SPA-H frente a COR-TEN A: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los ingenieros y profesionales de compras a menudo se enfrentan a la decisión de elegir entre aceros estructurales de alto rendimiento que priorizan diferentes requisitos de servicio: durabilidad y tenacidad a través del espesor frente a resistencia a la corrosión atmosférica y bajo coste de recubrimiento durante su ciclo de vida. SPA-H y COR-TEN A representan dos filosofías de aleación y especificación divergentes que se encuentran en el diseño estructural, naval y de infraestructuras.

La principal diferencia práctica radica en que el SPA-H es una familia de productos desarrollada bajo las normas de construcción naval y estructural del este de Asia, con énfasis en la resistencia, la tenacidad y la soldabilidad para estructuras fabricadas, mientras que el COR-TEN A es un acero resistente a la intemperie de origen estadounidense, desarrollado para formar una pátina atmosférica protectora que reduce la corrosión sin necesidad de un recubrimiento continuo. Estos aceros se comparan habitualmente cuando un diseño debe equilibrar el comportamiento ante la corrosión, la fabricación, la capacidad mecánica y el coste del ciclo de vida.

1. Normas y designaciones

• SPA-H
• Suele citarse en las normas japonesas de construcción naval y estructuras, así como en las especificaciones nacionales correspondientes. Pueden aparecer variantes y equivalentes en la nomenclatura regional de aceros para buques y estructuras.
• Clasificación: Acero estructural / Familia HSLA (acero estructural de alta resistencia y baja aleación con microaleación y procesamiento controlado).
• CORTEN A
• Históricamente asociada con especificaciones estadounidenses como el desarrollo original de la aleación COR‑TEN y especificaciones como ASTM A242 y designaciones similares de acero resistente a la intemperie; “COR‑TEN” es un nombre comercial para una familia de aceros resistentes a la intemperie.
• Clasificación: Acero al carbono/aleado resistente a la intemperie, diseñado para resistir la corrosión atmosférica (no inoxidable).

Nota: La designación exacta y los límites químicos pueden diferir entre las normas ASTM, JIS, EN y otras normas nacionales; los usuarios deben consultar la edición específica de la norma y los certificados de fábrica para los suministros contractuales.

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: Presencia cualitativa de elementos en cada grado

Elemento	SPA-H (estrategia típica)	COR-TEN A (estrategia típica)
do	Controlado; se mantuvo relativamente bajo para preservar la soldabilidad y la ductilidad.	De baja a moderada; equilibrada para proporcionar resistencia y permitir la formación de pátina.
Minnesota	Presente como elemento fortalecedor y desoxidante; mantenido dentro de límites controlados.	Presente para fortalecer y desoxidar
Si	Presente en cantidades moderadas para la desoxidación y la potencia.	Cantidades menores para desoxidación
PAG	Controlado/mantenido bajo; algunas variantes de microaleaciones tienen límites estrictos.	Suele estar presente intencionadamente en pequeñas cantidades, lo que favorece la formación de pátina.
S	Se mantuvo bajo para mayor resistencia y soldabilidad.	Se mantiene bajo; un exceso de azufre es perjudicial para el rendimiento anticorrosivo.
Cr	No es un componente principal de aleación; puede estar presente en cantidades ínfimas.	Se pueden incluir pequeñas adiciones para promover el comportamiento de la intemperie.
Ni	Generalmente bajo/ausente en SPA-H	Generalmente en niveles bajos o nulos; algunos aceros resistentes a la intemperie pueden contener pequeñas cantidades de Ni.
Mes	Normalmente ausente o muy bajo	Normalmente ausente
V	Se utiliza frecuentemente como elemento de microaleación para el fortalecimiento por precipitación y el control del grano.	Generalmente no es un elemento de aleación principal.
Nb (Nb/Ti)	Elementos comunes de microaleación para mejorar la resistencia y la tenacidad mediante el refinamiento del grano y la precipitación.	No se suele utilizar para el efecto de pátina en el envejecimiento.
Ti	Utilizado para la desoxidación y los beneficios de las microaleaciones en SPA-H	No suele ser una adición intencionada
B	En algunos aceros microaleados se pueden utilizar adiciones traza para controlar la templabilidad.	No es típico
norte	Controlado; se mantiene bajo para evitar la fragilización; a veces se maneja en el procesamiento de microaleaciones.	Controlado; no se utiliza para pruebas de corrosión.

Explicación: Estrategia SPA-H: Las variantes SPA-H suelen formar parte de un enfoque de microaleaciones/aleaciones de alta resistencia (HSLA) donde se utilizan pequeñas cantidades de elementos como Nb, V y Ti para controlar el tamaño de grano y producir endurecimiento por precipitación sin recurrir a altos niveles de carbono. El objetivo es lograr un equilibrio entre alta resistencia, buena tenacidad (incluida la resistencia a través del espesor) y buena soldabilidad/conformabilidad. Estrategia COR-TEN A: COR-TEN A se alea para favorecer la formación de una capa de óxido estable y adherente (pátina) en exposiciones atmosféricas cíclicas. Pequeñas adiciones de Cu, P y, en ocasiones, Cr contribuyen a la pátina protectora; la resistencia mecánica se logra principalmente mediante la metalurgia convencional del carbono-manganeso, con un control preciso de las impurezas.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• SPA-H
• Procesos de producción típicos: laminación controlada, normalización o tratamiento termomecánico seguido de enfriamiento al aire. La microestructura generalmente consiste en ferrita de grano fino con precipitados de microaleación dispersos y, dependiendo de la composición química exacta y el enfriamiento, pequeñas fracciones de bainita o martensita revenida.
• Respuesta al tratamiento térmico: El SPA-H está diseñado para lograr las propiedades mecánicas requeridas en estado laminado en caliente/normalizado o sometido a procesamiento termomecánico controlado (TMCP). El temple y revenido no se suele aplicar al SPA-H de grado naval; las propiedades se obtienen mediante el procesamiento y los efectos de las microaleaciones.
• Se hace hincapié en las propiedades mecánicas a través del espesor y la tenacidad; la microaleación y el laminado controlado producen un tamaño de grano de austenita previa fino que mejora la tenacidad al impacto.
• CORTEN A
• Proceso de producción típico: laminado en caliente y enfriamiento controlado para obtener una microestructura de tipo ferrita-perlita en formatos de producto estándar. COR-TEN A no requiere temple ni revenido para lograr su comportamiento característico.
• Respuesta al tratamiento térmico: los tratamientos térmicos que alteran la química superficial o la microestructura (p. ej., ciclos de calentamiento localizados por soldadura) pueden influir tanto en las propiedades mecánicas como en la formación de la pátina de intemperie. El acero COR-TEN se suele utilizar en estado laminado; es poco común someterlo a tratamientos térmicos posteriores excesivos.
• La microestructura busca un comportamiento estructural convencional; la resistencia a la corrosión surge de adiciones de aleación particulares y la química superficial resultante, más que de una microestructura interna fundamentalmente diferente.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Comparación mecánica cualitativa

Propiedad	SPA-H	CORTEN A
Resistencia a la tracción	Alto para aceros estructurales HSLA (diseñados para una elevada resistencia a la fluencia/tracción)	De moderado a moderadamente alto; rango estructural típico, pero no optimizado para la máxima resistencia.
Fuerza de fluencia	Mayor resistencia a la fluencia mediante microaleación y procesamiento	Resistencia a la fluencia moderada, apropiada para aplicaciones estructurales generales.
Alargamiento (ductilidad)	Buena ductilidad cuando se procesa correctamente; equilibrada con resistencia.	Buena ductilidad en condiciones estándar de laminado en caliente
resistencia al impacto	Alta, especialmente a través del espesor debido al refinamiento del grano de la microaleación	Posee una tenacidad aceptable para estructuras atmosféricas, pero puede que no alcance el nivel de los aceros microaleados optimizados para aplicaciones a baja temperatura.
Dureza	Moderada; la dureza aumenta con el nivel de resistencia, pero se mantiene dentro de un rango adecuado para la fabricación.	Moderado; no es un acero endurecido

¿Cuál es más fuerte, más resistente o más dúctil? ¿Y por qué? Las variantes de SPA-H se diseñan generalmente para ofrecer mayor límite elástico y resistencia a la tracción, manteniendo una buena tenacidad al impacto mediante laminación controlada y microaleación (Nb, V, Ti). Esta combinación convierte a SPA-H en la opción ideal para estructuras donde la relación resistencia-peso y la tenacidad a través del espesor son cruciales. COR-TEN A prioriza el desempeño ambiental; sus propiedades mecánicas son adecuadas para uso estructural, pero generalmente no alcanzan los mismos niveles extremos de alta resistencia y tenacidad que los aceros HSLA específicos para la industria naval. La ductilidad de COR-TEN sigue siendo adecuada para el conformado y la fabricación en sus aplicaciones previstas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende de indicadores de carbono equivalente, adiciones de aleación y microaleación. Dos índices empíricos comunes son:

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

y

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

Interpretación y orientación cualitativa: SPA-H: El bajo contenido controlado de carbono, junto con la microaleación, suele producir equivalentes de carbono bajos o moderados, lo que se traduce en una soldabilidad generalmente buena. Los elementos de microaleación (Nb, V) pueden aumentar la templabilidad localmente, pero están presentes en bajas concentraciones; el precalentamiento y el control de la temperatura entre pasadas son prácticas habituales para evitar el endurecimiento de la zona afectada por el calor (ZAC) y el agrietamiento por hidrógeno en secciones más gruesas. SPA-H se suele especificar con recomendaciones sobre los procedimientos de soldadura para garantizar la tenacidad. COR-TEN A: Las adiciones de aleación que favorecen la intemperie (p. ej., Cu, P, Cr) aumentan la posibilidad de desajustes en el comportamiento a la corrosión del metal de soldadura y pueden afectar la susceptibilidad al agrietamiento por hidrógeno. La soldadura de COR-TEN A generalmente requiere una cuidadosa selección de los metales de aporte —a menudo consumibles compatibles con la intemperie— y atención a las prácticas posteriores a la soldadura para restaurar o preservar la resistencia a la corrosión en la zona soldada. Los equivalentes de carbono para COR-TEN A tienden a ser moderados; se aplican las precauciones de soldadura estándar (precalentamiento, intervalos controlados entre pasadas, electrodos/material de aporte con bajo contenido de hidrógeno).

Nota práctica: la soldadura puede eliminar localmente los beneficios de la aleación resistente a la intemperie en COR-TEN A; las zonas soldadas pueden requerir metal de aporte que coincida con la química de resistencia a la intemperie o tratamientos superficiales posteriores a la soldadura para recuperar el rendimiento de pátina deseado.

6. Corrosión y protección de superficies

• CORTEN A
• Diseñado como un acero resistente a la intemperie: la aleación promueve una pátina de óxido fuertemente adherente que reduce la tasa de corrosión a largo plazo bajo exposición atmosférica alternante húmeda/seca.
• La pátina protectora se forma bajo ciclos ambientales específicos; COR‑TEN A no está diseñado para zonas marinas con salpicaduras continuamente húmedas, sumergidas o con alto contenido de cloruros, donde la pátina no puede estabilizarse.
• Índices como el PREN no son relevantes para aceros resistentes a la intemperie que no sean inoxidables, sino para aleaciones inoxidables: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ que cuantifica la resistencia a la corrosión por picaduras en aceros inoxidables — no aplicable a los aceros COR-TEN o SPA-H típicos.
• SPA-H
• Como acero estructural HSLA, el SPA-H requiere protección anticorrosiva convencional (recubrimientos, galvanizado, protección catódica sacrificial) si se expone a la atmósfera sin los recubrimientos adecuados. No es una aleación resistente a la intemperie por defecto.
• Las estrategias de protección de superficies incluyen sistemas de pintura, galvanizado en caliente (dependiendo de las necesidades de juntas y fabricación) y estrategias de mitigación de la corrosión localizada para ambientes marinos.

Cuándo evitar el acero COR-TEN A: no apto para aplicaciones sumergidas, ambientes con exposición constante a la salinidad o donde la deposición biológica o química impida la formación de pátina. En tales casos, se prefieren los aceros al carbono o inoxidables recubiertos.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• SPA-H
• Fabricación: Los aceros HSLA presentan buena soldabilidad y conformabilidad en general si se siguen los procedimientos de conformado recomendados. Los niveles de resistencia más elevados requieren utillaje más robusto y pueden reducir los radios de curvatura.
• Maquinabilidad: similar a otros aceros estructurales de baja aleación; la microaleación generalmente no impide el mecanizado en formas de producto estándar, pero el aumento de la resistencia puede aumentar el desgaste de las herramientas.
• Conformabilidad: buena si el material se suministra con el temple y el espesor adecuados en relación con el proceso de conformado.
• CORTEN A
• Fabricación: se puede laminar y fabricar fácilmente en muchas aplicaciones estructurales, pero la soldadura requiere atención a la selección del material de aporte para preservar las propiedades anticorrosivas.
• Maquinabilidad: comparable a la de los aceros al carbono normales; el corte y el punzonado son sencillos en espesores de placa típicos para uso arquitectónico y de infraestructura.
• Formabilidad: puede moldearse, pero el moldeado repetido y la eliminación de la pátina superficial pueden afectar el comportamiento a largo plazo frente a la intemperie y la estética.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos típicos

SPA-H (aplicaciones típicas)	COR-TEN A (aplicaciones típicas)
Cascos de buques y elementos estructurales marinos donde la tenacidad a través del espesor y la soldabilidad son fundamentales	Fachadas arquitectónicas, puentes y esculturas al aire libre donde se desea una pátina atmosférica a largo plazo
Estructuras de acero soldadas de gran tamaño, grúas y armazones industriales	Señalización vial, componentes de puentes (en entornos apropiados) y barandillas donde se desee un mantenimiento reducido mediante pintura
Carcasas de retención de presión y componentes fabricados de gran tamaño que requieren propiedades mecánicas controladas	Infraestructura urbana y elementos paisajísticos que explotan la estética de la erosión.

Justificación de la selección: - Elija SPA-H para estructuras soldadas que soportan cargas y requieren alta tenacidad y resistencia, especialmente en la construcción naval y la fabricación pesada. - Elija COR-TEN A cuando la exposición atmosférica y el mantenimiento reducido del recubrimiento sean prioridades clave, y los entornos sean adecuados para el desarrollo de la pátina.

9. Costo y disponibilidad

• SPA-H
• Disponibilidad: común en regiones con grandes industrias de construcción naval y estructuras pesadas; suministrada en placas, perfiles y bobinas por fábricas que abastecen a esos mercados.
• Coste: moderado; los aceros HSLA pueden tener un precio superior al de los aceros al carbono básicos debido a la microaleación y los controles de procesamiento, pero permiten obtener secciones más delgadas y ahorrar peso.
• CORTEN A
• Disponibilidad: muchos fabricantes ofrecen aceros especiales resistentes a la intemperie, pero pueden suministrarse en gamas de productos más reducidas y con plazos de entrega más ajustados para la certificación de la química de resistencia a la intemperie.
• Coste: puede ser superior al del acero al carbono simple debido a la aleación controlada y la certificación; en las aplicaciones adecuadas, se pueden obtener ahorros en los costes del ciclo de vida gracias a la reducción de la pintura y el mantenimiento.

La disponibilidad en el mercado y los precios dependen de la región y están influenciados por la forma del producto (placa, bobina, sección) y los requisitos de certificación.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Resumen comparativo rápido

Propiedad	SPA-H	CORTEN A
soldabilidad	Bueno (diseñado para la fabricación; requiere procedimientos estándar)	Moderado (las zonas de soldadura necesitan material de relleno adecuado y atención para preservar su comportamiento ante la intemperie)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Alta resistencia con gran tenacidad a través del espesor (ventajas de las aleaciones HSLA/microaleaciones)	Resistencia moderada; tenacidad adecuada para estructuras atmosféricas
Coste (material y ciclo de vida)	Moderado; posibles ahorros gracias a estructuras más ligeras	Mayor coste de materiales, pero potencial ahorro en el recubrimiento durante su ciclo de vida en entornos adecuados.

Conclusiones y recomendaciones prácticas: Elija SPA-H si sus principales requisitos son una alta resistencia estructural, una excelente soldabilidad y una gran tenacidad a través del espesor para aplicaciones de fabricación pesada o construcción naval. SPA-H es la mejor opción cuando la integridad estructural ante impactos o bajas temperaturas y la robustez de los procedimientos de soldadura son prioritarias. Elija COR-TEN A si su objetivo principal es una resistencia a la corrosión atmosférica a largo plazo con una mínima necesidad de pintura y si el entorno favorece la formación de una pátina estable (ciclos alternos de humedad y sequedad, sin inmersión continua ni exposición a salpicaduras marinas intensas). COR-TEN A también se elige para aplicaciones arquitectónicas y estéticas que aprovechan su aspecto superficial característico.

Nota final: Verifique siempre los límites químicos y mecánicos exactos en el certificado de fábrica y en la especificación nacional o internacional aplicable al contrato. Los procedimientos de soldadura, la selección del material de aporte y las estrategias de tratamiento superficial deben definirse en el paquete de ingeniería para garantizar que el material entregado cumpla con las expectativas de rendimiento mecánico y de resistencia a la corrosión.