Acero inoxidable 400 frente a acero inoxidable 235: composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

El SS400 y el Q235 son dos de los aceros estructurales al carbono más comúnmente especificados a nivel mundial para la fabricación general, la construcción y la maquinaria. Al elegir entre ellos, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen sopesar factores como el coste frente al rendimiento mecánico garantizado, la soldabilidad frente a la resistencia y la disponibilidad local frente al cumplimiento de las normas. Los contextos de decisión típicos incluyen estructuras, fabricaciones soldadas y piezas de maquinaria en general donde se requiere un límite elástico predecible y una ductilidad razonable.

Aunque ambos grados son aceros estructurales de bajo carbono con usos similares, provienen de sistemas de normalización nacionales distintos y, por lo tanto, presentan rangos químicos garantizados y límites de propiedades ligeramente diferentes. Esta diferencia en las normas y prácticas de ensayo —no una diferencia metalúrgica fundamental— es la razón por la que estos dos grados se comparan a menudo en conversaciones sobre diseño y adquisición.

1. Normas y designaciones

• SS400: Designación de las Normas Industriales Japonesas (JIS) comúnmente utilizada para aceros estructurales generales (históricamente, la familia JIS G3101 / JIS G3131). Clasificado como acero estructural al carbono.
• Q235: Designación china de la serie GB/T 700 para acero estructural al carbono (varias subcategorías Q235A/B/C/D/E). Clasificado como acero estructural al carbono simple.
• Equivalentes internacionales comparables:
• ASTM/ASME: ASTM A36 (comúnmente utilizado como un equivalente occidental aproximado para uso estructural general, aunque no idéntico).
• EN: S235 (Acero estructural europeo con espacio de aplicación similar; diferentes valores garantizados y ensayos).
• Categoría: Tanto el SS400 como el Q235 son aceros estructurales al carbono (de baja aleación), no inoxidables, ni para herramientas, ni de alta resistencia y baja aleación (HSLA). Algunos productos pueden incluir variantes microaleadas o procesadas termomecánicamente, pero las calidades en sí se definen como aceros estructurales al carbono.

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se muestran rangos de composición representativos (en % peso). Los valores reflejan los máximos típicos y los rangos comunes de las normas respectivas y la práctica habitual; los valores exactos deben validarse en cada certificado de fábrica, ya que los límites de subgrados y espesores pueden variar.

Elemento	SS400 (representativo, % en peso)	Q235 (representativo, % en peso)
do	≤ 0,25 (rango típico 0,05–0,25)	≤ 0,22 (rango típico 0,05–0,22)
Minnesota	≤ 1,60 (generalmente 0,3–1,6)	≤ 1,40 (normalmente 0,3–1,4)
Si	≤ 0,50 (a menudo ≤ 0,35)	≤ 0,35
PAG	≤ 0,050	≤ 0,045
S	≤ 0,050	≤ 0,045
Cr	trazas / no especificado (≤0,30 impureza típica)	traza / no especificado
Ni	traza / no especificado	traza / no especificado
Mes	traza / no especificado	traza / no especificado
V, Nb, Ti, B, N	generalmente traza / no especificado	generalmente traza / no especificado

Notas: Las normas definen las concentraciones máximas y los criterios de aceptación; ambos grados presentan un bajo contenido intencionado de elementos de aleación que mejoran la templabilidad. Las adiciones significativas de Cr, Ni, Mo, V o Nb no forman parte de las composiciones típicas de SS400/Q235. - Los principales elementos de refuerzo son el carbono y el manganeso; el silicio se controla para la desoxidación y puede afectar la tenacidad cuando está presente en cantidades elevadas. - Pequeñas diferencias en los valores máximos (por ejemplo, un contenido ligeramente superior de Mn o Si en el SS400) hacen que el SS400 pueda parecer ligeramente diferente en algunos lotes de fábrica, pero ambos están diseñados para ser aceros estructurales soldables y dúctiles.

Cómo afecta la aleación al rendimiento: - El carbono aumenta la resistencia y la templabilidad, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad a medida que aumenta su concentración. - El manganeso aumenta la resistencia y la templabilidad y ayuda a desoxidar; un nivel moderado de Mn mejora la tenacidad. - El silicio es un desoxidante y aumenta ligeramente la resistencia, pero puede influir en las propiedades del cordón de soldadura. - El fósforo y el azufre se controlan porque reducen la tenacidad y provocan fragilidad y problemas de mecanizado en niveles elevados.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas: En condiciones normales de laminado en caliente o recristalización, tanto el acero inoxidable SS400 como el Q235 presentan microestructuras de ferrita-perlita. El tamaño de grano y la morfología de la perlita dependen de las velocidades de laminación y enfriamiento.
• Procesamiento normal: El laminado en caliente seguido de un enfriamiento controlado suele producir una estructura fina de ferrita-perlita que ofrece un equilibrio entre resistencia y ductilidad.
• Respuesta al tratamiento térmico:
• Recocido/normalizado: Ambos aceros responden al recocido y normalizado refinando el tamaño de grano y mejorando la tenacidad. El normalizado se utiliza para homogeneizar y refinar la microestructura, mejorando así las propiedades mecánicas.
• Temple y revenido: Estos aceros no están diseñados para endurecerse mediante temple y revenido; carecen del contenido de aleación necesario para desarrollar martensita altamente endurecida sin un riesgo excesivo de fisuración. Si se someten a un tratamiento térmico agresivo, pueden formar martensita en secciones delgadas, pero su comportamiento a tracción y su tenacidad serán impredecibles.
• Procesamiento termomecánico: Para ambos aceros, un control más estricto del laminado y un enfriamiento acelerado pueden aumentar ligeramente la resistencia y la tenacidad; sin embargo, permanecen en el régimen de resistencia baja/media-baja en comparación con los aceros HSLA o los aceros templados y revenidos.

4. Propiedades mecánicas

Rangos representativos de propiedades mecánicas (verificar en los certificados de materiales; las propiedades dependen del espesor, el método de ensayo y el subsuelo):

Propiedad	SS400 (típico)	Q235 (típico)
Resistencia a la tracción (MPa)	400–510 (depende del grosor)	370–500
Límite elástico (MPa)	≈ 245 (valor comúnmente reportado para muchos espesores)	235 (rendimiento nominal de diseño — la designación “Q235”)
Alargamiento (% en 50 mm o 65 mm)	20–26%	20–26%
Resistencia al impacto Charpy	No está especificado universalmente; las subcategorías pueden especificar valores (mejorados mediante la normalización).	No se especifica universalmente; algunas subcategorías/condiciones de prueba especifican valores.
Dureza (HB)	~120–170 HB (condición típica laminada en caliente)	~120–170 HB

Interpretación: El acero Q235 recibe su nombre de una resistencia a la fluencia mínima nominal de 235 MPa; el acero inoxidable SS400 suele tener una resistencia a la fluencia garantizada similar o ligeramente superior, dependiendo del espesor y del producto. En muchos formatos de producto, las diferencias prácticas de resistencia son mínimas. - La ductilidad y la tenacidad en ambos son suficientes para uso estructural general; se logra una mayor tenacidad especificando propiedades de impacto normalizadas o probadas. Ninguna de las dos calidades está diseñada para alta dureza o servicio a altas temperaturas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad está determinada principalmente por el contenido de carbono, los equivalentes de carbono (temperatureabilidad) y los residuos de elementos de aleación.

Fórmulas comunes de equivalente de carbono utilizadas para evaluar la soldabilidad: - Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - PCM internacional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: Tanto el acero inoxidable SS400 como el Q235 son de bajo carbono y presentan bajas concentraciones de elementos templables, por lo que sus valores de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ son bajos en comparación con los aceros aleados o de alta resistencia. Esto se traduce en una soldabilidad generalmente buena con los procesos de soldadura por arco comunes (SMAW, MIG/MAG, TIG). - Debido a que el Q235 suele tener un contenido máximo de carbono ligeramente inferior, puede ser un poco más fácil de soldar sin precalentamiento; sin embargo, las cualificaciones reales del procedimiento de soldadura deben utilizar las composiciones químicas del certificado de fábrica, el espesor de la sección y el diseño de la junta para establecer las temperaturas de precalentamiento/entre pasadas. - La microaleación o un mayor contenido de Mn/Si en un lote de laminación determinado puede aumentar ligeramente la templabilidad; para secciones gruesas, es prudente realizar un precalentamiento y controlar las temperaturas entre pasadas para evitar el agrietamiento en frío y el agrietamiento por hidrógeno.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el SS400 como el Q235 son aceros al carbono no inoxidables; su resistencia a la corrosión es limitada y depende del entorno y la exposición.
• Estrategias de protección:
• Los recubrimientos de barrera (pinturas), el galvanizado en caliente, el electrochapado de zinc y los recubrimientos poliméricos son protecciones estándar para ambientes exteriores o corrosivos.
• La protección catódica se utiliza para estructuras enterradas o sumergidas.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) no es aplicable a estos aceros no inoxidables. Para referencia: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Se aplica a las aleaciones inoxidables y no tiene sentido para aceros al carbono simples como SS400 o Q235.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformabilidad/doblabilidad: Ambos grados se conforman y doblan bien en estado laminado en caliente. Los radios de curvatura mínimos dependen del espesor y la ductilidad especificada; Q235 y SS400 se comportan de forma similar.
• Corte y mecanizado: La maquinabilidad es moderada. Las variedades con menor contenido de carbono y azufre controlado mejoran la maquinabilidad; ninguna de las dos calidades está optimizada para el mecanizado de alta velocidad.
• Acabado superficial: Las superficies laminadas en caliente son aceptables para muchos usos estructurales; se aplica granallado, esmerilado o decapado antes de pintar o soldar, según corresponda.
• Conformado en frío: Ambos materiales pueden conformarse en frío; la recuperación elástica y la tensión residual dependen del espesor y de la composición química exacta.

8. Aplicaciones típicas

Usos típicos del SS400	Q235 Usos típicos
Vigas, columnas y largueros estructurales fabricados según las normas JIS; acero estructural para estructuras de edificios	Componentes estructurales generales, conjuntos soldados y perfiles en China; maquinaria de construcción y ligera
Perfiles laminados, placas y láminas para fabricación mecánica donde se requiere el cumplimiento de la norma JIS	Placas, bobinas, barras y perfiles para fabricación general según las normas GB
Puentes, grúas y plataformas soldadas cuando se especifican la aceptación y las pruebas según la norma JIS.	Estructuras, soportes, contenedores y armazones comerciales de uso general donde el costo y la disponibilidad local son clave.

Justificación de la selección: - Elija la opción según el código de diseño requerido, la norma estipulada en el contrato, la cadena de suministro local y cualquier requisito específico de ensayo mecánico o de impacto. Por ejemplo, los proyectos que especifican normas JIS suelen utilizar la norma SS400; los proyectos que utilizan normas GB utilizan la norma Q235.

9. Costo y disponibilidad

• Costo relativo: Ambos grados son aceros al carbono de uso común y tienen precios similares; la dinámica del mercado local, los aranceles y la logística determinan el costo final. El Q235 puede ser menos costoso en regiones con una fuerte oferta de acerías chinas; el SS400 puede ser más fácil de obtener donde existan líneas de producción JIS establecidas.
• Disponibilidad por formato: Ambos productos están ampliamente disponibles en placas, bobinas, láminas, barras y perfiles estructurales. Los plazos de entrega suelen ser cortos para tamaños estándar; los espesores especiales o los informes de ensayo de fábrica certificados pueden aumentar el plazo de entrega.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Atributo	SS400	Q235
Soldabilidad	Muy buena (bajo contenido de carbono, bajo contenido de aleación)	Muy buena (C ligeramente inferior; baja aleación)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Bueno; a menudo con una resistencia a la tracción/límite elástico garantizado ligeramente superior en algunos formatos de producto.	Bueno; diseñado para un rendimiento nominal de 235 MPa
Costo y disponibilidad	Ampliamente disponible en los puntos de venta de productos JIS; los precios varían según la región.	Ampliamente disponible en China y regiones con suministro chino; a menudo a precios competitivos.

Conclusiones: - Elija Q235 si: - Su proyecto especifica estándares GB/T o está limitado en materia de adquisiciones al suministro local de materiales chinos. - Necesitas un acero estructural general competitivo en costos con un límite elástico nominal ≈ 235 MPa y buena soldabilidad para fabricaciones soldadas comunes. - Elija SS400 si: - Su diseño, contrato o cliente especifican las normas JIS, o usted requiere las formas de producto y las prácticas de prueba particulares asociadas con el cumplimiento de JIS. - Necesitas los límites mecánicos garantizados ligeramente diferentes que ofrece JIS para ciertos espesores, o prefieres proveedores y certificados vinculados al ecosistema JIS.

Nota final: Los aceros SS400 y Q235 son prácticamente intercambiables para muchas aplicaciones estructurales generales, pero se rigen por normas diferentes. Siempre verifique los certificados de fábrica específicos, las garantías que varían según el espesor y cualquier prueba de impacto o procesamiento especial requerido antes de la selección final.