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

Introducción

Los aceros estructurales alemanes ST37 y ST52 son calidades tradicionales ampliamente utilizadas en la práctica europea y en numerosas cadenas de suministro industriales. Ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción suelen enfrentarse a la decisión de elegir entre estas dos calidades al equilibrar coste, conformabilidad, soldabilidad y el rendimiento mecánico requerido para componentes estructurales y fabricados. Las decisiones típicas incluyen priorizar un menor coste y una alta ductilidad para la construcción general (optando por aceros de menor resistencia) o reducir las dimensiones y el peso de las secciones especificando aceros de mayor resistencia (optando por calidades de mayor resistencia).

La principal diferencia práctica entre el ST37 y el ST52 radica en su nivel de resistencia objetivo y las estrategias de aleación/microaleación empleadas para alcanzarlo: el ST52 se produce y procesa para lograr una mayor resistencia a la fluencia y a la tracción que el ST37, lo cual influye en su tenacidad, ductilidad, soldabilidad y comportamiento en el conformado. Dado que ambos son aceros estructurales no inoxidables, se comparan frecuentemente para aplicaciones como vigas, placas, tuberías y estructuras soldadas.

1. Normas y designaciones

• DIN (histórico): ST37 (a menudo escrito St37-2) y ST52 (St52-3) tienen su origen en la antigua serie DIN 17100 de aceros estructurales.
• Equivalentes EN: ST37 es ampliamente comparable al grado EN 10025 S235 (por ejemplo, S235JR/S235J0), mientras que ST52 ocupa una clase de resistencia superior y a menudo se considera comparable a aceros estructurales de mayor resistencia (existen algunas superposiciones con EN S355 u otros aceros de mayor resistencia según el subgrado y el procesamiento).
• Otras normas: ASTM/ASME utilizan una nomenclatura diferente (por ejemplo, A36 ~ S235 en algunos contextos), JIS y GB (chinas) utilizan sus propios sistemas de grados; las asignaciones directas uno a uno requieren verificar los criterios de propiedad y la química.
• Clasificación: Tanto el ST37 como el ST52 son aceros estructurales de carbono simple/baja aleación (no inoxidables). El ST37 se comporta como un acero estructural convencional de bajo carbono; el ST52 suele incluir elementos de microaleación (Nb, V, Ti) o un procesamiento termomecánico controlado para alcanzar una mayor resistencia sin necesidad de un temple y revenido intensivos.

2. Composición química y estrategia de aleación

La composición química de ST37 y ST52 refleja el objetivo de rendimiento: ST37 utiliza una aleación mínima para preservar la conformabilidad y la soldabilidad, mientras que ST52 utiliza una aleación ligeramente mayor y/o microaleación, además de un procesamiento controlado, para aumentar la resistencia a la fluencia.

Tabla: Rangos de composición típicos (indicativos; consulte la norma aplicable o el certificado de fábrica para obtener cifras exactas)

Elemento	ST37 (típico, similar a DIN 17100 / S235)	ST52 (típico, DIN 17100 de alta resistencia)
C (en peso %)	hasta ~0,17–0,22 (bajo)	hasta ~0,20–0,25 (de bajo a moderado)
Mn (en peso %)	~0,50–1,40	~0,60–1,60
Si (% en peso)	hasta aproximadamente 0,30–0,40	hasta aproximadamente 0,30–0,50
P (% en peso)	≤ ~0,035–0,045	≤ ~0,035–0,045
S (en peso %)	≤ ~0,035–0,045	≤ ~0,035–0,045
Cr (% en peso)	usualmente rastro	Normalmente traza (no es un endurecedor primario)
Ni (en peso %)	usualmente rastro	usualmente rastro
Mo (en peso %)	usualmente rastro	posible rastreo si fuera necesario
V (en peso %)	típicamente ausente	posible microaleación (~0,01–0,10)
Nb (en peso %)	típicamente ausente	posible microaleación (~0,01–0,06)
Ti (en peso %)	típicamente ausente	posible microaleación (~0,01–0,05)
B (en peso %)	No es típico	raramente usado
N (en peso %)	rastro	rastro

Notas: Los valores anteriores son rangos indicativos; la serie DIN 17100 permitía diversas subcalidades y rutas de producción. Para la adquisición, especifique siempre la revisión estándar exacta, la subcalidad y solicite los certificados de ensayo de fábrica. - La resistencia del ST52 se logra normalmente mediante una combinación de un contenido ligeramente mayor de carbono y manganeso y mediante microaleación (Nb, V, Ti) y/o laminación termomecánica en lugar de adiciones de aleaciones pesadas como Cr/Mo/Ni. Efectos de aleación: El C y el Mn aumentan la resistencia y la templabilidad, pero reducen la soldabilidad y la ductilidad en altas concentraciones. La microaleación (Nb, V, Ti) favorece el fortalecimiento por precipitación y un menor tamaño de grano de ferrita-perlita, lo que permite un mayor rendimiento con menores niveles de carbono.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura del ST37: El ST37 laminado en caliente presenta típicamente una microestructura de ferrita-perlita con granos de ferrita gruesos en comparación con los aceros microaleados. Esta microestructura le confiere buena ductilidad y capacidad de absorción de energía.
• Microestructura del ST52: Dependiendo del proceso de producción, el ST52 suele presentar una matriz de ferrita-perlita de grano más fino con posibles precipitados de microaleaciones (NbC, VC, TiN) que restringen el crecimiento del grano y proporcionan un fortalecimiento por precipitación. El procesamiento termomecánico controlado (TMCP) se utiliza frecuentemente para refinar la estructura del grano y aumentar el rendimiento.
• Respuesta al tratamiento térmico:
• Normalización: Ambos grados responden a la normalización con un tamaño de grano refinado y un modesto aumento de resistencia; el ST52 se beneficia más del TMCP que de la normalización simple.
• Temple y revenido: No es habitual para estos aceros en aplicaciones estructurales estándar; los ciclos de temple y revenido producen resistencias mucho mayores, pero solo se utilizan cuando se especifica y con una composición química adecuada para la templabilidad.
• Procesamiento termomecánico: el ST52 se produce comúnmente con TMCP para lograr un alto rendimiento con una tenacidad y soldabilidad aceptables; el ST37 normalmente no requiere TMCP.
• Implicación práctica: El ST52 puede lograr una mayor resistencia manteniendo una tenacidad aceptable gracias a la microaleación y el procesamiento, mientras que el ST37 obtiene tenacidad y ductilidad a partir de una química baja en carbono y una microestructura más gruesa.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Rangos típicos de propiedades mecánicas (datos del proveedor/en estado laminado; consultar los certificados de fábrica)

Propiedad	ST37 (típico)	ST52 (típico)
Límite elástico (Rp0.2, MPa)	≈ 235 (mínimo común para aceros tipo S235)	Clase superior — generalmente en el rango de 355–520 MPa, dependiendo del subsuelo y el procesamiento
Resistencia a la tracción (MPa)	≈ 360–510	≈ 500–700 (varía según la subcalidad y el procesamiento)
Elongación (%)	≈ 20–30 (buena ductilidad)	≈ 10–20 (ductilidad reducida frente a ST37)
resistencia al impacto	A menudo ≥ 27 J a temperatura ambiente (JR) o a la temperatura especificada	Puede diseñarse para cumplir con los requisitos de impacto; una menor ductilidad puede reducir la tenacidad a menos que se utilice TMCP/microaleación.
Dureza (HB)	Baja-moderada (fácil de mecanizar/formar)	Mayor (más difícil de mecanizar/formar)

Explicación: El ST52 es el grado más resistente; alcanza un límite elástico y una resistencia a la tracción superiores. Esta mayor resistencia suele conseguirse a expensas de la ductilidad (menor elongación), a menos que se empleen procesos de fabricación cuidadosos y microaleaciones para mantener la tenacidad. La tenacidad al impacto depende en gran medida de la subcalidad especificada y de las condiciones de entrega (temperatura, presencia de sufijos J o JR). Ambos grados pueden fabricarse para cumplir con requisitos específicos de energía de impacto, pero las variantes de mayor resistencia suelen requerir especial atención a la tenacidad a la entalla.

5. Soldabilidad

La soldabilidad está influenciada principalmente por el contenido de carbono, el equivalente de carbono y la presencia de elementos de microaleación que afectan la templabilidad y la susceptibilidad al agrietamiento por hidrógeno.

Índices comunes de soldabilidad: - El equivalente de carbono del IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - La fórmula Pcm (para evaluar la susceptibilidad al agrietamiento por frío): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa (sin datos numéricos): - ST37: Su bajo contenido en carbono y su composición química simplificada dan como resultado valores de carbono equivalente bajos, lo que proporciona una soldabilidad generalmente excelente con un precalentamiento mínimo y una selección sencilla de metales de aporte. El riesgo de fisuración asistida por hidrógeno es bajo para espesores típicos. - ST52: Su mayor resistencia y la posible presencia de elementos de microaleación incrementan la templabilidad efectiva y elevan los índices de equivalencia de carbono. Por consiguiente, el ST52 puede requerir un precalentamiento controlado, temperaturas entre pasadas específicas y una selección adecuada del metal de aporte para evitar zonas afectadas por el calor duras y quebradizas, así como fisuras en frío en secciones más gruesas. - Orientación práctica: Para ST52, siga las recomendaciones del proveedor para el precalentamiento, utilice materiales de aporte coincidentes o ligeramente superiores cuando se especifique, controle las fuentes de hidrógeno y aplique un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) cuando sea necesario para aplicaciones críticas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el ST37 como el ST52 son aceros al carbono/de baja aleación; ninguno es inoxidable. Su resistencia a la corrosión depende de la protección superficial.
• Estrategias de protección típicas: galvanizado en caliente, metalización con zinc, recubrimientos de epoxi/poliuretano, recubrimientos de sacrificio o previsión de corrosión en el diseño.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) solo es relevante para aceros inoxidables y aceros inoxidables dúplex. Para ST37 y ST52, el PREN no es aplicable. $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• El comportamiento frente a la corrosión es prácticamente independiente de las ligeras diferencias de composición entre ST37 y ST52; ambos requieren recubrimientos en ambientes expuestos. La preparación de la superficie, el sistema de recubrimiento y el entorno determinan la vida útil en mayor medida que las pequeñas diferencias de aleación.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte y mecanizado:
• ST37: Más fácil de mecanizar y cortar debido a su menor dureza; la vida útil de las herramientas y las fuerzas de corte son menores.
• ST52: Mayores fuerzas de corte y desgaste de la herramienta debido a una mayor resistencia y dureza; los parámetros de mecanizado deben ajustarse y es posible que las herramientas necesiten mejoras.
• Doblar y dar forma:
• ST37: Permite una mejor conformabilidad y mayores radios de curvatura para un espesor determinado; adecuado para operaciones de conformado y laminado en frío.
• ST52: La menor ductilidad implica que los procesos de conformado más ajustados requieren mayor cuidado; la recuperación elástica es mayor y los radios de curvatura mínimos son mayores a menos que el material se procese especialmente.
• Acabado superficial:
• Ambos materiales aceptan acabados estándar (rectificado, granallado, pintura). Las superficies más duras del ST52 pueden requerir métodos de acabado más robustos.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos típicos

ST37 (usos típicos)	ST52 (usos típicos)
Estructuras metálicas generales (vigas, columnas) donde la alta ductilidad y la soldabilidad son prioritarias.	Elementos estructurales donde se requiere una mayor relación resistencia-peso (espesor de sección reducido)
Marcos fabricados, soportes, estructuras de carga ligera a media	Estructuras de maquinaria pesada, grúas, elementos estructurales con alta tensión
Tuberías y tubos para aplicaciones sin presión, secciones soldadas	Tuberías de alta resistencia, componentes a presión cuando se especifica la resistencia (con controles de soldadura)
Planchas y secciones generales para construcción civil	Aplicaciones donde se requiere reducción de peso y mayor rendimiento (chasis de vehículos, componentes estructurales marinos cuando se tratan adecuadamente).

Justificación de la selección: - Elija ST37 cuando el costo, la facilidad de conformado y soldadura, y la alta ductilidad/tenacidad sean los factores primordiales. - Elija ST52 cuando el diseño requiera una mayor resistencia a la fluencia para reducir el espesor de la sección o para soportar mayores cargas estáticas, siempre que se implementen controles de fabricación para soldadura y conformado.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El acero ST37 suele ser más económico por tonelada que el ST52 porque contiene menos adiciones de microaleación y requiere menos procesamiento. El ST52 a menudo tiene un precio superior debido a la microaleación y al tratamiento térmico de la aleación (TMCP).
• Disponibilidad: Ambos grados están ampliamente disponibles en formatos de producto estándar (placa, chapa, bobina laminada en caliente, perfiles estructurales). Los materiales similares al ST37 (S235) son quizás más comunes para aceros de construcción sencillos, mientras que los equivalentes al ST52 pueden especificarse y almacenarse para aplicaciones que requieren mayor resistencia; los plazos de entrega para subgrados certificados de alta resistencia pueden ser ligeramente más largos.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Comparación rápida

Criterio	ST37 (de menor resistencia)	ST52 (de mayor resistencia)
Soldabilidad	Excelente	De bueno a moderado (requiere controles)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Menor resistencia, mayor ductilidad/tenacidad	Mayor resistencia, potencialmente menor ductilidad a menos que sea TMCP/microaleado
Costo	Más bajo	Más alto

Conclusión y guía de selección: - Elija ST37 si: - La aplicación prioriza la soldabilidad, la facilidad de conformado y la alta ductilidad (por ejemplo, estructuras de acero en general, marcos soldados simples). - La sensibilidad a los costos y la abundancia de suministro son importantes. - Se requiere resistencia al impacto a temperatura ambiente y facilidad de fabricación sin procesamiento avanzado.

• Elija ST52 si:
• El diseño requiere mayor límite elástico y resistencia a la tracción para reducir el tamaño de las secciones o soportar mayores cargas estáticas.
• La reducción de peso o una mayor capacidad de carga es un objetivo de diseño, y el proyecto puede aceptar un ligero aumento en los costos de los materiales y en los controles de fabricación.
• El comprador especifica subgrados TMCP o microaleados y se implementan los procedimientos de soldadura/fabricación apropiados.

Nota final: Las normas ST37 y ST52 abarcan un amplio espectro de estados químicos y de procesamiento. En los documentos de adquisición, especifique siempre la revisión exacta de la norma, la condición de entrega (p. ej., normalizada, TMCP) y las propiedades mecánicas y de impacto requeridas. Exija certificados de ensayo de fábrica y, cuando corresponda, cualificaciones del procedimiento de soldadura e instrucciones de precalentamiento/tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para garantizar que el rendimiento en servicio se ajuste a las especificaciones de diseño.