SGCD1 vs SGCD2 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros SGCD1 y SGCD2 son aceros de bajo carbono estrechamente relacionados, comúnmente especificados para operaciones de conformado, estampado y acabado en frío en los sectores automotriz, de electrodomésticos y de ingeniería ligera. Los ingenieros y profesionales de compras que deben elegir entre ellos sopesan las ventajas y desventajas, como la conformabilidad frente a la resistencia, la soldabilidad frente a la capacidad de tratamiento térmico posterior al conformado y el costo unitario frente a la disponibilidad.

La principal diferencia operativa entre ambos grados radica en su comportamiento de conformado: uno está optimizado para una mayor ductilidad en frío y una estirabilidad uniforme en chapa o fleje, mientras que el otro sacrifica cierta facilidad de conformado para obtener mayor resistencia y mejor templabilidad. Dado que estos grados se utilizan indistintamente en numerosos entornos de fabricación, es fundamental realizar una comparación minuciosa de su composición, respuesta microestructural, propiedades mecánicas y consideraciones de fabricación para una correcta selección.

1. Normas y designaciones

• Normas y familias principales relevantes para los aceros tipo SGCD:
• ASTM/ASME (Designaciones AISI/SAE para aceros al carbono y de baja aleación)
• EN (Categorías europeas EN 10025/EN 10130 para aceros laminados en frío y grados estructurales)
• JIS (Normas industriales japonesas para aceros laminados en frío y embutidos profundos)
• GB (Normas nacionales chinas, incluidas las categorías de chapa y tira laminadas en frío)
• Clasificación: Los aceros SGCD1 y SGCD2 se clasifican como aceros de bajo carbono para conformado en frío dentro de la familia de aceros al carbono-manganeso (no son inoxidables, ni aceros para herramientas, y generalmente no son HSLA según la definición moderna). Están destinados principalmente al conformado y la fabricación, en lugar de a aplicaciones estructurales a altas temperaturas o de aleación pesada.
• Nota: Los sistemas de designación varían según la región y la fábrica; los equivalentes comparables en los catálogos ASTM/EN/GB/JIS deben confirmarse mediante certificados de propiedades químicas y mecánicas.

2. Composición química y estrategia de aleación

Las dos calidades están formuladas para equilibrar un bajo contenido de carbono que proporcione ductilidad y suficiente manganeso/silicio (y ocasionalmente microaleación) para ofrecer resistencia y estabilidad durante el proceso. Los límites reales varían según el proveedor y la normativa regional; la siguiente tabla muestra rangos típicos representativos. Siempre confirme la composición en el certificado de análisis de fábrica para los cálculos de diseño.

Elemento	Rango típico (en % peso) — SGCD1 (representativo)	Rango típico (en % peso) — SGCD2 (representativo)
do	0,04 – 0,12	0,06 – 0,18
Minnesota	0,20 – 0,80	0,30 – 1,00
Si	0,02 – 0,25	0,02 – 0,30
PAG	≤ 0,030 (máx.)	≤ 0,030 (máx.)
S	≤ 0,020 (máx.)	≤ 0,020 (máx.)
Cr	traza – 0,20 (si está presente)	traza – 0,30 (si está presente)
Ni	traza – 0,20 (si está presente)	traza – 0,30 (si está presente)
Mes	normalmente ausente o ≤ 0,05	ocasionalmente ≤ 0,10
V, Nb, Ti, B	Generalmente ausente; microaleación posible en algunas variantes.	Es posible la microaleación para el control de la resistencia
norte	rastro	rastro

Explicación: El proceso SGCD1 suele emplear bajos contenidos de carbono y aleación para maximizar la conformabilidad en frío y minimizar la templabilidad. Un menor contenido de carbono y un contenido controlado de manganeso reducen el riesgo de fracturas por cizallamiento y adelgazamiento durante el conformado. El acero SGCD2 admite un contenido de carbono y aleación ligeramente superior (o adiciones de microaleación) para aumentar la resistencia a la tracción y la respuesta al tratamiento térmico o revenido. Estos cambios incrementan la templabilidad y pueden reducir ligeramente la conformabilidad. - En las variantes de SGCD2, a veces se utilizan pequeñas adiciones de Cr, Ni o V para ajustar la resistencia, la tenacidad y la respuesta al temple sin entrar en el ámbito del acero aleado.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas tras el procesamiento estándar:
• SGCD1: Matriz predominantemente ferrítica con finas islas de perlita cuando el carbono alcanza valores más altos en el rango de ley. Se hace hincapié en el refinamiento del grano y el control de inclusiones para mejorar la extensibilidad y la expansión de poros.
• SGCD2: Estructura ferrita-perlita con una mayor fracción de perlita o bainita templada (si se aplica procesamiento termomecánico o tratamiento térmico) dependiendo del contenido de aleación y la velocidad de enfriamiento.
• Efectos del tratamiento térmico:
• Normalización: Favorece una distribución uniforme de ferrita y perlita. El SGCD2, con un contenido de aleación ligeramente superior, presentará una templabilidad ligeramente mayor tras la normalización.
• Temple y revenido: No se suele aplicar al SGCD1 porque anularía las ventajas de conformado. Las variantes de SGCD2 con microaleación pueden endurecerse y revenirse para aumentar la resistencia de los componentes estructurales.
• Procesamiento termomecánico (PTM): Ambos grados se benefician de programas controlados de laminación y bobinado. El PTM permite refinar el tamaño del grano, mejorando el equilibrio entre resistencia y ductilidad, lo cual resulta útil para SGCD2 cuando se requiere mayor resistencia sin sacrificar la conformabilidad.

4. Propiedades mecánicas

La siguiente tabla muestra rangos representativos de propiedades mecánicas para formatos de producto típicos (chapa o fleje laminado en frío). Verifique los valores exactos con las especificaciones del producto y los ensayos realizados.

Propiedad	SGCD1 (típico)	SGCD2 (típico)
Resistencia a la tracción (MPa)	270 – 390	320 – 480
Límite elástico (0,2% de deformación, MPa)	150 – 260	200 – 350
Alargamiento (%), A50 mm o A5	28 – 40	20 – 30
Resistencia al impacto (J)	Moderado — más alto a temperatura ambiente; varía con el grosor	Moderado — puede ser inferior a SGCD1 con el mismo grosor
Dureza (HB)	~100 – 150	~120 – 190

Interpretación: - El SGCD2 tiende a mostrar mayor resistencia a la tracción y al límite elástico a expensas de la ductilidad y la conformabilidad debido a un mayor contenido de carbono/aleación y posibles adiciones de microaleaciones. - SGCD1 enfatiza la elongación y la capacidad de estiramiento, proporcionando una mejor expansión de agujeros y resistencia a la fractura en operaciones de estirado severas. - La tenacidad al impacto depende de la limpieza, el espesor y el procesamiento; con un procesamiento equivalente, el SGCD1 generalmente proporciona un modo de fractura más dúctil.

5. Soldabilidad

La soldabilidad está controlada principalmente por el contenido de carbono, la aleación efectiva (que aumenta la templabilidad) y la presencia de residuos. Entre los índices predictivos útiles se incluyen el equivalente de carbono IIW y la fórmula Pcm:

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

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

Interpretación cualitativa: - SGCD1: Un menor contenido de carbono y menos elementos de templabilidad producen valores más bajos de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$, lo que indica una soldabilidad más fácil, menores requisitos de precalentamiento y menor riesgo de agrietamiento en frío. - SGCD2: El elevado contenido de carbono/manganeso y la posible microaleación aumentan ligeramente $CE_{IIW}$/$P_{cm}$, por lo que los procedimientos de soldadura pueden necesitar un precalentamiento más alto, una entrada de calor controlada o un revenido de la ZAT en secciones más gruesas. Nota práctica: Para ambos grados, las buenas prácticas de taller (diseño de juntas, selección de consumibles, temperatura entre pasadas) son determinantes para el éxito. Siempre verifique la especificación del procedimiento de soldadura (WPS) con las pruebas pertinentes para los conjuntos críticos.

6. Corrosión y protección de superficies

• Estos grados son aceros de bajo carbono no inoxidables; la resistencia a la corrosión es típica del acero al carbono común.
• Estrategias de protección de superficies:
• La galvanización en caliente, la electrogalvanización y el pretratamiento seguido de pintura o recubrimiento en polvo son las principales protecciones para ambientes atmosféricos y ligeramente corrosivos.
• Para entornos que requieren una mejor resistencia a la corrosión, considere recubrimientos de conversión, recubrimientos dúplex o el cambio a familias de acero inoxidable; PREN no es aplicable aquí ya que no se trata de grados de acero inoxidable.
• Cuando se añaden trazas de cromia o níquel (variantes SGCD2), no modifican significativamente la resistencia a la corrosión atmosférica en comparación con los sistemas de protección estándar.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Formabilidad:
• SGCD1: Optimizado para embutición profunda, estirado y doblado de radio reducido. Su menor contenido de carbono y la morfología controlada de las inclusiones proporcionan una relación de expansión de agujeros superior y reducen la variabilidad de la recuperación elástica.
• SGCD2: Mejor para aplicaciones que requieren mayor resistencia residual después del conformado; la conformabilidad es aceptable para estiramiento moderado pero limitada para deformaciones extremas.
• Maquinabilidad:
• Ambos son relativamente mecanizables cuando están recocidos o en la condición blanda tal como se suministran; el SGCD2 puede mostrar un desgaste de herramienta ligeramente mayor debido al aumento de precipitados de perlita o microaleación.
• Refinamiento:
• El estado de la superficie es importante para la adherencia de los recubrimientos y los acabados pintados; especifique el decapado, fosfatado o limpieza adecuados para los procesos posteriores.

8. Aplicaciones típicas

SGCD1 (usos típicos)	SGCD2 (usos típicos)
Paneles interiores de automóviles embutidos, carcasas de electrodomésticos, piezas estampadas complejas que requieren alta elasticidad	Piezas estructurales prensadas, soportes de refuerzo, piezas conformadas que requieren una mayor resistencia a la fluencia o un tratamiento térmico posterior al conformado limitado.
Tubos y secciones que requieren buena flexibilidad	Componentes portantes conformados en frío, ejes de servicio medio (después del tratamiento térmico)
Productos de consumo donde el acabado superficial y la moldeabilidad son prioritarios	Piezas que requieren recorte, mecanizado moderado y mayor relación resistencia-peso dentro de los límites del acero al carbono

Justificación de la selección: - Utilice SGCD1 cuando el proceso de fabricación incluya un estirado severo, una expansión de agujeros o cuando sea primordial minimizar las grietas de formación. - Utilice SGCD2 cuando la pieza final requiera mayor resistencia o un rendimiento mejorado después del procesamiento térmico y cuando las operaciones de conformado sean moderadas.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo:
• El SGCD1 suele ser competitivo en costes debido a su menor contenido de aleación y a sus requisitos de procesamiento más sencillos.
• El SGCD2 puede tener un precio ligeramente superior si se utiliza microaleación o procesamiento adicional (por ejemplo, laminación controlada, revenido).
• Disponibilidad:
• Ambos grados suelen estar disponibles en chapa laminada en frío, fleje y, en ocasiones, bobinas decapadas y aceitadas procedentes de acerías regionales. Las formas del producto (tolerancia, espesor, acabado superficial) varían según la acería y la región; los plazos de entrega para templetes especiales o superficies ultralimpias pueden ser más largos.

10. Resumen y recomendación

Característica	SGCD1	SGCD2
soldabilidad	Mejor (menor C, menor CE)	De bueno a condicional (mayor CE, puede necesitar precalentamiento)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Prioriza la resistencia y la ductilidad.	Prioriza una mayor resistencia con una tenacidad razonable.
Costo	Más bajo	Ligeramente superior (dependiendo de la microaleación/proceso)

Recomendaciones: Elija SGCD1 si su pieza requiere alta conformabilidad en frío, embutición profunda, excelente expansión de agujeros y procedimientos de soldadura sencillos. Es ideal para paneles de poco espesor, carcasas de electrodomésticos y componentes donde el acabado superficial y la ductilidad son factores determinantes del diseño. Elija SGCD2 si su aplicación requiere mayor resistencia en estado de conformado, mayor capacidad de carga o la opción de endurecimiento/revenido posterior al conformado. SGCD2 es adecuado para soportes estructurales conformados, componentes sometidos a mayores esfuerzos en servicio o donde se necesita una base de mayor resistencia sin recurrir a aleaciones más pesadas.

Nota final: Los rangos y comportamientos resumidos aquí son representativos. Debido a que la nomenclatura, los límites de composición y las rutas de proceso varían según la planta, solicite siempre los certificados de prueba de la planta (MTC), confirme las normas aplicables y realice pruebas de conformado/soldadura para los componentes críticos antes de su liberación a producción.