ST37 vs ST52 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los aceros estructurales europeos ST37 y ST52 son calidades tradicionales que ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción aún encuentran en especificaciones, certificados de materiales y planos antiguos. La elección suele centrarse en el equilibrio entre resistencia y coste, y entre soldabilidad/conformabilidad y capacidad de carga. En resumen: el ST52 ofrece una resistencia y una capacidad de tensión de diseño significativamente mayores, mientras que el ST37 facilita la fabricación y reduce el coste del material.

Estos dos grados se comparan habitualmente porque ocupan posiciones adyacentes en las familias de aceros estructurales: uno es un acero al carbono de baja resistencia y alta trabajabilidad, adecuado para la construcción general; el otro es un acero estructural de alta resistencia, destinado a aplicaciones donde las propiedades de límite elástico y tracción superiores permiten reducir las dimensiones de las secciones o el peso propio. Comprender la composición, la microestructura, la respuesta al tratamiento térmico y las implicaciones de fabricación es fundamental para especificar el grado adecuado para una aplicación determinada.

1. Normas y designaciones

• Normas históricas/regionales:
• DIN 17100: designaciones originales ST37, ST52 (estándar alemán antiguo).
• EN 10025: equivalentes europeos modernos (por ejemplo, serie S235 ≈ ST37; serie S355 ≈ ST52 en la práctica de la ingeniería).
• ASTM/ASME: no hay una correspondencia directa uno a uno (ASTM A36, A572 grado 50 son equivalentes funcionales aproximados).
• JIS/GB: sistemas diferentes; los equivalentes locales varían y requieren referencias cruzadas.
• Clasificación por tipo:
• ST37: acero estructural al carbono/de baja aleación (no inoxidable, no apto para herramientas).
• ST52: acero estructural de carbono/baja aleación de mayor resistencia (a menudo termomecánicamente o microaleado para aumentar el límite elástico).
• Ninguno de los dos es acero inoxidable ni acero para herramientas; normalmente se consideran aceros al carbono/microaleados de grado constructivo (comportamiento similar al HSLA en sus equivalentes modernos).

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se presentan los rangos de composición típicos utilizados como guía general de ingeniería. Los límites exactos dependen del subgrado específico, el proveedor y la norma aplicable; considérenlos como rangos representativos de porcentaje en masa para variantes comerciales comunes.

Elemento	ST37 típico (representativo)	ST52 típico (representativo)
do	≤ ~0,17–0,20 %	≤ ~0,20–0,24 %
Minnesota	≤ ~1,40 %	≤ ~1,40–1,60 %
Si	≤ ~0,40 %	≤ ~0,20–0,50 %
PAG	≤ 0,035 % (máx.)	≤ 0,035 % (máx.)
S	≤ 0,035 % (máx.)	≤ 0,035 % (máx.)
Cr	≤ 0,30 %	traza a ≤ 0,30 %
Ni	rastro	rastro
Mes	rastro	rastro
V	usualmente ninguno	posible microaleación (≤ 0,10 %)
Nótese bien	usualmente ninguno	posible microaleación (≤ 0,05 %)
Ti	usualmente ninguno	posible rastro
B	rastro si está presente	rastro si está presente
norte	rastro	rastro

Estrategia y efectos de la aleación: - ST37: su composición enfatiza un contenido muy bajo de carbono y una aleación mínima, con el objetivo de lograr una buena soldabilidad, ductilidad y un procesamiento simple mediante laminación en caliente. - ST52: un contenido de carbono ligeramente superior y adiciones controladas (o microaleación con V/Nb/Ti) y un control más estricto de Mn/Si producen mayor límite elástico y resistencia a la tracción al promover microestructuras de ferrita-perlita más finas y fortalecimiento por precipitación; estos cambios aumentan la templabilidad y la resistencia a costa de una conformabilidad/soldabilidad algo reducida en comparación con ST37.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructuras típicas (en estado laminado en caliente):
• ST37: Ferrita y perlita de granulometría variable, desde gruesa hasta fina, según la velocidad de enfriamiento; matriz predominantemente ferrítica con bajo contenido de perlita. Su microestructura permite una fabricación y soldadura convencionales sin mayores inconvenientes.
• ST52: mezcla de ferrita-perlita o ferrita-bainita de grano más fino, especialmente cuando se microalea o se produce mediante procesos de control termomecánico (TMCP). La precipitación de carburos/carbonitruros de niobio/titanio muy finos en las variantes microaleadas contribuye a aumentar la resistencia a la fluencia.
• Respuesta al tratamiento térmico:
• Normalización/refinamiento del tamaño de grano: Ambos grados se benefician de la normalización en componentes críticos para refinar el tamaño de grano y mejorar la tenacidad; el ST52 generalmente muestra mayores ganancias de resistencia gracias al enfriamiento controlado (TMCP) y la normalización.
• Temple y revenido: No es una práctica estándar para estos grados en usos estructurales; convertirlos en condiciones de temple y revenido es posible, pero cambiaría la designación y las propiedades; el enfoque moderno para obtener mayor resistencia en los aceros estructurales es el tratamiento térmico de temple y revenido (TMCP) y la microaleación en lugar de los ciclos de endurecimiento y revenido.
• Procesamiento termomecánico: Los aceros equivalentes al ST52 a menudo se producen mediante TMCP para obtener una mayor resistencia con una tenacidad aceptable; el ST37 normalmente recibe pasadas de laminación en caliente más simples con menor fortalecimiento por deformación controlada.

4. Propiedades mecánicas

Rangos representativos de propiedades mecánicas para orientación de diseño (los valores reales del certificado varían según el espesor, el tratamiento térmico y la subrasante).

Propiedad	ST37 (representativo)	ST52 (representativo)
Límite elástico mínimo (Rp0.2)	~235 MPa	~355 MPa
Resistencia a la tracción (Rm)	~360–510 MPa	~510–680 MPa
Alargamiento (A, % sobre 50 mm)	≥ ~22–26 %	≥ ~16–22 %
Resistencia al impacto (pruebas típicas)	20–27 J a +20 °C (varía)	27 J a −20 °C (variantes J2) posibles
Dureza (HB)	~120–160 HB	~150–220 HB (mayor debido a la fuerza)

Interpretación: - El ST52 es claramente el grado más resistente (mayor límite elástico y resistencia a la tracción). Este aumento de resistencia se debe al control de la composición y al procesamiento (TMCP, microaleación). - El ST37 es generalmente más dúctil y más fácil de deformar plásticamente; a menudo presenta una tenacidad comparable o adecuada para aplicaciones estructurales a temperatura ambiente. - La tenacidad depende en gran medida de la sub-calidad (por ejemplo, variantes J0, J2), el espesor y el tratamiento térmico; existen muchos aceros equivalentes al ST52 con propiedades de impacto mejoradas a temperaturas bajo cero.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del contenido de carbono, los equivalentes de carbono y la presencia de elementos de microaleación que aumentan la templabilidad. Índices útiles:

• Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• PCM (Ito-Bessyo): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: - El ST37 generalmente tiene un $CE_{IIW}$ y un $P_{cm}$ menores que el ST52 debido a su menor contenido de carbono y menor cantidad de elementos de aleación que aumentan la templabilidad; por lo tanto, es más fácil de soldar con un precalentamiento menor y menor riesgo de agrietamiento en frío. - La microaleación del ST52 o un contenido ligeramente mayor de C y Mn aumentan la templabilidad; esto incrementa el riesgo de microestructuras martensíticas duras en la zona afectada por el calor (ZAC) durante un enfriamiento rápido, lo que requiere un precalentamiento controlado, una temperatura entre pasadas controlada y posiblemente un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) en secciones más gruesas. - Para estructuras soldadas críticas, realice una evaluación de soldabilidad basada en la composición y el espesor medidos utilizando los umbrales $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$, e incluya las especificaciones del procedimiento de soldadura apropiado (PQR/WPS).

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el ST37 como el ST52 son aceros al carbono no inoxidables y son vulnerables a la corrosión general y atmosférica.
• Estrategias de protección típicas:
• Galvanizado en caliente para componentes expuestos a la intemperie/almacenamiento.
• Revestimientos orgánicos (imprimaciones epoxi, capas de acabado de poliuretano) para una mayor estética y resistencia a la corrosión.
• Metalización (proyección térmica) o ánodos de sacrificio en ambientes agresivos.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es aplicable a los aceros al carbono no inoxidables. Para aceros inoxidables o dúplex se utilizaría: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ pero este índice no se aplica a los materiales ST37/ST52.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Formabilidad:
• ST37: mejor conformabilidad en frío y capacidad de doblado debido a una menor resistencia a la fluencia y una mayor elongación; más fácil de laminar, prensar y estirar.
• ST52: conformabilidad reducida; la recuperación elástica es mayor y los radios de curvatura mínimos son mayores para el mismo espesor.
• Maquinabilidad:
• Los aceros microaleados de mayor resistencia (ST52) a menudo se mecanizan con un poco menos de facilidad que los aceros de menor resistencia; el desgaste de las herramientas puede aumentar debido a la mayor resistencia a la tracción y a las fases duras.
• Ambos grados responden bien a los fluidos de corte y prácticas de herramientas estándar; la selección de velocidades de corte y avances debe tener en cuenta la diferencia de resistencia.
• Unión y finalización:
• ST37: las operaciones de roscado, punzonado en frío y conformado son sencillas.
• ST52: puede requerir herramientas y prensas más robustas; la perforación y el roscado pueden necesitar herramientas más resistentes y avances más lentos.

8. Aplicaciones típicas

ST37 (usos típicos)	ST52 (usos típicos)
Elementos estructurales generales: vigas, columnas, correas para cargas no críticas.	Elementos estructurales de alta resistencia: rieles de grúa, vigas pesadas donde la reducción de sección es crítica.
Estructuras secundarias, bastidores, componentes del chasis no críticos	Bastidores de presión soldados, bastidores para maquinaria pesada, componentes de elevación
Tuberías para servicios de baja presión, piezas fabricadas en general	Aplicaciones que requieren mayor capacidad de carga con un espesor de sección reducido (por ejemplo, chasis de camiones, componentes de puentes).
Fabricación donde el coste y la facilidad de soldadura/conformado son prioritarios.	Aplicaciones donde se requiere reducción de peso, mayores factores de seguridad o una sección transversal más pequeña

Justificación de la selección: Elija ST37 cuando la facilidad de fabricación, el coste y una tenacidad adecuada a temperatura ambiente sean factores determinantes. Elija ST52 cuando el diseño requiera una mayor resistencia a la fluencia para reducir las dimensiones de las secciones o cumplir con criterios de carga/rigidez más exigentes.

9. Costo y disponibilidad

• Coste relativo: El acero ST37 suele ser más económico por tonelada que el ST52 debido a su composición química más sencilla y a sus procesos de producción más amplios. El ST52 tiene un precio superior debido a su procesamiento para obtener mayor resistencia y la posibilidad de microaleación.
• Disponibilidad: Ambos grados o sus equivalentes EN modernos (familias S235 / S355) están ampliamente disponibles en placas, bobinas, perfiles estructurales y láminas; la disponibilidad por espesor y subgrado (variantes sometidas a pruebas de impacto) depende de la oferta de las fábricas y de las cadenas de suministro regionales.
• Consejo de compras: especifique los criterios de aceptación química y mecánica y la temperatura de tenacidad requerida en las órdenes de compra para evitar ambigüedades entre las denominaciones ST heredadas y las designaciones EN actuales.

10. Resumen y recomendación

Métrico	ST37	ST52
Soldabilidad	Excelente (CE inferior)	De bueno a moderado (requiere controles)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Menor resistencia, alta ductilidad/tenacidad	Mayor resistencia y buena tenacidad si se especifica y procesa.
Costo	Más bajo	Más alto

Conclusiones y recomendaciones directas: - Elija ST37 si prioriza la facilidad de fabricación, un menor costo y una buena soldabilidad/conformabilidad para aplicaciones estructurales generales y no críticas donde se acepta una menor resistencia a la fluencia. - Elija ST52 si necesita mayor límite elástico y resistencia a la tracción para reducir el tamaño o el peso de la sección, o para cumplir con mayores requisitos de carga o fatiga, aceptando un mayor costo del material y la necesidad de procedimientos de soldadura y conformado más controlados.

Próximos pasos prácticos para la especificación: - Siempre haga referencia cruzada de las designaciones ST heredadas con las normas actuales (por ejemplo, S235 / S355) y exija certificados de prueba de fábrica que muestren las propiedades químicas y mecánicas. - Para componentes soldados, gruesos o para servicio en frío, calcule los índices de equivalencia de carbono y especifique los requisitos de precalentamiento/tratamiento térmico posterior a la soldadura y de impacto, según corresponda. - En caso de duda, realice un análisis de compensación simple (reducción de masa frente a coste de fabricación frente a prima de material) y lleve a cabo la calificación del procedimiento de soldadura cuando así lo exija el código o el contrato.