St12 vs St13 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros St12 y St13 son grados tradicionales de acero de bajo carbono que se encuentran con frecuencia en la industria europea, especialmente en las líneas de producción de chapa y fleje laminados en frío. Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen enfrentarse al dilema de elegir entre ellos al optimizar objetivos contrapuestos, como el menor coste frente a una resistencia ligeramente superior, o la máxima conformabilidad frente a una resistencia al desgaste ligeramente mejorada. Algunos ejemplos típicos de estas decisiones son el embutido profundo frente a piezas estructurales ligeras, los conjuntos soldados frente a los paneles expuestos para el consumidor, y los requisitos de impacto a baja temperatura frente a la fabricación general.

La principal diferencia práctica entre St12 y St13 radica en un pequeño ajuste deliberado en su composición y tratamiento térmico, orientado a mejorar el rendimiento en laminado en frío: una calidad prioriza la máxima ductilidad y el acabado superficial para operaciones de conformado, mientras que la otra se ajusta para obtener atributos de límite elástico y resistencia a la tracción ligeramente superiores, así como una mayor estabilidad dimensional. Dado que ambas calidades se sitúan en posiciones adyacentes dentro del espectro de aceros de bajo carbono, se suelen comparar durante la selección de materiales cuando las diferencias mínimas en las propiedades son importantes.

1. Normas y designaciones

• Origen y mapeo:
• Los nombres St12 y St13 provienen de la nomenclatura tradicional alemana/DIN para aceros dulces no aleados laminados en frío.
• Las especificaciones y el suministro contemporáneos se rigen por normas más amplias como EN (europea), JIS (japonesa), GB (china) y variantes nacionales; los equivalentes exactos deben confirmarse con los certificados de materiales y las revisiones de normas vigentes.
• Clasificación:
• Tanto el St12 como el St13 son aceros al carbono simples (acero al carbono sin alear/dulce).
• No son aceros inoxidables, para herramientas ni de alta resistencia en el sentido moderno; se describen mejor como aceros dulces de bajo carbono optimizados para el conformado y la calidad superficial.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla resume las tendencias características de aleación para estos grados sin establecer límites numéricos específicos; consulte siempre los certificados de fábrica y el documento estándar aplicable para conocer los porcentajes exactos.

Elemento	St12 (enfoque de especificación típico)	St13 (enfoque de especificación típico)
C (Carbono)	Muy bajo contenido de carbono para maximizar la ductilidad y la conformabilidad en frío	Muy bajo contenido de carbono, marginalmente similar o ligeramente superior al St12 para aumentar ligeramente su resistencia.
Mn (manganeso)	Bajo contenido de manganeso para facilitar la fabricación y controlar la desoxidación	Bajo contenido de manganeso; puede controlarse para optimizar la resistencia y la templabilidad.
Si (silicio)	Trazas a bajo (desoxidación)	Rastro a bajo
P (Fósforo)	Mantenido intencionadamente bajo (control de la calidad de la superficie y la fragilización)	Manteniéndose bajo, con límites igualmente estrictos
S (Azufre)	Bajo; controlado para mejorar la calidad de la superficie y el dibujo	Bajo; controlado para mejorar la maquinabilidad en algunas ejecuciones.
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B, N	No se ha aleado intencionadamente; si está presente, en concentraciones traza o microaleación dependiendo del producto/productor.	Igual — generalmente sin alear, aunque puede haber microaleaciones en bobinas especiales o para cumplir con los objetivos mecánicos

Cómo afecta la estrategia de aleación a las propiedades: - El bajo contenido de carbono preserva la ductilidad, mejora la conformabilidad en frío y reduce el riesgo de fisuras en la zona afectada por el calor (ZAC) de la soldadura. - El bajo contenido de manganeso y la ausencia de elementos de aleación fuertes implican una templabilidad limitada; el aumento de la resistencia se logra mediante el trabajo en frío y el laminado de revenido, más que mediante el contenido de aleación. - La microaleación en trazas en algunas rutas de producción puede refinar el tamaño del grano y mejorar ligeramente la resistencia a la fluencia sin sacrificar la conformabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas: Ambos grados presentarán una matriz ferrítica con posible ferrita poligonal y pequeñas cantidades de perlita, dependiendo del contenido exacto de carbono y del historial de enfriamiento. En el caso del producto laminado en frío y recocido, la estructura es de ferrita fina con carburos dispersos en aceros con un contenido de carbono ligeramente superior. - El St12 (orientado a la formabilidad) tiende a ser recocido para producir una microestructura de ferrita más suave y uniforme con un mínimo de perlita. - El acero St13 (de resistencia ligeramente superior) puede tener una fracción ligeramente mayor de perlita o un tamaño de grano ferrítico más fino si se produce con enfriamiento controlado o adiciones de microaleaciones.

Respuesta a las rutas de procesamiento comunes: - Recocido (recocido de recristalización para bobinas laminadas en frío): ambos grados recuperan la ductilidad; el St12 recupera valores de elongación muy altos, el St13 recupera la ductilidad pero puede conservar una resistencia a la fluencia ligeramente superior. - Normalización: no es típica para aplicaciones de laminado en frío, pero producirá una microestructura de ferrita-perlita relativamente uniforme; beneficio limitado porque se trata de aceros de bajo carbono. - Temple y revenido: en gran medida inaplicable para estos grados de bajo carbono porque el contenido de carbono es insuficiente para una formación significativa de martensita; el aumento de resistencia por esta vía es mínimo. - Procesamiento termomecánico: si se aplica aguas arriba (aceros laminados en caliente o microaleados), el refinamiento del grano puede aumentar la resistencia a la fluencia al tiempo que se conserva la ductilidad; sin embargo, la composición química nominal limita la templabilidad alcanzable.

4. Propiedades mecánicas

A continuación se presenta una comparación cualitativa. Los valores numéricos específicos deben obtenerse de los certificados de ensayo de fábrica o de las especificaciones de compra.

Propiedades mecánicas	St12	St13
Resistencia a la tracción	De baja a moderada (optimizado para la formación)	Ligeramente superior a St12
Resistencia a la fluencia	Más bajo (mejor para el dibujo profundo)	Moderadamente superior (estabilidad dimensional mejorada)
Alargamiento (ductilidad)	Mayor (mejor conformabilidad)	Ligeramente más bajo, pero aún bueno para formar
Dureza al impacto	Funcionan bien a temperatura ambiente; ambos son adecuados para uso general.	Similar a St12; las pequeñas diferencias dependen del procesamiento.
Dureza	Inferior (más blando, más fácil de mecanizar/conformar)	Ligeramente más alto, pero aún dentro del rango del acero dulce.

Por qué surgen estas diferencias: Pequeñas modificaciones en el carbono, el manganeso y el tamaño de grano inducido por el proceso producen los cambios observados. Dado que las diferencias de aleación son mínimas, la mayor parte de la variación de las propiedades se debe a la historia termomecánica y al trabajo en frío, más que a la composición química.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de ambos grados es generalmente excelente debido a su bajo contenido de carbono. A continuación, se presentan dos fórmulas de carbono equivalente comúnmente utilizadas para evaluar la soldabilidad; estas cuantifican la propensión al endurecimiento de la zona afectada por el calor (ZAC) y al agrietamiento en frío.

• 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: - Los bajos valores de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ indican una baja susceptibilidad a la dureza de la ZAT y al agrietamiento en frío; tanto St12 como St13 suelen producir valores favorables (bajos) porque son bajos en carbono y no están aleados. - El St13, con su resistencia ligeramente superior, puede presentar un equivalente de carbono marginalmente mayor dependiendo de su composición química precisa, pero en la mayoría de los lotes prácticos ambos grados se sueldan fácilmente con metales de aporte comunes y los controles estándar de precalentamiento/entre pasadas suelen ser innecesarios para secciones delgadas. - Para estructuras soldadas críticas, verifique $CE_{IIW}$ o $P_{cm}$ a partir de la química real y siga la calificación del procedimiento de soldadura si las condiciones de servicio lo exigen.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el St12 como el St13 son aceros de bajo carbono no inoxidables y, por lo tanto, dependen de la protección superficial para la resistencia a la corrosión.
• Estrategias de protección típicas:
• Galvanizado en caliente para exposición a la intemperie y piezas que requieren protección anticorrosiva sacrificial.
• Electrogalvanizado para un control preciso del aspecto de la superficie y posterior pintado.
• Recubrimientos orgánicos (recubrimientos en bobina, recubrimientos en polvo o sistemas de pintura) para protección estética y de barrera.
• Recubrimientos de conversión (fosfato, capas de pasivación) para mejorar la adherencia de la pintura.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) se utiliza para aleaciones inoxidables; no es aplicable a estos grados no inoxidables. A modo de referencia, el PREN es: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Al especificar el tratamiento superficial, considere las secuencias de conformado y soldadura (galvanizado después del conformado o regalvanizado local después de la soldadura) y el impacto de los recubrimientos en el procesamiento posterior.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Formabilidad:
• El acero St12 está optimizado para operaciones de embutición profunda y conformado agresivo (alta elongación, baja resistencia a la fluencia).
• El St13 conserva una buena conformabilidad, pero es ligeramente menos permisivo para el embutido extremo; el diseño de la herramienta puede necesitar ajustes menores.
• Maquinabilidad:
• Ambas calidades se mecanizan bien; la St12, más blanda, generalmente ofrece una vida útil de la herramienta ligeramente mejor y fuerzas de corte menores.
• La lubricación, la geometría de la herramienta y las velocidades de avance/retroceso influyen más en el comportamiento del mecanizado que las pequeñas diferencias químicas.
• Doblar y estampar:
• La recuperación elástica es ligeramente mayor para el St13 de mayor resistencia; puede ser necesario compensarla en las herramientas o en las tolerancias de doblado.
• Acabado superficial y calidad de estampado:
• Las bobinas recocidas laminadas en frío de ambos grados proporcionan una alta calidad superficial; el St12 se especifica a menudo cuando se requiere una continuidad superficial superior y una microfisuración mínima.

8. Aplicaciones típicas

St12 — Usos típicos	St13 — Usos típicos
Paneles interiores de automóviles embutidos, carcasas de electrodomésticos, componentes de muebles moldeados	Paneles estructurales ligeros, elementos del chasis con requisitos de carga ligeramente superiores, piezas estampadas que requieren una mayor estabilidad dimensional
Paneles decorativos o visibles que requieren un excelente acabado superficial y capacidad de pintado.	Piezas fabricadas donde una resistencia ligeramente superior reduce el grosor/coste de la pieza.
Componentes generales conformados en frío, soportes ligeros y cajas.	Perfiles estructurales ligeros, conjuntos soldados donde un límite elástico ligeramente superior resulta beneficioso.

Justificación de la selección: - Elija St12 cuando la conformabilidad, el acabado superficial y la mínima recuperación elástica sean los requisitos predominantes. - Elija St13 cuando un modesto aumento de la resistencia o del control dimensional produzca beneficios en la fabricación o el servicio sin un sacrificio sustancial de la conformabilidad.

9. Costo y disponibilidad

• Costo:
• Ambos grados son aceros simples de bajo carbono y suelen estar entre los aceros menos costosos en términos de costo del material.
• Las diferencias de precio entre ellos suelen ser insignificantes; sin embargo, el volumen de producción, el tratamiento superficial (galvanizado/recubierto) y el inventario del proveedor influyen más en el costo unitario que la denominación del grado.
• Disponibilidad:
• Las bobinas y láminas laminadas en frío St12 y St13 están ampliamente disponibles en acerías y centros de servicio en regiones donde todavía se utilizan las designaciones DIN/EN tradicionales.
• La disponibilidad por formato de producto (bobina, corte a medida, piezas en bruto) suele ser alta para ambos, pero confirme los plazos de entrega para tratamientos superficiales especiales.

10. Resumen y recomendación

Criterio	St12	St13
Soldabilidad	Excelente (muy bueno)	Excelente (muy bueno)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Mayor ductilidad / menor resistencia	Resistencia ligeramente superior con tenacidad comparable.
Costo	Muy bajo / económico	Muy bajo / económico (comparable)

Recomendación: - Elija St12 si sus necesidades principales son la máxima conformabilidad en frío, la mínima recuperación elástica, un acabado superficial superior para pintura o paneles visibles y las fuerzas de procesamiento más bajas posibles. - Elija St13 si necesita un pequeño pero útil aumento en el límite elástico o la resistencia a la tracción y la estabilidad dimensional, manteniendo una buena conformabilidad y soldabilidad; por ejemplo, cuando se requiere un rendimiento estructural ligero o cuando se desea una modesta reducción de espesor para ahorrar peso/costo.

Nota final: Los grados St12 y St13 son adyacentes en el espectro de aceros de bajo contenido en carbono; sus diferencias prácticas suelen deberse tanto al historial de procesamiento (recocido, laminado de temple, tratamiento superficial) y a las prácticas del proveedor como a la composición química. Siempre solicite certificados de fábrica, realice una prueba de proceso con material representativo y especifique los criterios mecánicos y superficiales requeridos en los documentos de adquisición, en lugar de basarse únicamente en la denominación del grado.