S350GD+Z frente a S350GD+AZ: composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros S350GD+Z y S350GD+AZ son dos variantes comunes con acabado superficial de la familia de aceros estructurales de alta resistencia EN 10346. Ambos se basan en el sustrato S350GD, un acero de baja aleación y alta resistencia (HSLA) laminado en frío con un límite elástico mínimo garantizado de 350 MPa, pero difieren en la protección superficial y su comportamiento en servicio. Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción a menudo se enfrentan a un dilema de selección: priorizar un menor coste y una amplia protección contra la corrosión, o priorizar una mayor resistencia a la corrosión a altas temperaturas y un mejor rendimiento como barrera. Las decisiones giran en torno al entorno corrosivo, los métodos de soldadura y fabricación, la compatibilidad del recubrimiento con las pinturas y el coste del ciclo de vida.

La principal diferencia técnica entre ambos radica en el sistema de recubrimiento: uno utiliza un recubrimiento de zinc por inmersión en caliente (galvanizado sacrificial) y el otro, un recubrimiento de aleación de aluminio (normalmente Al-Si). Esta diferencia en el recubrimiento genera diferencias en el mecanismo de corrosión, la estabilidad a altas temperaturas, el comportamiento de conformado y, en ocasiones, la disponibilidad y el precio; de ahí la frecuente comparación directa en el diseño y la adquisición.

1. Normas y designaciones

• Norma europea pertinente: EN 10346 — productos planos de acero con recubrimiento continuo por inmersión en caliente para conformado en frío.
• Referencias internacionales y regionales que pueden utilizarse conjuntamente: ASTM/ASME (para prácticas de corrosión y recubrimiento), JIS (para aceros recubiertos comparables) y diversas especificaciones nacionales de contratación.
• Clase de material: Sustrato de acero al carbono estructural HSLA (alta resistencia y baja aleación), con recubrimientos superficiales metálicos (zinc o aluminio-silicio).
• Designaciones:
• S350GD+Z: Sustrato S350GD con recubrimiento de zinc por inmersión en caliente (galvanizado).
• S350GD+AZ: Sustrato S350GD con un recubrimiento a base de aluminio (comúnmente aleación Al–Si, denominada aluminizada o recubierta con Al–Si).

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se presenta una tabla de composición cualitativa para la aleación del sustrato y los elementos de microaleación traza típicos utilizados en S350GD. Cabe destacar que los elementos de recubrimiento (Zn o Al-Si) no forman parte de la composición química del sustrato, sino que se aplican como capas metálicas.

Elemento	Función típica en el sustrato S350GD
C (Carbono)	Bajo nivel de carbono para equilibrar la resistencia y la soldabilidad; controlado para limitar la templabilidad.
Mn (manganeso)	Elemento principal de refuerzo para la resistencia a la fluencia y a la tracción; presente en niveles moderados.
Si (silicio)	Elemento residual y desoxidante; limitado para evitar una menor tenacidad si es excesivo.
P (Fósforo)	Tratada como impureza; mantenida en baja concentración para mayor resistencia.
S (Azufre)	Impurezas controladas; niveles bajos para mejorar la conformabilidad y la calidad de la soldadura.
Cr, Ni, Mo	No son adiciones de aleación importantes típicas en S350GD; pueden estar ausentes o presentes solo como trazas/elementos residuales.
V, Nb, Ti	Los elementos de microaleación se utilizan a veces para lograr un fortalecimiento de grano fino mediante precipitación y control del grano.
B	Poco común en esta categoría; no es un elemento definitorio.
N (Nitrógeno)	Controlado durante el procesamiento; puede afectar la precipitación y la resistencia.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: El carbono y el manganeso proporcionan la resistencia base. Mantener bajo el contenido de carbono mejora la soldabilidad. - Los elementos de microaleación (Nb, V, Ti), cuando están presentes, proporcionan un fortalecimiento mediante el refinamiento del grano y la precipitación, mejorando la resistencia a la fluencia sin grandes aumentos de carbono. - Las composiciones de recubrimiento (zinc o aluminio-silicio) son capas metálicas separadas que proporcionan protección contra la corrosión y no cambian apreciablemente las propiedades mecánicas del sustrato, aunque influyen en el comportamiento de la superficie durante el conformado, la soldadura y la pintura.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

El acero S350GD se produce mediante procesos controlados de laminación y recocido para obtener una microestructura ferrítica-perlítica de grano fino o ferrita con islas bainíticas, según el procesamiento. Los procesos típicos incluyen el recocido continuo y el procesamiento termomecánico controlado para lograr la resistencia a la fluencia y la tenacidad deseadas.

• Los sustratos S350GD+Z y S350GD+AZ comparten la misma microestructura interna porque el recubrimiento se aplica después del laminado en frío/recocido y antes o después del laminado de temple, dependiendo de la práctica del molino.
• Normalización: refinará el tamaño del grano y puede aumentar el límite elástico/la resistencia a la tracción dependiendo de la velocidad de enfriamiento; normalmente no se aplica a chapa laminada en frío recubierta.
• Temple y revenido: no aplicable a la lámina S350GD suministrada comercialmente; el grado se proporciona en una condición procesada/recocida termomecánicamente en lugar de endurecida y revenida.
• Laminación termomecánica: utilizada por las acerías para controlar la resistencia y la tenacidad del sustrato sin depender en gran medida del carbono. Esto proporciona una buena combinación de resistencia y ductilidad.

Efecto de la aplicación del recubrimiento: - Los baños de recubrimiento por inmersión en caliente (zinc o aluminio-silicio) introducen exposición térmica; la microestructura del sustrato es estable para S350GD, pero la capa intermetálica recubrimiento/sustrato puede formarse de manera diferente para los sistemas Zn y Al-Si e influir localmente en la dureza y ductilidad de la superficie.

4. Propiedades mecánicas

La tabla siguiente resume las características mecánicas típicas. Los rangos numéricos para la resistencia a la tracción y el alargamiento son indicativos; los valores finales dependen del proveedor, el espesor y el temple.

Propiedad	S350GD+Z	S350GD+AZ
Límite elástico (mín.)	350 MPa (designación de grado)	350 MPa (designación de grado)
Resistencia a la tracción (típica)	Generalmente en un rango moderado por encima del rendimiento; específico del proveedor (ver ficha técnica del molino).	Similar a +Z; el sustrato determina la resistencia a la tracción volumétrica
Alargamiento (A%)	Ductilidad adecuada para el conformado en frío; depende del espesor y de la práctica de laminación-recocido.	De forma similar a +Z para el sustrato, el recubrimiento puede influir en la iniciación de grietas superficiales.
Dureza al impacto	Buen rendimiento a temperatura ambiente; tenacidad a baja temperatura según certificación de fábrica	Tenacidad volumétrica similar; los efectos superficiales pueden alterar ligeramente el comportamiento ante entalladuras.
Dureza	La dureza del sustrato está determinada por el proceso de fabricación; el recubrimiento altera ligeramente la dureza superficial (el Zn es más blando, el Al-Si suele ser más duro).	Véase la columna de la izquierda: los recubrimientos de Al-Si suelen dar como resultado una película superficial más dura que los de Zn.

¿Cuál es más fuerte/resistente/dúctil y por qué? - La resistencia y la tenacidad están determinadas principalmente por el sustrato (S350GD): ambos recubrimientos no cambian significativamente las propiedades mecánicas globales. - Los recubrimientos superficiales pueden influir en la tenacidad aparente en secciones transversales delgadas o en la superficie inmediata debido a capas intermetálicas frágiles (esto es más preocupante con algunos recubrimientos aluminizados). - La ductilidad para el conformado es prácticamente la misma en el sustrato, pero la conformabilidad práctica de la lámina recubierta dependerá de la ductilidad y la adhesión del recubrimiento.

5. Soldabilidad

La soldabilidad del sustrato S350GD es generalmente buena debido a su bajo contenido de carbono y aleación controlada, lo que lo hace adecuado para procesos de unión comunes (GMAW/MIG, SMAW, soldadura láser, soldadura por resistencia) cuando se siguen las mejores prácticas.

Fórmulas útiles para el equivalente de carbono y la propensión al craqueo (interpretación cualitativa): - Equivalente de carbono del Instituto Internacional de Soldadura: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Fórmula internacional europea de PCM: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación: Los bajos valores de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ indican una menor susceptibilidad al agrietamiento en frío y una soldabilidad más sencilla. El acero S350GD está diseñado para mantener bajos los niveles de carbono y aleación agresiva, lo que da como resultado índices favorables. - Consideraciones sobre el recubrimiento: - S350GD+Z (Zn): El zinc produce vapor y humos de zinc durante la soldadura por arco; las soldaduras deben prepararse eliminando el recubrimiento del área de unión para evitar la porosidad, los riesgos de humos y la fragilización del metal de soldadura. - S350GD+AZ (Al–Si): Los recubrimientos ricos en aluminio pueden formar óxidos refractarios e intermetálicos de punto de fusión más alto en la zona de soldadura; se recomienda eliminar el recubrimiento antes de soldar y es posible que sea necesario ajustar los parámetros de soldadura para evitar defectos en la soldadura. - Precalentamiento/tratamiento posterior a la soldadura: normalmente no es necesario para sustratos delgados de S350GD, pero siga las instrucciones del proveedor para secciones más gruesas y para superficies recubiertas para gestionar los ciclos térmicos y los riesgos de hidrógeno.

6. Corrosión y protección de superficies

• S350GD+Z (zinc por inmersión en caliente): Proporciona protección catódica sacrificial. El zinc se corroe preferentemente, protegiendo el acero incluso en zonas donde el recubrimiento presenta mellas. Ofrece buena resistencia a la corrosión atmosférica de uso general y una excelente protección galvánica cuando el acero está en contacto con otros metales.
• S350GD+AZ (aluminio-silicio): Los recubrimientos de Al-Si actúan principalmente como barrera y forman un óxido de aluminio estable que resiste la oxidación a altas temperaturas y ofrece un rendimiento superior en ciertos entornos de alta temperatura y oxidación cíclica. El recubrimiento rico en aluminio es menos susceptible al sacrificio y tiene una mayor función de barrera.

Cuando se aplican índices de tipo inoxidable: - El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Corrosión por Picaduras) no es aplicable a estos sustratos que no son de acero inoxidable, pero a modo de referencia: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Utilice PREN únicamente para aleaciones de acero inoxidable; para aceros al carbono recubiertos, evalúe el mecanismo de corrosión del recubrimiento (sacrificial o de barrera), el espesor del recubrimiento y la exposición ambiental.

Pintura y acabado: Ambos recubrimientos admiten pintura, pero el pretratamiento de la superficie puede variar. Las superficies galvanizadas requieren capas de conversión de cromato o fosfato para una adherencia óptima; las superficies aluminizadas pueden requerir imprimaciones diferentes para garantizar la compatibilidad. Consulte con los proveedores de recubrimientos y pinturas para obtener las homologaciones del sistema.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: El corte por láser, plasma y cizallamiento se utiliza comúnmente para ambos recubrimientos. Los parámetros de corte y la calidad de la escoria varían según el tipo de recubrimiento; los recubrimientos de Al-Si pueden generar más escoria refractaria.
• Doblado/conformado: La conformabilidad del sustrato es similar, pero el comportamiento del recubrimiento difiere:
• Los recubrimientos de Zn son relativamente dúctiles y pueden tolerar radios de curvatura más ajustados; sin embargo, la capa de zinc puede agrietarse o descascararse si no se somete a un recocido por laminación adecuado.
• Los recubrimientos de Al-Si son más duros y quebradizos; pueden agrietarse en curvas cerradas o en operaciones de estampado severas y pueden mostrar oxidación blanca en las áreas agrietadas.
• Maquinabilidad: El taladrado y el roscado producen diferentes características de viruta y desgaste de la herramienta dependiendo de si está presente Zn o Al-Si; el Al-Si puede ser más abrasivo para las herramientas.
• Acabados superficiales y estado de los bordes: Los bordes recortados después del recubrimiento pueden mostrar acero expuesto; la protección posterior al proceso y los retoques de pintura son comunes.

8. Aplicaciones típicas

Área de aplicación	S350GD+Z (galvanizado)	S350GD+AZ (aluminizado / Al–Si)
Envolvente del edificio (fachada, revestimiento)	Ampliamente utilizado para la resistencia general a la corrosión y la protección rentable.	Se utiliza donde se requiere una temperatura más alta o un rendimiento de barrera a largo plazo.
Techos y sistemas de recogida de aguas pluviales	Opción común para la exposición atmosférica	Seleccionado para entornos con ciclos térmicos más intensos o necesidades estéticas específicas.
paneles estructurales de automóviles	Se utiliza para la protección contra la corrosión en la carrocería en blanco antes de pintar.	Seleccionado para componentes expuestos al calor o donde la compatibilidad galvánica con otros metales sea un factor importante.
Sistemas de climatización y conductos	Comúnmente especificado	Se utiliza donde resulta beneficiosa la resistencia del aluminio a altas temperaturas.
Equipos industriales (temperatura baja-media)	Elección estándar	Se elige cuando se requiere resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas.
elementos arquitectónicos expuestos	Opción económica con protección sacrificial	Se utiliza en aplicaciones arquitectónicas de mayor duración y coste donde se desea un acabado superficial de aluminio.

Justificación de la selección: - Elija S350GD+Z para una amplia protección contra la corrosión atmosférica a un menor costo y donde la protección de sacrificio sea beneficiosa. - Elija S350GD+AZ cuando se necesite exposición a temperaturas elevadas, resistencia a la oxidación o un comportamiento de barrera específico, y cuando el costo ligeramente superior esté justificado.

9. Costo y disponibilidad

• S350GD+Z (zinc): Generalmente más disponible y competitivo en precio debido a la infraestructura de galvanizado consolidada y la alta demanda. Ofrece una gama de espesores de recubrimiento para adaptarse a los requisitos de vida útil.
• S350GD+AZ (aluminio-silicio): Menos común; su disponibilidad puede ser más limitada y su costo algo mayor debido a los baños de recubrimiento especializados y a los menores volúmenes de producción. Los plazos de entrega pueden ser más largos según el mercado y la capacidad de la planta.
• Formatos del producto: Ambos grados se suministran en bobinas y láminas. El espesor del recubrimiento, el temple (acabado superficial y capacidad de pintado) y los tratamientos posteriores al recubrimiento pueden afectar al plazo de entrega y al coste.

10. Resumen y recomendación

Parámetro	S350GD+Z	S350GD+AZ
Soldabilidad (práctica)	Buena soldabilidad del sustrato; es necesario eliminar el Zn en las soldaduras para controlar los humos/la porosidad.	Buena soldabilidad del sustrato; se recomienda la eliminación de Al-Si y ajustar los parámetros de soldadura.
Resistencia-Tenacidad	Determinado por el sustrato; similar para ambos	Determinado por el sustrato; similar para ambos
Costo	Menor / ampliamente disponible	Nivel superior/más especializado

Conclusiones: Elija S350GD+Z si necesita una protección anticorrosiva atmosférica de uso general y rentable, con comportamiento sacrificial, fácil recubrimiento con pintura y amplia disponibilidad. Suele ser la opción predeterminada para la construcción, los techos y muchos usos industriales generales. - Elija S350GD+AZ si la aplicación implica temperaturas elevadas, ambientes oxidantes o si se requiere un recubrimiento de tipo barrera con mejor estabilidad a altas temperaturas y una apariencia distintiva; espere un costo más alto y considere las implicaciones de conformado/soldadura en la planificación de adquisiciones y fabricación.

Recomendación final: base la decisión principalmente en el entorno de servicio y las limitaciones de fabricación. Para aplicaciones estructurales y exteriores estándar, S350GD+Z suele ofrecer el mejor equilibrio entre coste, protección y facilidad de fabricación. Para entornos térmicos o químicos especializados, donde la barrera y la resistencia a altas temperaturas del recubrimiento de aluminio-silicio aportan un valor añadido significativo a su vida útil, S350GD+AZ es la mejor opción técnica.