S355 vs S460 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros S355 y S460 son dos aceros estructurales de uso común en las especificaciones de la serie EN 10025. Ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción se enfrentan frecuentemente al dilema de elegir entre aceros de menor coste y fácil fabricación y materiales de mayor resistencia que permiten estructuras más ligeras o secciones de menor tamaño. Las compensaciones típicas incluyen la soldabilidad frente a la resistencia, la facilidad de fabricación frente al ahorro de peso y la tenacidad disponible a las temperaturas de diseño.

La principal diferencia técnica radica en que el acero S460 ofrece una resistencia mínima a la fluencia superior a la del S355, gracias al control de su composición y al procesamiento termomecánico o microaleación. Debido a la similitud de su base química y opciones de procesamiento, estos grados se comparan habitualmente para optimizar la eficiencia estructural, los procedimientos de soldadura y los costes totales del ciclo de vida.

1. Normas y designaciones

• EN: Tanto el S355 como el S460 se especifican en la norma EN 10025 (por ejemplo, EN 10025-2 para aceros estructurales no aleados). Las variantes incluyen sufijos para las propiedades de impacto (JR, J0, J2) y para el procesamiento (M = laminado termomecánico, N = normalizado).
• ISO: En las listas de acero estructural de ISO pueden aparecer designaciones equivalentes, pero en Europa son más comunes las denominaciones EN.
• ASTM/ASME: Estos aceros no son equivalentes uno a uno a los grados ASTM (ASTM utiliza composiciones químicas y nomenclatura diferentes); la selección entre aceros EN y ASTM requiere una comparación de propiedades en lugar de una sustitución directa de nombres.
• JIS/GB: Las normas japonesas (JIS) y chinas (GB) tienen sus propios grados de acero estructural; se utilizan tablas de referencias cruzadas para la intercambiabilidad.
• Clasificación: Tanto el S355 como el S460 son aceros estructurales de tipo HSLA (alta resistencia y baja aleación), aceros al carbono-manganeso no inoxidables que pueden incluir elementos de microaleación (Nb, V, Ti) para mejorar su resistencia y tenacidad. No son aceros para herramientas aleados ni aceros inoxidables.

2. Composición química y estrategia de aleación

Elemento	S355 típico (variantes EN 10025)	S460 típico (variantes EN 10025)
C (máx.)	~0,20–0,24 % en peso (varía según la variante)	~0,16–0,22 % en peso (varía según la variante)
Mn (típ.)	≤1,60 % en peso	≤1,60 % en peso
Sí (máx.)	≤0,55 % en peso	≤0,55 % en peso
P (máx.)	≤0,035 % en peso	≤0,035 % en peso
S (máx.)	≤0,035 % en peso	≤0,035 % en peso
Cr	traza a bajo (no obligatorio)	trazas a bajo
Ni	trazas a bajo	trazas a bajo
Mes	trazas a bajo	trazas a bajo
V (microaleación)	puede estar presente en variantes microaleadas	de uso frecuente en grados microaleados
Nb (microaleación)	puede estar presente	comúnmente utilizado en variantes S460M/N
Ti (microaleación)	a veces presente	a veces presente
B (nivel de ppm)	posible en variantes de microaleaciones	posible en variantes de microaleaciones
N (controlado)	controlado para mayor resistencia	controlado para mayor resistencia

Notas: - Los valores son rangos indicativos. Los límites exactos dependen de la subcategoría EN 10025 (por ejemplo, S355JR, S355J0, S355J2, S460M, S460N) y de las certificaciones del fabricante. - El S460 suele alcanzar una mayor resistencia a la fluencia a través del laminado termomecánico (TMCP) y la microaleación (Nb, V, Ti) en lugar de un gran aumento del carbono. - Estrategia de aleación: mantener un bajo contenido de carbono y un contenido controlado de fósforo/azufre para mejorar la soldabilidad y la tenacidad; agregar elementos de microaleación para refinar el tamaño del grano y promover el fortalecimiento por precipitación sin comprometer la soldabilidad.

Cómo afecta la aleación a las propiedades: - Carbono: aumenta la resistencia y la templabilidad, pero reduce la soldabilidad y la tenacidad si es excesivo. - Manganeso: promueve la resistencia y la templabilidad; en cantidades controladas favorece la desoxidación y la tenacidad. - Si: desoxidante; niveles moderados ayudan a la resistencia pero pueden afectar la tenacidad. - Nb, V, Ti: elementos de microaleación que permiten una mayor resistencia a través del refinamiento del grano y el endurecimiento por precipitación con un efecto negativo mínimo sobre la soldabilidad cuando se mantienen en bajas concentraciones. - Mo, Cr, Ni: no son primarios en estos grados, pero pueden afectar la templabilidad y la resistencia a la corrosión si están presentes.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas: - S355 (en estado laminado/normalizado): microestructura de ferrita-perlita con granos relativamente gruesos en condiciones de laminación simple; la tenacidad mejora con la normalización. - S460 (TMCP o normalizado): ferrita de grano más fino con una cantidad controlada de bainita/martensita revenida en algunos productos laminados termomecánicamente; los precipitados de microaleación refinan el tamaño del grano y añaden resistencia.

Efecto de las rutas de procesamiento: - Normalización: el recalentamiento y el enfriamiento al aire refinan el tamaño del grano y mejoran la tenacidad para ambos grados; las variantes S460 con “N” están normalizadas para garantizar propiedades consistentes. - Procesamiento de control termomecánico (TMCP): se utiliza ampliamente para S460M para lograr una mayor resistencia con menores equivalentes de carbono; produce una ferrita/matriz fina y de alta resistencia con tenacidad mejorada. - Temple y revenido: no es típico para los grados estructurales estándar S355/S460 (estos se entregan laminados o normalizados); el temple y revenido es una ruta diferente utilizada para aceros aleados templados de mayor resistencia y cambiaría materialmente las propiedades más allá de las especificaciones del grado EN.

4. Propiedades mecánicas

Propiedad	S355 (típico)	S460 (típico)
Límite elástico mínimo (Rp0.2)	~355 MPa (productos planos según EN 10025)	~460 MPa
Resistencia a la tracción (Rm)	~470–630 MPa (dependiendo de la variante y el espesor)	~510–680 MPa (dependiendo de la variante y el espesor)
Alargamiento (A, % min)	~20–22% (depende del espesor; disminuye a mayor espesor)	~14–20% (dependiendo del grosor y la variante)
Resistencia al impacto (Charpy V)	Especificado por variante (por ejemplo, 27 J a +20 °C / 0 °C / −20 °C dependiendo de JR/J0/J2)	Suele especificarse para temperaturas más bajas (las variantes garantizan una resistencia equivalente o mejorada a la temperatura de diseño).
Dureza (típica, no HT)	Dureza baja a moderada (dependiente de la estructura; típicamente en el rango de dureza más bajo para aceros estructurales)	Moderada (una mayor resistencia suele conllevar una dureza algo mayor).

Interpretación: - El S460 es el grado más resistente en términos de límite elástico y, a menudo, de resistencia a la tracción; el aumento de resistencia se obtiene principalmente a través de la microaleación y el TMCP, no mediante un aumento significativo del carbono. - El acero S355 tiende a ser ligeramente más dúctil (mayor elongación) en muchas comparaciones de productos/variantes debido a su menor requisito de tensión de prueba. La tenacidad depende de la variante; ambos grados pueden especificarse con requisitos de impacto adecuados para servicio a baja temperatura. El S460 está diseñado para mantener la tenacidad a niveles de resistencia más altos mediante un procesamiento controlado.

5. Soldabilidad

Las consideraciones sobre la soldabilidad dependen del contenido de carbono, el equivalente de carbono y la microaleación. Algunas fórmulas predictivas comunes son:

• Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Parámetro global adicional ($P_{cm}$) para la susceptibilidad al agrietamiento de la 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: Tanto el S355 como el S460 se consideran generalmente soldables con un precalentamiento adecuado, control de la temperatura entre pasadas y materiales de aporte compatibles. El S460, debido a su mayor templabilidad por microaleación y una resistencia ligeramente superior, puede requerir procedimientos de soldadura más controlados (límites de aporte térmico más bajos, mayor precalentamiento o tratamiento térmico posterior a la soldadura en algunos casos) que el S355 para evitar el agrietamiento en frío. Los equivalentes de carbono (CE) de las variantes típicas de EN S355 y S460 suelen ser bajos o moderados en comparación con los aceros aleados templados, pero las variantes S460M/N pueden tener un CE mayor debido a las adiciones de Nb/V. Siempre calcule el CE o el $P_{cm}$ según la composición química y el espesor del acero, según las especificaciones del fabricante, para determinar el precalentamiento y la selección de consumibles.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el S355 ni el S460 son aceros inoxidables; carecen de cantidades significativas de cromo o níquel para la formación de película pasiva. Por lo tanto, la protección contra la corrosión se logra mediante recubrimientos y un diseño adecuado.
• Son comunes la galvanización en caliente, los sistemas de imprimación rica en zinc más pintura, la metalización o los revestimientos resistentes a la corrosión.
• Diseñar teniendo en cuenta el drenaje, evitar grietas y utilizar revestimientos de sacrificio cuando sea apropiado.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) no es aplicable a los aceros estructurales que no sean inoxidables, pero a modo de referencia: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice es relevante para las aleaciones de acero inoxidable y no es significativo para S355/S460.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: El corte por plasma, oxicorte, láser y chorro de agua son métodos estándar para ambas calidades. El acero S460, de mayor resistencia, puede presentar un desgaste de herramienta y una recuperación elástica ligeramente superiores en el corte por quemado debido a su mayor dureza.
• Conformado/doblado: El acero S355 es más fácil de conformar en frío y doblar debido a su menor límite elástico; el S460 requiere mayores fuerzas de conformado y un control más estricto de la recuperación elástica. Los límites de conformado dependen del espesor, el tratamiento térmico y la variante.
• Maquinabilidad: Ambos son aceros al carbono/microaleados estándar; su maquinabilidad es generalmente moderada. La mayor resistencia y los precipitados de microaleación del S460 pueden reducir ligeramente la maquinabilidad y aumentar el desgaste de las herramientas de corte.
• Acabado: Los tratamientos superficiales (granallado, pintura, galvanizado) son similares para ambos grados; las consideraciones sobre precalentamiento y alivio de tensiones para los conjuntos soldados difieren según el grado.

8. Aplicaciones típicas

S355 — Usos típicos	S460 — Usos típicos
Estructuras de edificios (vigas, columnas) donde la resistencia estándar es suficiente	Puentes y estructuras de gran luz donde una mayor resistencia reduce el tamaño de la sección
Componentes estructurales generales, bastidores y plataformas	Bastidores de maquinaria pesada con requisitos de ahorro de peso
Edificios de acero soldado y estructuras metálicas secundarias	Elementos estructurales de alto rendimiento en estructuras de acero marinas y terrestres donde la relación resistencia-peso es fundamental.
Secciones, placas y perfiles fabricados para cargas moderadas	Vigas de grúa, grandes estructuras soldadas y estructuras donde se desea reducir el espesor del material

Justificación de la selección: Elija S355 cuando el costo, la facilidad de fabricación y el rendimiento estructural estándar sean primordiales. Suele ser la opción predeterminada para estructuras de edificios y fabricación en general. - Elija S460 cuando el diseño se beneficie de una mayor resistencia a la fluencia —por ejemplo, para reducir el tamaño de los elementos, cumplir con requisitos de deflexión o pandeo más estrictos o ahorrar peso en sistemas con limitaciones de transporte— siempre que se implementen controles de soldadura y fabricación.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El acero S460 suele ser más caro por tonelada que el S355 debido a los controles de procesamiento más estrictos (TMCP/normalización), el posible contenido de microaleaciones y los menores volúmenes de producción. El sobreprecio varía según el mercado, la forma del producto y el espesor.
• Disponibilidad: El acero S355 tiene mayor disponibilidad en placas, perfiles laminados en caliente y perfiles estructurales. El acero S460 está ampliamente disponible para placas y perfiles estructurales, pero puede tener plazos de entrega más largos para espesores específicos, niveles de tratamiento o variantes de impacto.
• Efecto de la forma del producto: Las placas y bobinas con propiedades S460M/N certificadas pueden tener una disponibilidad más limitada que las S355 estándar; el departamento de compras debe considerar el plazo de entrega y la calificación del proveedor.

10. Resumen y recomendación

Criterio	S355	S460
Soldabilidad	Buenos (procedimientos estándar)	De bueno a moderado (puede requerir controles más estrictos)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Resistencia moderada con buena ductilidad	Mayor resistencia con tenacidad diseñada mediante TMCP
Costo	Más bajo	Mayor (prima por mayor potencia/procesamiento)

Elija S355 si: - La sencillez de fabricación, la amplia disponibilidad y el menor coste de los materiales son prioritarios. Las cargas de diseño y las restricciones de peso pueden cumplirse sin secciones de alta resistencia. - Se prefieren los procedimientos de soldadura estándar y el control rutinario de precalentamiento/entre pasadas.

Elige S460 si: - La eficiencia estructural y la reducción de peso son fundamentales (por ejemplo, grandes luces, vigas de grúa, transporte restringido). El proyecto puede soportar controles de soldadura/fabricación más estrictos y posiblemente mayores costos de materiales para lograr beneficios en el ciclo de vida o el rendimiento. - El diseño exige una tenacidad al impacto específica y valores de tensión de prueba más elevados.

Observación final: Tanto el acero S355 como el S460 están diseñados para ofrecer un rendimiento estructural fiable; la elección depende de la resistencia a la fluencia requerida, las limitaciones de fabricación, los requisitos de temperatura/tenacidad de diseño y el coste total de propiedad. Verifique siempre los límites químicos y mecánicos exactos en el certificado de fabricación del proveedor y realice la cualificación del equivalente de carbono y del procedimiento de soldadura para las fabricaciones críticas.