SPCC frente a SPCE: composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

SPCC y SPCE son dos grados de acero al carbono laminado en frío, designados según la norma JIS y de uso común, que se especifican frecuentemente en forma de lámina y bobina para la fabricación, la automoción, los electrodomésticos y la fabricación en general. Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen sopesar las ventajas e inconvenientes del coste, la conformabilidad y la resistencia al elegir entre ellos: el SPCC es un acero laminado en frío de uso general y calidad comercial, mientras que el SPCE está diseñado para un mejor rendimiento en el embutido profundo y una mayor ductilidad. La principal diferencia radica en el comportamiento mecánico asociado al rendimiento en tracción y conformado: el SPCE está optimizado para la estirabilidad y la elongación uniforme, mientras que el SPCC está optimizado para una producción económica y una resistencia moderada. Dado que ambos son aceros al carbono de baja aleación laminados en frío, se comparan habitualmente durante la selección de materiales para el conformado de chapa metálica, el estampado y los conjuntos soldados.

1. Normas y designaciones

• JIS: Designación principal de donde provienen ambas clasificaciones.
• SPCC — Chapa y fleje de acero de calidad comercial laminado en frío (JIS G3141)
• SPCE — Chapa y fleje de acero para embutición profunda laminado en frío (JIS G3141)
• Equivalentes internacionales/cuasiequivalentes (por función, no coincidencia química directa uno a uno):
• EN/ISO: aceros dulces laminados en frío (por ejemplo, familias de tipos DC01/DC03)
• ASTM/ASME: ampliamente comparable a los aceros laminados en frío de bajo carbono (por ejemplo, la familia A366/A611 para aceros comerciales; la equivalencia real requiere un certificado de conformidad del proveedor).
• GB (China): existen designaciones comerciales y de embutición profunda similares, pero verifique los requisitos químicos/microestructurales exactos.
• Clasificación: Tanto el SPCC como el SPCE son aceros al carbono simples laminados en frío con bajo contenido de carbono (no son aceros aleados, ni inoxidables, ni HSLA).

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: Presencia relativa de elementos de aleación e impurezas (cualitativa; consultar el certificado de ensayo de fábrica para obtener los valores exactos).

Elemento	SPCC (laminado en frío comercial)	SPCE (laminado en frío por embutición profunda)	Notas
C (Carbono)	Moderado (superior al SPCE)	Menor (menor contenido de carbono para mejorar la ductilidad)	C controla la resistencia y la templabilidad; un valor de C menor mejora la conformabilidad.
Mn (manganeso)	Controlado (fuerza y ​​desoxidación)	Controlado (niveles similares; optimizado para la ductilidad)	El manganeso proporciona resistencia, pero un exceso de manganeso aumenta la templabilidad.
Si (silicio)	Bajo (desoxidación)	Bajo (se mantuvo bajo para facilitar el dibujo)	El silicio actúa principalmente como desoxidante; un alto contenido de silicio puede reducir la calidad de la superficie.
P (Fósforo)	Rastro (mínimo)	Rastro (mínimo)	El fósforo aumenta la resistencia pero puede reducir la ductilidad y provocar fragilidad.
S (Azufre)	Traza (controlada; puede ser ligeramente superior para grados de maquinabilidad)	Traza (baja para facilitar la conformación)	S mejora la maquinabilidad pero perjudica la capacidad de embutición y la calidad de la superficie.
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Generalmente ausente o presente solo como trazas de microaleación	Microaleación generalmente ausente o en trazas	Estos no son elementos de aleación característicos para SPCC/SPCE; algunos proveedores pueden agregar oligoelementos para aplicaciones específicas.
N (Nitrógeno)	Rastro	Rastro	El nitrógeno se controla normalmente para evitar la fragilización; no es una característica de diseño en este caso.

Estrategia de aleación: Ambos grados utilizan un bajo contenido total de aleación. En el caso del SPCE, se prioriza la reducción del carbono y un control más estricto de la relación P/S para maximizar la elongación uniforme y evitar defectos superficiales durante el embutido profundo. El SPCC permite un contenido de carbono ligeramente superior y tolerancias de impurezas menos estrictas, acordes con el uso comercial general y a un menor coste.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas:
• Tanto el SPCC como el SPCE se fabrican mediante laminación en frío seguida de recocido. La microestructura predominante tras el recocido es ferrítica, con una baja fracción de perlita o condiciones de alivio de tensiones, dependiendo del proceso.
• El SPCE, debido a su menor contenido de carbono y a los ciclos de recocido optimizados, tiende a tener una estructura de grano de ferrita equiaxial más uniforme con menos fases duras, lo que favorece una mejor capacidad de estiramiento y reduce la tendencia a la estricción localizada.
• Respuesta y procesamiento del tratamiento térmico:
• El recocido (recocido de recristalización) es el tratamiento estándar para ambos grados con el fin de recuperar la ductilidad tras la reducción en frío. La temperatura y el tiempo de recocido se eligen para lograr el tamaño de grano deseado y mitigar el endurecimiento por deformación.
• Algunas fábricas utilizan el procesamiento termomecánico y los recocidos en atmósfera controlada para refinar la textura y mejorar las propiedades de embutición profunda, especialmente para SPCE.
• Los tratamientos de temple y revenido o endurecimiento no son habituales en estos grados porque son aceros laminados en frío de bajo carbono destinados a aplicaciones de chapa dúctil en lugar de piezas estructurales tratadas térmicamente.
• Efecto del procesamiento:
• Una mayor reducción en frío aumenta la resistencia mediante endurecimiento por deformación; el recocido posterior restaura la ductilidad. El SPCE se procesa para lograr un equilibrio que favorezca la elongación y la deformación uniforme en lugar de la máxima resistencia a la tracción.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Comparación cualitativa de atributos mecánicos comunes (los valores específicos varían según el temple, el espesor y el proveedor; consulte a MTC).

Propiedad	SPCC	SPCE	Implicación práctica
Resistencia a la tracción	Moderado	Similar o ligeramente inferior	El SPCC puede presentar una resistencia a la tracción ligeramente superior en el mismo temple debido a una respuesta de endurecimiento por deformación o C ligeramente superior.
Resistencia a la fluencia	Moderado	Ligeramente más bajo	La prioridad de SPCE es un límite elástico menor para permitir un estiramiento más profundo antes del inicio de la deformación localizada permanente.
Alargamiento (uniforme y total)	Bien	Mayor (mejor capacidad de dibujo)	El SPCE proporciona una elongación total y uniforme mejorada, lo cual es fundamental para el embutido profundo y el estampado complejo.
Resistencia al impacto	Adecuado para aplicaciones en láminas.	Adecuado; similar o ligeramente mejor a temperatura ambiente	Ambos están diseñados para el conformado de chapa; ninguno está optimizado para servicios de impacto a baja temperatura.
Dureza	Moderado (ligeramente superior)	Ligeramente más bajo (más suave)	La dureza se correlaciona con la resistencia; un SPCE más blando permite una mejor conformabilidad.

Interpretación: El SPCE está diseñado para ofrecer una ductilidad y elasticidad superiores, a costa de una ligera reducción en su resistencia y dureza en comparación con el SPCC. Para aplicaciones que requieren radios de embutición más profundos, geometrías complejas o una mínima recuperación elástica, el SPCE suele ser la opción preferida. El SPCC se elige cuando el coste y una resistencia adecuada para un conformado sencillo son las principales prioridades.

5. Soldabilidad

• Observaciones generales:
• Tanto el SPCC como el SPCE son aceros de bajo carbono y son soldables en general mediante métodos estándar de soldadura por fusión y resistencia. Su bajo contenido de aleación reduce el riesgo de formación de martensita dura sin templar en la zona afectada por el calor (ZAC).
• La soldabilidad depende de medidas equivalentes de carbono y de la presencia de aleación/microaleación residual.
• Índices de equivalencia de carbono y soldabilidad:
• Un índice comúnmente utilizado para la evaluación cualitativa de la soldabilidad es: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Los valores más bajos de $CE_{IIW}$ indican una mejor soldabilidad en términos de menor riesgo de agrietamiento en frío.
• Una fórmula predictiva más detallada es: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ $P_{cm}$ se utiliza en algunas normas para evaluar los requisitos de precalentamiento y soldabilidad.
• Interpretación cualitativa:
• Debido a que el SPCE suele tener un contenido de carbono ligeramente inferior y un control estricto de las impurezas, a menudo presenta una soldabilidad ligeramente mejor en cuanto a la susceptibilidad al agrietamiento en frío y la necesidad de precalentamiento. En la práctica, para aplicaciones en chapa delgada y procesos de soldadura comunes (MIG/MAG, TIG, soldadura por puntos de resistencia), ambos grados se sueldan satisfactoriamente sin precauciones especiales, siempre que se utilicen un diseño de junta, un ajuste y parámetros de soldadura adecuados.
• Para soldaduras de gran espesor y de múltiples pasadas, o cuando hay elementos de microaleación presentes, evalúe $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ y siga las recomendaciones de precalentamiento/postcalentamiento.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el SPCC como el SPCE son aceros al carbono no inoxidables; su resistencia inherente a la corrosión es limitada. Estrategias de protección típicas:
• Galvanizado en caliente (GI), electrogalvanizado (EG) o pretratamiento con recubrimientos de conversión antes de pintar.
• Sistemas de pintura (epoxi, poliéster) y recubrimientos en polvo para ambientes atmosféricos.
• Los fabricantes de equipos originales (OEM) suelen especificar tratamientos superficiales (zinc, recubrimientos orgánicos) en función de la exposición al exterior y la vida útil requerida.
• Índices de acero inoxidable:
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) no es aplicable a estos grados porque no son aceros inoxidables; por lo tanto: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ es irrelevante para SPCC/SPCE ya que sus contenidos de Cr, Mo y N son insignificantes.
• Nota práctica: Para operaciones de conformado que producen cortes al descubierto o bordes expuestos, considere la aplicación de recubrimientos posteriores al conformado o tratamientos de sellado de bordes para evitar la corrosión localizada.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Formabilidad:
• SPCE destaca en embutición profunda, estampado complejo y operaciones que requieren una alta elongación uniforme y una mínima formación de orejas. Se elige cuando se requieren radios de embutición ajustados, grandes reducciones de área o piezas con formas de panadería.
• SPCC se encarga de tareas generales de conformado —doblado, estampado suave y trabajo con paneles— donde no se requiere una capacidad de embutición extrema.
• Maquinabilidad:
• Los aceros de bajo carbono laminados en frío generalmente se pueden mecanizar con herramientas estándar; el SPCC puede mecanizarse ligeramente mejor si contiene azufre o elementos que mejoran la maquinabilidad, pero tales adiciones son poco comunes en láminas laminadas en frío de calidad.
• Flexión y recuperación elástica:
• La menor resistencia a la fluencia y la mayor ductilidad del SPCE pueden reducir la recuperación elástica en algunos casos, pero la configuración del proceso aún debe considerar el espesor y la geometría de la herramienta.
• Acabado superficial y postprocesamiento:
• Ambos materiales ofrecen una buena calidad superficial para pintar y recubrir tras una limpieza y un pretratamiento adecuados. El SPCE suele fabricarse con controles de calidad superficial más estrictos para componentes visibles o pintados.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Aplicaciones comunes por grado

SPCC (laminado en frío comercial)	SPCE (laminado en frío por embutición profunda)
Paneles generales, carcasas, piezas estampadas simples, componentes de mobiliario, paneles de chasis	Paneles interiores de automóviles, depósitos de combustible (donde la conformabilidad es importante), utensilios de cocina complejos embutidos, carcasas de iluminación empotradas
Cuerpos de electrodomésticos y componentes estampados no críticos	Componentes complejos estampados y estirados que requieren una alta elongación uniforme (por ejemplo, puertas interiores de automóviles, carcasas complejas).
Chapa estructural donde el coste es un factor determinante y el conformado es sencillo.	Componentes de alta embutición con tolerancias estéticas o dimensionales ajustadas después del conformado

Justificación de la selección: Elija SPCE cuando la geometría exija una elongación uniforme elevada y un adelgazamiento localizado mínimo; elija SPCC para tareas de conformado menos exigentes y sensibles al coste, o cuando sea beneficiosa una resistencia ligeramente superior en estado de conformado.

9. Costo y disponibilidad

• Costo:
• El SPCC suele ser la opción más económica debido a los mayores volúmenes de producción y a los controles de composición menos estrictos.
• El SPCE puede tener un precio ligeramente superior debido a un control químico y un procesamiento más estrictos para lograr una capacidad de estiramiento superior.
• Disponibilidad por formato de producto:
• Ambos grados están ampliamente disponibles en bobinas y láminas laminadas en frío cortadas a medida. La disponibilidad varía según la región y el inventario del proveedor; el SPCC se suele almacenar como grado de uso general.
• Plazos de entrega y consejos de adquisición:
• Para la producción en grandes volúmenes, negociar lotes de bobinas con certificados de prueba de fábrica (MTC) uniformes reduce la variabilidad. Para la producción mediante embutición profunda, solicite datos del proveedor y pruebas de conformado para garantizar un rendimiento uniforme.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Comparación rápida

Atributo	SPCC	SPCE
Soldabilidad	Bien	Ligeramente mejor o comparable
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Resistencia moderada con tenacidad adecuada	Menor límite elástico/mayor ductilidad: mejor tenacidad en el conformado
Costo	Menor (económico)	Ligeramente superior (prima por conformabilidad)

Recomendaciones: - Elija SPCE si: - Su aplicación requiere embutición profunda, elongación uniforme elevada, estampado complejo con radios ajustados o adelgazamiento localizado mínimo. - Se prioriza la conformabilidad y la elasticidad constante sobre los incrementos marginales en la resistencia a la tracción una vez formada. - Elija SPCC si: Su aplicación implica operaciones de conformado más sencillas, sensibilidad a los costos y piezas estampadas o conformadas de uso general donde una resistencia moderada es suficiente. - Necesitas láminas de material ampliamente disponibles y con buena calidad superficial para pintar o revestir a un menor coste.

Nota final: Los aceros SPCC y SPCE son aceros muy similares dentro de la familia de aceros laminados en frío de bajo carbono. El factor decisivo en su selección es el comportamiento de conformado, determinado por su resistencia a la tracción y el alargamiento. Para cualquier diseño crítico, solicite siempre el certificado de ensayo de fábrica del proveedor y, cuando sea posible, realice ensayos de conformado y soldabilidad con el mismo temple y espesor para confirmar su comportamiento bajo sus condiciones de proceso específicas.