raramente se utiliza en grados estructurales
N (Nitrógeno)	bajo, controlado	bajo, controlado

Cómo influye la aleación en el comportamiento: El carbono y el manganeso controlan principalmente la resistencia base y la templabilidad; un mayor contenido de C y Mn aumenta la resistencia pero reduce la soldabilidad y la conformabilidad. - El silicio y pequeñas adiciones de Cr, Ni, Mo pueden aumentar ligeramente la resistencia y la templabilidad. - Los elementos de microaleación (Nb, V, Ti) permiten una mayor resistencia a través del fortalecimiento por precipitación y el refinamiento del grano sin grandes aumentos de carbono, lo cual es beneficioso para las variantes S355 para lograr un límite elástico de 355 MPa manteniendo la soldabilidad y la tenacidad. - El fósforo y el azufre se mantienen en niveles bajos para preservar la tenacidad y la soldabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas: - Acero S275 laminado en caliente: predominantemente ferrita con ferrita poligonal y algo de perlita, dependiendo de la velocidad de enfriamiento y el contenido de carbono. El tamaño de grano y la morfología de la ferrita se controlan mediante laminación termomecánica. - S355 laminado en caliente: ferrita-perlita con un tamaño de grano de ferrita más fino en las variantes microaleadas; la precipitación de carbonitruros (NbC, VC) en los grados microaleados fortalece al dificultar el movimiento de dislocaciones.

Respuesta al tratamiento térmico: - Normalización: Ambos grados responden a la normalización con un modesto refinamiento del grano y una resistencia y tenacidad ligeramente superiores; se utiliza raramente para secciones estructurales grandes. - Temple y revenido: No es típico de las entregas estructurales estándar S275/S355; podría aplicarse a variantes tratadas térmicamente de forma especial, pero está fuera de la práctica normal EN 10025. - Procesamiento termomecánico controlado (TMCP): Común en el acero S355 para obtener mayor límite elástico y tenacidad mejorada sin alto contenido de carbono. El TMCP produce granos más finos y un equilibrio favorable entre resistencia y ductilidad.

Efecto de las rutas de procesamiento: - El material microaleado/TMCP S355 logra un mayor rendimiento con un sacrificio mínimo en soldabilidad y tenacidad en comparación con simplemente aumentar el carbono. - El acero S275 generalmente tolera mejor el conformado en frío y requiere menos precalentamiento para la soldadura debido a su menor resistencia y, a menudo, a su menor equivalente de carbono.

4. Propiedades mecánicas

A continuación se presentan rangos representativos de propiedades mecánicas. Los valores dependen del subsuelo (JR, J0, J2), el espesor y el procesamiento; considere los rangos como indicativos y verifíquelos con los certificados de ensayo de fábrica suministrados.

Propiedad	S275 (típico)	S355 (típico)
Límite elástico (MPa, min)	275	355
Resistencia a la tracción (MPa)	410 – 560	470 – 630
Alargamiento (%)	20 – 25 (depende del grosor)	18 – 22 (depende del grosor)
Resistencia al impacto (Charpy V, J)	JR: 27 J a +20 °C; variantes J0/J2 para temperaturas más bajas.	Disponibles en JR/J0/J2: por ejemplo, 27 J a +20 °C (JR) o 27 J a 0 °C / −20 °C (J0/J2), según el subsuelo.
Dureza (HBW, típica)	~120 – 180 (varía)	~140 – 200 (varía)

Interpretación: - Resistencia: El S355 es el grado más resistente por diseño (mayor límite elástico especificado y mayores rangos de tracción). - Tenacidad: Ambos grados pueden suministrarse con índices de energía de impacto similares seleccionando los subgrados adecuados (p. ej., JR frente a J0/J2). El espesor y el tratamiento térmico determinan el rendimiento de la tenacidad. - Ductilidad: El S275 normalmente muestra una elongación ligeramente mayor, lo que lo hace un poco más tolerante en las operaciones de conformado. - La dureza se correlaciona con la resistencia; el acero S355 suele presentar una dureza mayor, lo que afecta al mecanizado y al desgaste de las herramientas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad está determinada principalmente por el contenido de carbono y el equivalente de carbono (templabilidad). La microaleación y los residuos también son importantes.

Índices comunes de soldabilidad: - Equivalente de carbono del Instituto Internacional de Soldadura: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Parámetro práctico del Instituto Internacional de 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 S355 suele tener un equivalente de carbono ligeramente superior al del S275 debido al mayor contenido de carbono y a las posibles adiciones de microaleación; esto aumenta la propensión a la formación de zonas duras inducidas por la soldadura y al agrietamiento por hidrógeno si no se controla. - Las calidades S355 microaleadas a menudo dependen de un bajo contenido de carbono más adiciones de Nb/V/Ti; esto proporciona una mayor resistencia con un CE relativamente controlado, mitigando el precalentamiento excesivo de la soldadura en comparación con los aceros de alto carbono. - Orientación práctica: para secciones más gruesas o servicio a baja temperatura, aplicar precalentamiento y temperaturas entre pasadas controladas según la evaluación CE o Pcm; utilizar consumibles adecuados y tratamiento térmico posterior a la soldadura si fuera necesario.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el S275 ni el S355 son aceros inoxidables; su resistencia general a la corrosión es similar y se limita a la resistencia básica típica de los aceros al carbono-manganeso comunes.
• Estrategias de protección típicas:
• Galvanizado en caliente para protección contra la corrosión atmosférica (común en elementos estructurales).
• Sistemas de pintura (imprimación + capa de acabado) para estructuras arquitectónicas y expuestas al ambiente marino.
• Metalización, recubrimientos poliméricos o ánodos de sacrificio para entornos agresivos.
• Los índices de acero inoxidable (PREN) no son aplicables a S275/S355, ya que no son aceros inoxidables: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Esta fórmula solo tiene sentido para aleaciones inoxidables que contienen cantidades significativas de Cr/Mo/N.

Cuándo considerar otros materiales: - Para entornos ricos en cloruros o químicamente agresivos, considere aleaciones resistentes a la corrosión en lugar de confiar únicamente en recubrimientos.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: El corte por plasma, oxicorte y láser es habitual. La mayor resistencia del acero S355 puede requerir energías de corte ligeramente superiores y una mayor atención a las propiedades de la zona afectada por el calor (ZAC).
• Conformado/doblado: El acero S275, con menor límite elástico y una elongación ligeramente superior, generalmente se conforma en frío con mayor facilidad y tolera radios de curvatura menores. El acero S355 requiere radios de curvatura mayores o precalentamiento para geometrías complejas a fin de evitar fisuras.
• Maquinabilidad: Ninguno de los dos aceros se considera de fácil mecanizado; la mayor resistencia y dureza del S355 puede aumentar el desgaste de la herramienta y reducir las velocidades de avance alcanzables. Utilice las herramientas, velocidades y refrigerante adecuados.
• Acabado: El tratamiento superficial, el enderezado y el alivio de tensiones siguen los procedimientos estándar para acero estructural. En conjuntos soldados, se debe prestar mayor atención al control de la distorsión en el acero S355 debido a las mayores tensiones de restricción.

8. Aplicaciones típicas

S275 – Usos típicos	S355 – Usos típicos
Perfiles estructurales ligeros, vigas secundarias, correas, ménsulas, fabricación general donde basta con una resistencia moderada y el coste es crítico.	Vigas principales, elementos estructurales pesados, componentes de puentes, estructuras tipo jacket marinas, rieles de grúa de alta carga donde una mayor resistencia a la tracción y un menor espesor de sección (ahorro de peso) son importantes.
Estructuras arquitectónicas de acero, pasarelas, plataformas, soportes de fachada	Estructuras de alta resistencia, placas gruesas, componentes estructurales que requieren mayor tensión de diseño o menor espesor
Fabricaciones soldadas generales con conformado frecuente	Fabricaciones en las que se prioriza una mayor tenacidad a bajas temperaturas y una mayor relación resistencia-peso.

Justificación de la selección: - Elija S275 cuando sean aceptables un menor costo, una conformación/soldadura más sencilla y secciones permitidas más gruesas. - Elija S355 cuando una mayor resistencia a la fluencia permita secciones más delgadas y una reducción de peso, o cuando los códigos de diseño exijan valores mínimos de fluencia.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El acero S355 suele tener un precio superior al del S275 debido a un mayor control de la aleación y a un procesamiento adicional (TMCP, microaleación, ensayos). Este sobreprecio varía según las condiciones del mercado y el formato del producto.
• Disponibilidad: Ambos grados están ampliamente disponibles en placas, láminas, perfiles laminados y perfiles estructurales. El S355 puede ser ligeramente más común para placas gruesas y aplicaciones estructurales de alta resistencia; el S275 se utiliza a menudo para perfiles estructurales más ligeros.
• Plazos de entrega: Las subcategorías especiales (por ejemplo, clasificaciones de impacto específicas, espesores o variantes de microaleaciones) pueden aumentar los plazos de entrega; se recomienda la especificación temprana y la comunicación con el proveedor.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Atributo	S275	S355
Soldabilidad	Bueno (CE más bajo)	Bueno-Moderado (mayor potencial CE; la microaleación ayuda)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Resistencia moderada; buena ductilidad	Mayor resistencia; puede mantener una buena tenacidad con la subrasante adecuada.
Costo	Más bajo	Mayor (prima por mayor resistencia)

Recomendación: - Elija S275 si necesita un acero estructural rentable, fácil de conformar y soldar para aplicaciones en las que el límite elástico de 275 MPa es suficiente, en las que la simplicidad de fabricación y el menor desgaste de corte/herramientas son prioridades, y cuando la reducción de peso no es un objetivo principal. Elija S355 si su diseño requiere una mayor resistencia a la fluencia para reducir el espesor o el peso de la sección, o cuando se requieran mayores tensiones de diseño y una mayor tenacidad (utilizando subgrados adecuados). Utilice S355 cuando el programa pueda asumir un coste de material ligeramente superior, un control de soldadura más preciso (precalentamiento/entre pasadas) y un posible mayor esfuerzo de mecanizado.

Notas finales: - Siempre especifique en los documentos de adquisición la subrasante EN 10025 exacta (por ejemplo, condiciones JR, J0, J2 o N/T) y los límites de espesor. - Solicitar certificados de ensayo de fábrica y confirmar la composición química y las propiedades mecánicas para los cálculos de diseño, las especificaciones del procedimiento de soldadura (WPS) y la planificación de la fabricación. - Para estructuras soldadas críticas o servicio a baja temperatura, evalúe el equivalente de carbono utilizando $CE_{IIW}$ o $P_{cm}$ y aplique precalentamiento o PWHT según lo indicado por los códigos y estándares de soldadura.