S280GD vs S350GD – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros estructurales galvanizados en caliente S280GD y S350GD son dos grados ampliamente utilizados, especificados para componentes conformados en frío y fabricados, donde se requiere un recubrimiento de zinc resistente a la corrosión. Ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción se enfrentan habitualmente a la elección entre estos grados al equilibrar criterios como la resistencia estructural, la conformabilidad, la soldabilidad y el costo total del ciclo de vida. Entre los contextos típicos de decisión se incluyen estructuras ligeras, paneles para envolventes de edificios, perfiles conformados en frío y cerramientos para la industria automotriz o industrial, donde tanto la durabilidad del recubrimiento como el rendimiento mecánico son cruciales.

La principal diferencia técnica entre ambos grados radica en la resistencia mínima garantizada a la fluencia: el S350GD ofrece una mayor resistencia a la fluencia de diseño que el S280GD. Debido a esta mayor resistencia garantizada, el S350GD se suele seleccionar cuando se requiere un menor espesor de sección, un menor peso o una mayor capacidad de carga, mientras que el S280GD se prefiere a menudo cuando se prioriza la facilidad de conformado o un menor coste del material.

1. Normas y designaciones

• Estándares principales donde aparecen estas calificaciones:
• EN (Europeo): EN 10346 define los productos de acero recubiertos por inmersión en caliente continua; S280GD y S350GD son grados de producto comunes dentro de esta familia.
• Las equivalencias nacionales o regionales pueden referirse a los mismos requisitos químicos y mecánicos mediante diferentes denominaciones en la documentación del proveedor.
• Clasificación:
• Tanto el S280GD como el S350GD son aceros estructurales al carbono de baja aleación que pertenecen a la categoría de aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA) para productos de chapa galvanizada. No son aceros inoxidables ni se clasifican como aceros para herramientas.

2. Composición química y estrategia de aleación

Los límites químicos exactos para S280GD y S350GD se especifican en la norma de suministro y en los certificados de fábrica. En lugar de citar una única tabla química universal, el resumen que figura a continuación identifica los elementos controlados y explica su función metalúrgica.

Tabla: Características y función típicas de la composición (consulte el certificado de fábrica para conocer los límites exactos).

Elemento	Presencia típica / directriz	función metalúrgica principal
C (Carbono)	Aceros de bajo carbono, estrictamente controlados (para soldabilidad/conformabilidad).	Aumenta la resistencia y la templabilidad; un exceso de C reduce la soldabilidad y la tenacidad.
Mn (manganeso)	Cantidades moderadas controladas	Fortalecimiento, desoxidación, mejora de la templabilidad y las propiedades de tracción
Si (silicio)	De bajo a trazas	Desoxidación; un exceso perjudica la calidad del recubrimiento.
P (Fósforo)	Muy bajo (controlado)	Impureza; un alto contenido de P fragiliza y reduce la tenacidad.
S (Azufre)	Muy bajo (controlado)	Impureza; reduce la ductilidad y la maquinabilidad si es alta.
Cr (Cromo)	Normalmente ausente o en trazas	No se utiliza como aleación principal en estos grados.
Ni (níquel)	Normalmente ausente o en trazas	No se utiliza como aleación principal en estos grados.
Mo (Molibdeno)	Generalmente ausente o casi inexistente.	No suele estar presente; se utiliza en grados más endurecibles.
V, Nb, Ti (elementos de microaleación)	Puede estar presente en pequeñas cantidades en variantes de mayor potencia.	La microaleación (Nb, V, Ti) contribuye al fortalecimiento por precipitación y refina el tamaño de grano, mejorando el rendimiento con bajo contenido de aleación.
B (Boro)	Raro; trazas en algunos productos	Potente agente endurecedor si se usa en microcantidades.
N (Nitrógeno)	Controlado; bajo	Puede formar nitruros con elementos de microaleación; afecta el comportamiento de precipitación.

Notas: - Las variantes S350GD destinadas a una mayor resistencia suelen utilizar microaleaciones (Nb, Ti, V) y un procesamiento termomecánico controlado en lugar de grandes aumentos de carbono. - Los valores químicos exactos varían según la fábrica, el espesor del producto y el proceso de recubrimiento; siempre verifique el certificado de material (MTC) para la planificación de adquisiciones y soldadura.

Explicación de la estrategia de aleación: - El bajo contenido de carbono y el contenido controlado de Mn/S/Si tienen como objetivo mantener una buena soldabilidad y conformabilidad. - La microaleación (pequeñas adiciones de Nb, V o Ti) permite una mayor resistencia a la fluencia mediante el refinamiento del grano y el fortalecimiento por precipitación sin grandes aumentos de carbono que de otro modo reducirían la soldabilidad y la tenacidad. - La química del recubrimiento de zinc y el estado de la superficie también se controlan para garantizar la adherencia y la conformabilidad del recubrimiento.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas: - S280GD tal como se produce: predominantemente ferrítico-perlítico o ferrítico de grano fino con matriz de bajo carbono, diseñado para la conformabilidad y soldabilidad. - S350GD tal como se produce: microestructura ferrítica más fina con una mayor densidad de dislocaciones/precipitados debido a la microaleación y al trabajo en frío; puede mostrar precipitados finos de carburos/niobio/titanio dependiendo de la química y el tratamiento termomecánico.

Efecto del procesamiento: - El procesamiento termomecánico controlado (TMCP) utilizado para muchos productos HSLA refina el tamaño del grano, produciendo una mayor resistencia a la fluencia mediante una combinación de refinamiento del grano y fortalecimiento por precipitación sin tratamientos de temple y revenido. - Normalización: el recalentamiento y el enfriamiento al aire pueden refinar la estructura del grano y mejorar la tenacidad, pero es inusual para productos de banda recubiertos después del galvanizado. - Temple y revenido: no es típico ni práctico para productos de banda continua galvanizados en caliente; estos normalmente se suministran en condiciones laminadas en frío o laminadas en caliente y recubiertas, donde la resistencia se logra mediante la composición y los programas de laminación en lugar de un tratamiento térmico masivo.

Trascendencia: - El S350GD logra un mayor rendimiento principalmente mediante el control de la composición y el TMCP, no mediante un mayor contenido de carbono o rutas convencionales de temple/revenido, lo que ayuda a preservar la soldabilidad y la ductilidad en comparación con un enfoque martensítico de carbono simple de resistencia equivalente.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Propiedades mecánicas características (indicativas; consulte la ficha técnica para obtener valores específicos del producto).

Propiedad	S280GD	S350GD
Límite elástico (mínimo garantizado)	280 MPa (base de designación)	350 MPa (base de designación)
Resistencia a la tracción (rango indicativo)	Normalmente, un valor moderadamente superior al límite de rendimiento; depende del espesor/procesamiento (solo indicativo).	Normalmente superior a S280GD; el rango depende del grosor/procesamiento (solo indicativo).
Alargamiento / Ductilidad	Generalmente presenta una ductilidad mayor que el S350GD con un espesor equivalente.	Presenta una elongación uniforme menor que el S280GD debido a su mayor resistencia, pero sigue siendo dúctil para el conformado cuando se especifica correctamente.
Resistencia al impacto	Buen rendimiento a temperatura ambiente; depende del grosor y el procesamiento; generalmente adecuado para aplicaciones en la construcción.	Es bueno, pero su rendimiento puede ser algo inferior al del S280GD en secciones más gruesas o en aplicaciones a bajas temperaturas; depende del proceso y de la química.
Dureza	Inferior al S350GD en condiciones de suministro	Superior a S280GD, proporcional a un mayor rendimiento

Explicación: - Las denominaciones S280 y S350 indican límites elásticos mínimos de 280 MPa y 350 MPa respectivamente; la resistencia a la tracción, el alargamiento y las propiedades de impacto varían según el espesor, el recubrimiento y el proceso del proveedor. - El S350GD ofrece una mayor capacidad de carga por unidad de sección transversal, pero esa mayor resistencia viene acompañada de una conformabilidad y elongación moderadamente reducidas en comparación con el S280GD cuando el espesor, los radios de curvatura y los métodos de conformado son idénticos.

5. Soldabilidad

Las consideraciones sobre la soldabilidad de los aceros HSLA galvanizados dependen principalmente del equivalente de carbono y la microaleación. Entre los índices comunes utilizados para evaluar la soldabilidad se incluyen el equivalente de carbono IIW y el Pcm japonés.

Fórmulas útiles (se recomienda la interpretación cualitativa): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

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

Interpretación: - Tanto el S280GD como el S350GD están diseñados con equivalentes de carbono relativamente bajos en comparación con los aceros templados y revenidos; el TMCP y la microaleación mantienen la templabilidad moderada, lo que ayuda a la soldabilidad. - El S350GD puede tener un CE o Pcm ligeramente superior debido a la microaleación y al mayor contenido de Mn utilizado para lograr resistencia; sin embargo, dado que el fortalecimiento proviene de precipitados finos y refinamiento de grano en lugar de un mayor contenido de carbono, la soldabilidad sigue siendo aceptable para los procesos comunes (MIG/MAG, SAW, soldadura por resistencia) cuando se utilizan el precalentamiento, el tiempo entre pasadas y los consumibles recomendados. El recubrimiento galvanizado introduce consideraciones adicionales para la soldadura (vapor de zinc, porosidad, humos). Práctica estándar: eliminar el recubrimiento localmente para soldaduras a tope cuando sea necesario, controlar los parámetros de soldadura y asegurar una ventilación adecuada.

Orientación práctica: - Consulte siempre el certificado de fábrica para obtener estimaciones de CE/Pcm y realice la calificación del procedimiento (WPS/PQR) para estructuras soldadas críticas. - Aplique un aporte térmico menor o temperaturas controladas entre pasadas cuando sea necesario para evitar una dureza excesiva en la ZAT o una pérdida de tenacidad.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ambas calidades no son inoxidables; la resistencia a la corrosión la proporciona el recubrimiento de zinc (generalmente galvanizado en caliente) en lugar de la aleación.
• Estrategias de protección típicas:
• Galvanizado en caliente: protección primaria contra la corrosión para S280GD y S350GD en ambientes atmosféricos.
• Recubrimientos complementarios: las imprimaciones, pinturas o capas de acabado de polímeros pueden prolongar la vida útil en entornos agresivos.
• Diseño mecánico: permitir el drenaje y evitar grietas donde se acelerará la degradación del revestimiento.

La fórmula PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) es relevante para los aceros inoxidables: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - PREN no es aplicable a S280GD y S350GD porque no son grados de acero inoxidable y dependen de la protección de zinc sacrificial en lugar de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado y doblado:
• El acero S280GD generalmente ofrece una mejor conformabilidad en frío y puede tolerar radios de curvatura más ajustados y operaciones de estampado más agresivas para un espesor determinado.
• El S350GD, al ser más resistente, requerirá radios de curvatura mayores o una compensación adicional de la recuperación elástica y puede necesitar herramientas optimizadas para evitar grietas.
• Corte y esquilado:
• Ambos grados se mecanizan y cortan bien con herramientas estándar; la mayor resistencia del S350GD puede causar un desgaste ligeramente mayor de la herramienta y requerir ajustes menores en la holgura de corte o en las expectativas de vida útil de la herramienta.
• Maquinabilidad:
• No está optimizado para el mecanizado de alta velocidad; el rendimiento del mecanizado depende principalmente del contenido de carbono y del recubrimiento. Se debe considerar el recubrimiento de zinc en la planificación del proceso para el control del desgaste de la herramienta y de las virutas.
• Acabado superficial:
• Las superficies galvanizadas limitan algunas operaciones de acabado (por ejemplo, la pintura requiere un pretratamiento adecuado). El acabado mecánico (cepillado) debe evitar dañar el recubrimiento para mantener la protección contra la corrosión.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos típicos por grado

S280GD (aplicaciones típicas)	S350GD (aplicaciones típicas)
Elementos de entramado ligero, perfiles estructurales de calibre ligero, revestimientos y fachadas de edificios en general donde se requiere mayor capacidad de conformado.	Componentes estructurales que requieren mayor capacidad de carga con un espesor reducido (por ejemplo, correas, perfiles portantes conformados en frío, estructuras de mayor resistencia).
Techos, canalones y paneles menos sometidos a tensión donde el coste y la facilidad de fabricación importan	Secciones donde se requiere una reducción de peso o una mayor relación resistencia-peso (carrocerías de transporte, cerramientos de alta resistencia).
Elementos decorativos y arquitectónicos que requieren fácil doblado y moldeado.	Componentes con tensiones de diseño más elevadas o donde se desean secciones transversales más pequeñas para la misma carga

Justificación de la selección: - Elija S280GD cuando la complejidad del conformado, el doblado ajustado o un menor costo del material sean una prioridad y la resistencia requerida pueda lograrse con un límite elástico menor. - Elija S350GD cuando los requisitos estructurales exijan una mayor resistencia a la fluencia, cuando sea ventajoso reducir el espesor o el peso de los elementos, o cuando los códigos de diseño permitan utilizar una mayor resistencia para optimizar las secciones.

9. Costo y disponibilidad

• Costo relativo: El S350GD generalmente tiene un precio superior al del S280GD debido a los mayores controles de procesamiento, las adiciones de microaleaciones y los requisitos de calificación; sin embargo, el uso de S350GD con un espesor reducido puede compensar el costo del material por componente y el costo total del sistema.
• Disponibilidad: Ambos grados están ampliamente disponibles en láminas y bobinas de espesores comunes de los principales proveedores; los plazos de entrega dependen del gramaje, el temple y el espesor del recubrimiento. Las combinaciones especiales (recubrimiento muy grueso, temple inusual) pueden tener plazos de entrega más largos.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Comparación rápida

Propiedad	S280GD	S350GD
soldabilidad	Muy buena (baja CE)	Bueno (CE ligeramente superior en algunas variantes)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Resistencia moderada con mayor ductilidad	Mayor resistencia con una ductilidad ligeramente reducida a un espesor comparable
Costo (material)	Área por unidad menor	Mayor costo por unidad de área, pero potencialmente menor costo del sistema al reducir su tamaño.

Elija S280GD si: - Su diseño requiere una mejor conformabilidad en frío, radios de curvatura más ajustados o procesos de estampado más sencillos. - Un menor coste de material por unidad de superficie y una buena soldabilidad son prioridades. Las cargas estructurales pueden satisfacerse con una menor resistencia a la fluencia sin aumentar el espesor de la sección.

Elija S350GD si: - Necesitas una mayor resistencia a la fluencia garantizada para reducir el espesor de la sección, disminuir el peso del componente o aumentar la capacidad de carga. - El diseño se beneficia de una mejor relación resistencia-peso y permite una conformabilidad ligeramente reducida. - Se acepta la posibilidad de un coste de material ligeramente superior a cambio de secciones transversales más pequeñas o un mejor rendimiento estructural.

Nota final: Siempre verifique los valores químicos y mecánicos precisos en el certificado de prueba de fábrica para la bobina o lámina suministrada, realice comprobaciones de diseño apropiadas para la conformabilidad y los procedimientos de soldadura, y considere el costo total del ciclo de vida (material, fabricación y recubrimiento protector) al seleccionar entre S280GD y S350GD.