XAR500 vs NM500 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

XAR500 y NM500 son dos grados de acero resistente a la abrasión (AR) ampliamente utilizados, especificados para aplicaciones que requieren alta dureza superficial y resistencia al desgaste. Al elegir entre ellos, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen sopesar factores como la vida útil frente al coste, la soldabilidad frente a la dureza y la tenacidad frente a la facilidad de fabricación. Algunos ejemplos típicos de aplicación son los revestimientos para equipos de procesamiento de minerales, los dientes de cucharones, las piezas de trituradoras y las placas de desgaste de alta resistencia, donde el tiempo de inactividad de la producción y el coste total de propiedad son determinantes.

La principal diferencia entre estas dos calidades radica en sus estrategias de aleación y metalúrgicas: una logra su equilibrio entre desgaste y tenacidad mediante un proceso controlado de bajo contenido de carbono, multialeación y tratamiento térmico que optimiza la templabilidad y la tenacidad, mientras que la otra se basa más en el endurecimiento por carbono-manganeso con una química y procesos más sencillos. Dado que ambas calidades se comercializan con una dureza nominal cercana a los 500 HB, los diseñadores suelen compararlas en función de la tenacidad, la soldabilidad, el comportamiento durante la fabricación y el coste del ciclo de vida, en lugar de basarse únicamente en la dureza nominal.

1. Normas y designaciones

• XAR500
• Suele ser una marca registrada (comúnmente asociada con productores como SSAB y proveedores similares) para acero templado y revenido resistente al desgaste con una dureza nominal de ~500 HB.
• Categoría: Acero aleado templado y revenido resistente al desgaste (acero AR de alta dureza / comportamiento similar al HSLA en términos de gestión de la tenacidad).

• Documentación típica: hojas de datos propias, estándares específicos del proveedor; puede venderse para cumplir con las formas de producto EN/ASTM, pero no es un nombre de grado ASTM oficial.

• NM500

• Designación de grado utilizada en varios mercados (especialmente China y Asia) para acero resistente al desgaste con una dureza nominal de ~500 HB.
• Categoría: Acero al carbono/microaleado resistente a la abrasión, destinado a una alta dureza superficial.
• Documentación típica: Equivalentes GB/JIS/EN referenciados en los certificados de fábrica; a menudo se comercializan bajo nombres genéricos de grado de producto por múltiples productores.

Normas: Si bien ni XAR500 ni NM500 son grados universales ASTM únicos, las normas y formatos de producto relacionados incluyen: - Normas EN ISO / EN para productos de acero resistentes al desgaste (para dimensiones y ensayos del producto). - Normas locales (GB/T en China, JIS en Japón) para ensayos mecánicos y verificación de dureza. - ASTM/ASME para estructuras soldadas y prácticas de fabricación cuando corresponda (por ejemplo, calificación de procedimientos de soldadura).

2. Composición química y estrategia de aleación

Nota: Los rangos químicos exactos pueden variar según el proveedor y el lote del producto. Muchos grados de AR son de propiedad exclusiva; los fabricantes publican rangos químicos típicos en lugar de una especificación única. La tabla a continuación resume la presencia y función típicas de los elementos, en lugar de los porcentajes absolutos.

Elemento	XAR500 (estrategia de aleación típica)	NM500 (estrategia de aleación típica)
C (Carbono)	De baja a moderada; controlada para limitar la fragilidad y mejorar la soldabilidad.	Moderado; se utiliza para lograr templabilidad y dureza de forma económica.
Mn (manganeso)	Moderado; favorece la templabilidad y la resistencia con aditivos optimizados para la tenacidad.	De moderado a alto; principal estabilizador de la austenita y contribuyente a la templabilidad.
Si (silicio)	De baja a moderada; desoxidación y ligero fortalecimiento	De baja a moderada; desoxidación y fuerza
P (Fósforo)	Controlado (mantenido bajo) para evitar la fragilidad.	Controlado (mantenido bajo)
S (Azufre)	Se mantiene bajo; a veces ultrabajo para una mayor resistencia.	Se mantiene bajo; puede ser ligeramente más alto dependiendo de las prácticas del molino.
Cr (Cromo)	Presente en cantidades controladas en muchas formulaciones para mejorar la templabilidad y la respuesta al revenido.	Suele estar presente en cantidades modestas en algunas variantes de NM500.
Ni (níquel)	Puede estar presente para mejorar la tenacidad a un nivel de dureza determinado.	Generalmente mínimo o ausente en los grados NM de productos básicos
Mo (Molibdeno)	Se utiliza en algunas fórmulas XAR para refinar la microestructura y mejorar la templabilidad.	Puede estar presente en niveles traza en algunas variantes de NM.
V (Vanadio)	Elemento de microaleación en algunas recetas para refinar el grano y mejorar la tenacidad.	Se presenta como elemento de microaleación en algunas rutas de producción.
Nb (niobio)	Trazas o presente en variantes microaleadas para controlar el crecimiento del grano	Poco frecuente en formulaciones básicas de NM; utilizado por algunas fábricas.
Ti (titanio)	Traza para el control de la desoxidación/precipitación en algunos grados	Rastrear donde se especifique
B (Boro)	Se añaden trazas de aditivos en algunas recetas de alta templabilidad para mejorar la templabilidad con bajo contenido de carbono.	Generalmente no se utiliza en aceros NM básicos.
N (Nitrógeno)	Controlado; relevante para los efectos de precipitación o dureza si está presente.	Revisado

Cómo afecta la aleación a las propiedades El carbono y el manganeso controlan principalmente la dureza alcanzable a través de la templabilidad y la formación de martensita durante el temple; un mayor contenido de carbono aumenta la dureza pero reduce la soldabilidad y la tenacidad. La incorporación de microaleantes (V, Nb, Ti) y pequeñas adiciones de Ni, Cr, Mo o B puede mejorar la templabilidad, la resistencia al revenido y la tenacidad sin necesidad de un mayor contenido de carbono. Esto permite utilizar bases con menor contenido de carbono para obtener una mejor soldabilidad y resistencia a la fractura, manteniendo la dureza objetivo. - Los proveedores de calidades superiores (por ejemplo, la familia XAR) suelen utilizar una combinación de aleación y procesamiento termomecánico controlado para optimizar el equilibrio entre resistencia y tenacidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

microestructuras típicas - XAR500: La microestructura objetivo es martensita revenida o una matriz martensítico-bainítica de grano fino, obtenida mediante temple y revenido controlados y, en algunos casos, laminación termomecánica. La aleación y el procesamiento buscan maximizar la tenacidad a alta dureza. - NM500: La microestructura típica es martensítica con constituyentes bainíticos, dependiendo de la velocidad de enfriamiento y la composición química. Sin una microaleación extensa, la matriz puede ser más gruesa o contener más martensita sin templar, a menos que se someta a un tratamiento térmico cuidadoso.

Efecto de las rutas de procesamiento - Normalización: Puede refinar el tamaño del grano y mejorar la tenacidad, pero puede que no proporcione la dureza máxima exigida a las placas AR; normalmente es un proceso preparatorio antes del temple/revenido en la producción de acero AR. Temple y revenido: Método principal para alcanzar una dureza de ~500 HB en ambas calidades. El revenido elimina la fragilidad excesiva y mantiene la resistencia al desgaste. Las formulaciones premium logran una mayor tenacidad tras el revenido gracias al control de la aleación. - Laminación termomecánica (TMCP): Algunos fabricantes la emplean para obtener una microestructura bainítica/martensítica fina con mayor tenacidad sin aumentar excesivamente el contenido de carbono. Es más común en aceros patentados de alta calidad.

4. Propiedades mecánicas

Dado que los proveedores ofrecen garantías variadas, la tabla siguiente utiliza descriptores cualitativos y nominales típicos en lugar de valores garantizados absolutos.

Propiedad	XAR500 (típico)	NM500 (típico)
Resistencia a la tracción	Alta (diseñada para una alta resistencia a la tracción con la dureza objetivo)	Alto
Fuerza de fluencia	Alto	Alto
Alargamiento	Moderado (equilibrado en cuanto a resistencia)	De moderado a bajo, dependiendo de la química.
resistencia al impacto	Relativamente alto para una clase de 500 HB debido a la aleación/procesamiento.	De bueno a regular; depende del tratamiento térmico y del contenido de carbono.
Dureza	Nominalmente ≈500 HB (dureza superficial objetivo)	Nominalmente ≈500 HB (dureza superficial objetivo)

¿Cuál es más resistente/duros y por qué? En cuanto a la dureza, ambos tipos de acero están especificados para ofrecer clases de dureza superficial similares, pero la tenacidad es lo que los diferencia. Un grado con menor contenido de carbono y microaleación estratégica (como se emplea frecuentemente en los grados premium de tipo XAR) suele ofrecer una mayor tenacidad al impacto y resistencia a la fractura con una dureza equivalente, en comparación con los tipos NM de carbono-manganeso más simples. - La ductilidad (elongación) en los aceros AR está limitada por el diseño; sin embargo, las estrategias de aleación premium permiten una ductilidad retenida ligeramente mayor sin sacrificar la dureza.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del equivalente de carbono y la templabilidad, así como de las tensiones residuales derivadas del aporte de calor localizado durante la soldadura. Fórmulas útiles del sector: - Equivalente de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - PCM: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa - El menor contenido de carbono y la microaleación controlada en los aceros XAR de primera calidad generalmente dan como resultado un equivalente de carbono efectivo menor para la misma dureza, lo que hace que las exigencias de precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura sean menos severas y facilita la calificación del procedimiento de soldadura. - El NM500, con una dependencia relativamente mayor de carbono y manganeso en algunas formulaciones, puede mostrar una CE más alta y una mayor susceptibilidad al agrietamiento por hidrógeno o a la martensita inducida por soldadura a menos que se utilice un precalentamiento adecuado o un aporte de calor controlado. Independientemente del grado, la práctica común incluye: seleccionar electrodos/materiales de aporte con bajo contenido de hidrógeno, controlar la temperatura entre pasadas, precalentar las secciones gruesas y realizar un tratamiento térmico posterior a la soldadura cuando sea necesario. La soldabilidad siempre debe validarse con una especificación de procedimiento de soldadura (WPS) para el producto de fábrica seleccionado.

6. Corrosión y protección de superficies

• Tanto el XAR500 como el NM500 son aceros al carbono/aleados no inoxidables; su resistencia intrínseca a la corrosión es limitada.
• Estrategias de protección: galvanizado en caliente (limitado por el espesor de la placa y el desgaste por servicio), recubrimientos protectores (epoxi de dos componentes, poliuretano), proyección térmica (recubrimientos de metal/cerámica), revestimientos de caucho o compuestos y revestimientos de desgaste de sacrificio.
• PREN no es aplicable a estas calidades que no son de acero inoxidable, pero para mayor claridad: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice se utiliza para aceros inoxidables y no es significativo para aceros al carbono AR.
• La selección de un sistema de protección depende del mecanismo de abrasión (deslizamiento, impacto, raspaduras) además de las preocupaciones sobre la corrosión ambiental; en entornos corrosivos-abrasivos agresivos, considere recubrimientos o revestimientos de acero inoxidable.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte: Se suelen utilizar plasma, chorro de agua y oxicorte. Una dureza cercana a 500 HB aumenta el desgaste de los consumibles y puede requerir velocidades de corte más elevadas y cambios de herramienta más frecuentes.
• Conformado/doblado: Ambos grados presentan una conformabilidad en frío limitada a alta dureza. El doblado se suele realizar en estado laminado (menor dureza) o requiere precalentamiento y tratamiento térmico posterior, ya que el material de 500 HB no se conforma fácilmente en frío sin agrietarse.
• Maquinabilidad: Ambas presentan dificultades; se requieren herramientas de carburo y avances/intervalos optimizados. La maquinabilidad suele ser menor para las variantes de mayor resistencia/aleación.
• Acabado: El rectificado y mecanizado de superficies de ajuste y sellado son tareas rutinarias, pero consumen herramientas más rápidamente que en el caso de los aceros dulces.

8. Aplicaciones típicas

XAR500 (usos)	NM500 (usos)
Componentes sometidos a alto impacto y desgaste donde la resistencia es fundamental (por ejemplo, bordes de cucharones de excavadoras, revestimientos de desgaste de alto impacto).	Placas y componentes de desgaste donde la rentabilidad y la alta dureza son factores primordiales (por ejemplo, conductos, tolvas, revestimientos).
Piezas de abrasión con fabricación compleja o ensamblajes soldados que requieren mayor resistencia a la fractura	Superficies de desgaste de gran superficie donde predominan la fabricación sencilla y la economía de reemplazo.
Zonas críticas de aplastamiento/impacto primario donde se requiere un riesgo reducido de falla frágil	Componentes de desgaste comunes en aplicaciones menos sensibles a la fractura

Justificación de la selección - Elija una aleación de grado superior, diseñada con ingeniería de aleaciones, cuando la geometría del componente, la concentración de tensiones o el riesgo de fractura frágil sean significativos, o cuando el costo del tiempo de inactividad justifique un mayor costo del material. - Elija un grado económico estilo NM500 cuando la necesidad principal sea la resistencia al desgaste abrasivo, el reemplazo de piezas sea sencillo y el presupuesto sea limitado.

9. Costo y disponibilidad

• Acero XAR500 (o aceros antirreflejos de marca premium): Suelen tener un coste unitario más elevado debido a su aleación y procesamiento patentados, pero pueden ofrecer un menor coste total de propiedad gracias a una mayor vida útil y menos fallos. Generalmente, la disponibilidad es buena a nivel mundial a través de distribuidores de la marca, pero los plazos de entrega y los pesos mínimos de pedido pueden afectar a la adquisición.
• NM500: Generalmente presenta un menor costo inicial de materiales y una amplia disponibilidad por parte de múltiples productores, especialmente en los mercados asiáticos. Los plazos de entrega y la disponibilidad de existencias locales suelen ser favorables para la adquisición de materias primas.
• La forma del producto (espesor de la placa, formas de corte, estado del tratamiento térmico) afecta al precio y a la entrega: cuanto más procesado o certificado esté el producto (por ejemplo, sometido a pruebas de impacto, con soldabilidad certificada), mayor será el coste.

10. Resumen y recomendación

Atributo	XAR500 (típico)	NM500 (típico)
soldabilidad	Mejor (bajo contenido de carbono diseñado, microaleación)	De bueno a moderado (puede requerir un precalentamiento más estricto)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Excelente (diseñado para una resistencia de 500 HB)	Bueno (puede ser más quebradizo dependiendo del contenido de carbono)
Costo	Superior (grado premium)	Grado inferior (comercial)

Elige XAR500 si: - El componente está expuesto a un impacto combinado y a un desgaste abrasivo donde el riesgo de fractura es significativo. La soldadura, las tolerancias de fabricación ajustadas o la continuidad crítica de la seguridad/servicio exigen una mayor resistencia. - El coste total de propiedad favorece una mayor vida útil y una menor frecuencia de sustitución.

Elija NM500 si: La resistencia a la abrasión (vida útil por unidad de coste) es la principal preocupación y se acepta la sustitución inevitable de piezas. Las limitaciones presupuestarias y de suministro local favorecen el uso de un plato de menor coste. La geometría de la aplicación y la carga no son propensas a la fractura frágil y las exigencias de soldadura son menos estrictas.

Nota final: Para cualquier aplicación crítica, solicite las fichas técnicas y los informes de ensayo del fabricante, realice ensayos de desgaste específicos para la aplicación si es posible y verifique los procedimientos de soldadura con el lote de placas real. La diferencia de rendimiento práctica a menudo depende no solo de la denominación del grado, sino también del control de procesos del proveedor, las prácticas de tratamiento térmico y las particularidades del entorno de trabajo.