ZA150 vs ZA200 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Las designaciones ZA150 y ZA200 son comunes al seleccionar productos de acero recubierto para aplicaciones estructurales, arquitectónicas e industriales. Los ingenieros y los equipos de compras a menudo se enfrentan a la disyuntiva entre resistencia a la corrosión, conformabilidad, soldabilidad y costo al elegir entre estas dos opciones. Algunos ejemplos típicos de estas decisiones incluyen revestimiento exterior frente a mobiliario interior, laminados embutidos frente a elementos estructurales y conjuntos soldados frente a piezas atornilladas o fijadas mecánicamente.

A diferencia de las denominaciones estándar para aceros (p. ej., S355 o A36), ZA150 y ZA200 suelen describir productos de acero recubiertos con aleación de zinc-aluminio, que se distinguen principalmente por la masa y la composición de la aleación del recubrimiento. Por lo tanto, la principal diferencia técnica radica en el sistema de recubrimiento —su proporción de aleación y masa por unidad de área—, lo cual influye directamente en la protección contra la corrosión, la adherencia y ciertas propiedades de fabricación.

1. Normas y designaciones

• ZA150 / ZA200: Se utilizan habitualmente como designaciones comerciales de acero recubierto, donde «ZA» indica un recubrimiento de aleación de zinc-aluminio y el sufijo numérico indica la masa nominal del recubrimiento (normalmente expresada en g/m² total por ambas caras o por cara, según el proveedor). Estas no son denominaciones universales de grados de acero metalúrgico en la nomenclatura ASTM/EN/JIS, pero son de uso común entre las empresas de recubrimiento de bobinas y los centros de servicio de acero.
• Las normas y especificaciones internacionales pertinentes que rigen los aceros revestidos (sustrato y revestimientos) incluyen:
• Familia ASTM A653 / A792 (galvanizado en caliente y recubrimientos Zn–Al–Mg/Al–Zn) — trata sobre aceros al carbono recubiertos.
• EN 10346 (acero con recubrimiento metálico continuo por inmersión en caliente) — cubre las definiciones de productos y el marcado de aceros recubiertos.
• Normas JIS y GB (especificaciones nacionales) que rigen los sustratos laminados en frío y los procesos de recubrimiento.
• Identificación por clase de material:
• El material del sustrato bajo los recubrimientos ZA suele ser acero al carbono (acero dulce) (acero laminado en frío con bajo contenido de carbono o sin intersticiales), no acero inoxidable, acero para herramientas o HSLA en la mayoría de las líneas de productos típicas ZA150/ZA200.
• El recubrimiento es una aleación (a base de Zn-Al), por lo que el producto final es un producto de acero al carbono recubierto, y no de otra clase de acero.

2. Composición química y estrategia de aleación

La diferencia en el rendimiento funcional entre ZA150 y ZA200 viene determinada principalmente por la composición química del recubrimiento (proporciones relativas de Zn, Al, Mg y pequeñas adiciones) y la masa del recubrimiento. La composición química del sustrato de acero suele ser la de un acero convencional de bajo carbono optimizado para el conformado o el pintado.

Tabla: Áreas de enfoque típicas de la composición (sustrato vs. recubrimiento). Nota: las composiciones específicas de cada proveedor varían; la tabla muestra la relevancia típica de los elementos, no valores prescriptivos.

Elemento	Sustrato típico de acero de bajo carbono (relevancia)	Recubrimiento ZA (tipo Zn-Al): relevancia
do	Bajo (controla la resistencia y la soldabilidad)	No aplicable
Minnesota	Presente (control de resistencia/deformación)	No aplicable
Si	Pequeñas cantidades (desoxidación; afecta a la humectación del recubrimiento)	Rastreo posible
PAG	Bajo (riesgo de fragilidad si es alto)	Rastreo posible
S	Baja (las inclusiones afectan la formabilidad)	Rastreo posible
Cr	Generalmente ausente (a menos que se trate de un sustrato especial).	Raro en recubrimientos ZA (trazas, si acaso)
Ni	No es relevante para el sustrato a menos que esté aleado.	Poco común en el revestimiento
Mes	No relevante	Extraño
V, Nb, Ti	Posible microaleación en el sustrato para mayor resistencia	No relevante
B	trazas en el sustrato a veces	No relevante
norte	Controlado en el sustrato para algunos aceros	No relevante
Zinc	No presente en el sustrato	Elemento principal del recubrimiento (mayoría)
Alabama	No en el sustrato	La adición de aleación al Zn mejora el rendimiento de barrera y de sacrificio.
Mg	No en el sustrato	A menudo se añade en pequeñas cantidades para mejorar la resistencia a la corrosión y la adhesión.
Otros (Si, Sn, Bi)	Normalmente trazas en el sustrato	Adiciones menores utilizadas por algunos recubridores para adaptar las propiedades

Cómo afecta la aleación al rendimiento: - El aumento del contenido de Al en un recubrimiento de Zn-Al generalmente mejora la protección de barrera y la capacidad de pintado, reduce la oxidación blanca y puede modificar el comportamiento de sacrificio. - Las pequeñas adiciones de Mg a menudo mejoran la resistencia a la corrosión atmosférica y reducen la socavación en los arañazos. - Una mayor masa de recubrimiento (por ejemplo, ZA200 frente a ZA150) aumenta el zinc de sacrificio disponible y prolonga la vida útil de la protección, en igualdad de condiciones.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Las diferencias entre ZA150 y ZA200 radican principalmente en la microestructura del recubrimiento, no en la microestructura del acero en masa (excepto cuando se especifican sustratos especiales).

• Microestructura del sustrato:
• El acero base para estos productos recubiertos suele ser acero de bajo carbono laminado en frío con una microestructura de ferrita-perlita (o totalmente ferrítico para aceros sin intersticiales). El tratamiento térmico del sustrato se limita normalmente a los ciclos de recocido utilizados durante el proceso de laminación en frío; el sustrato no está diseñado para un temple/revenido adicional después del recubrimiento.
• Microestructura del recubrimiento:
• Los recubrimientos de Zn-Al se solidifican formando una estructura dúplex: una capa exterior de aleación de Zn-Al y una capa de reacción intermetálica en la interfaz acero-recubrimiento. El Al reduce la velocidad de crecimiento y modifica la formación de fases en comparación con el Zn puro, lo que da como resultado una capa intermetálica más fina y un comportamiento de adhesión diferente.
• El ZA200 (mayor masa de recubrimiento) tendrá una capa de aleación más gruesa y una zona intermetálica más gruesa en comparación con el ZA150 cuando se procese de forma idéntica.
• Respuesta al tratamiento/procesamiento térmico:
• Los procesos de normalización o de temple y revenido generalmente no se aplican a las piezas acabadas recubiertas porque dañarían el recubrimiento; la exposición térmica durante el procesamiento (por ejemplo, en el conformado o la soldadura) puede provocar un crecimiento intermetálico local o cambios en el brillo.
• Los ciclos térmicos durante las líneas continuas de galvanizado/recubrimiento (recocidos cortos) controlan la humectación del recubrimiento, la formación de compuestos intermetálicos y las proporciones finales de la aleación.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas del producto final están determinadas principalmente por el acero del sustrato; el recubrimiento contribuye marginalmente a la resistencia mecánica global, pero es fundamental para la protección de la superficie.

Tabla: Expectativas comparativas de propiedades mecánicas (rangos típicos para productos de acero de bajo carbono recubiertos).

Propiedad	ZA150 (acero de bajo carbono revestido típico)	ZA200 (acero de bajo carbono revestido típico)
Resistencia a la tracción (MPa)	Rango típico de sustrato (p. ej., 220–420) — recubrimiento insignificante	Mismo rango controlado por sustrato
Límite elástico (MPa)	Controlado por el sustrato (p. ej., 140–350)	Mismo
Alargamiento (%)	Controlado por el sustrato (p. ej., 15–40%)	Mismo
Tenacidad al impacto	Depende del sustrato; el recubrimiento tiene poco efecto a temperatura ambiente.	Mismo
Dureza superficial	Recubrimiento ligeramente más duro que el Zn puro, dependiendo del contenido de Al.	Mayor dureza superficial con un recubrimiento más grueso/con mayor aleación.

¿Cuál es más fuerte, más resistente, más dúctil y por qué? La resistencia, la tenacidad y la ductilidad dependen de la metalurgia del sustrato. Cuando ZA150 y ZA200 utilizan sustratos idénticos, las diferencias en las propiedades mecánicas son insignificantes. - El recubrimiento influye en la dureza de la superficie y en el comportamiento del desgaste local/borde de corte; un recubrimiento ZA200 más grueso puede mostrar una resistencia marginalmente mayor a la abrasión de la capa superficial. - La ductilidad/conformabilidad puede verse afectada por la masa del recubrimiento y la aleación: los recubrimientos más gruesos y las capas intermetálicas más frágiles pueden reducir el rendimiento de la conformación por estiramiento y promover el agrietamiento del recubrimiento durante la deformación severa.

5. Soldabilidad

La soldabilidad está determinada en gran medida por la química del sustrato (carbono y otros elementos que permiten su endurecimiento) y por la presencia y composición del recubrimiento.

• Carbono y templabilidad:
• Un mayor contenido de carbono y elementos de aleación aumenta el riesgo de fisuración en la zona de soldadura. Muchos productos con recubrimiento ZA utilizan sustratos con bajo contenido de carbono y baja aleación para mantener una buena soldabilidad.
• Efectos del recubrimiento:
• Durante la soldadura por arco, los recubrimientos introducen zinc en el baño de fusión, lo que puede provocar porosidad, mayor proyección de salpicaduras y defectos relacionados con la vaporización. Los recubrimientos más gruesos (ZA200) generan una mayor cantidad de zinc en la unión que los más delgados (ZA150), lo que aumenta la probabilidad de que se presenten estos problemas.
• Fórmulas de evaluación (uso cualitativo):
• Índice de equivalencia de carbono (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Utilice esto para evaluar la soldabilidad del sustrato: mayor $CE_{IIW}$ → mayores requisitos de precalentamiento y tratamiento posterior a la soldadura.
• PCM para la susceptibilidad al agrietamiento por frío: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Un valor más alto de $P_{cm}$ aumenta el riesgo de agrietamiento en frío asistido por hidrógeno.
• Implicaciones prácticas:
• Para la soldadura por arco manual y robótica, la eliminación limpia del recubrimiento en el área de soldadura o los procesos de soldadura apropiados (por ejemplo, MIG con mayor velocidad de desplazamiento, soldadura láser o el uso de fundentes/materiales de aporte diseñados para acero galvanizado) mitigan los problemas.
• El precalentamiento, el control del aporte térmico y la limpieza posterior a la soldadura son medidas de mitigación comunes. El acero ZA200 puede requerir medidas más enérgicas que el ZA150 para el mismo diseño de junta debido a su mayor contenido de zinc en la soldadura.

6. Corrosión y protección de superficies

Los recubrimientos ZA están diseñados para mejorar la protección contra la corrosión atmosférica en comparación con el acero sin recubrimiento. Su funcionamiento se basa en una combinación de protección de barrera y protección galvánica (de sacrificio).

• Para sustratos que no sean de acero inoxidable:
• Las estrategias de protección incluyen la elección de la aleación de recubrimiento (formulaciones Zn–Al–Mg), la masa del recubrimiento (ZA150 vs ZA200), la aplicación de pintura o recubrimientos de conversión sobre la capa ZA y el tratamiento de los bordes.
• Una mayor masa de recubrimiento (ZA200) aumenta la vida útil en el mismo entorno porque hay más material de sacrificio disponible y la capa de barrera es más robusta.
• Índice de acero inoxidable (PREN) no aplicable:
• Para las aleaciones de acero inoxidable, PREN evalúa la resistencia a la corrosión por picaduras: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Los productos recubiertos con ZA no son aceros inoxidables; por lo tanto, PREN no es relevante para ZA150/ZA200.
• Orientación práctica:
• Seleccione ZA200 para entornos exteriores o costeros más severos si se dispone de una mayor masa de recubrimiento y posiblemente una aleación modificada (por ejemplo, adiciones de Mg).
• Para sistemas pintados, un recubrimiento ZA de mayor calidad proporciona una mejor adhesión a largo plazo y un mejor comportamiento de barrera.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte (cizallado, láser, plasma):
• Los recubrimientos más gruesos (ZA200) pueden generar más escoria y afectar la calidad del borde. Es necesario ajustar los parámetros de corte por láser para tener en cuenta la composición y el grosor del recubrimiento.
• Conformado y doblado:
• En general, el ZA150 ofrece una mejor conformabilidad en piezas muy trabajadas debido a un menor espesor de recubrimiento y capas intermetálicas más delgadas; el ZA200 puede ser más propenso al agrietamiento del recubrimiento y al desprendimiento de polvo en curvas cerradas.
• Utilice cupones de prueba para operaciones de conformado críticas para confirmar el comportamiento del recubrimiento bajo la tensión prevista.
• Maquinabilidad:
• Los productos recubiertos normalmente se cortan o punzonan antes del mecanizado pesado; el mecanizado a través del recubrimiento es posible, pero produce un mayor desgaste de la herramienta y requiere control de virutas para las aleaciones de zinc.
• Refinamiento:
• Los sistemas de pintura se adhieren eficazmente a los recubrimientos de Zn-Al, pero la preparación de la superficie y los tratamientos de pasivación son importantes para una calidad de acabado uniforme.

8. Aplicaciones típicas

ZA150 (recubrimiento más claro)	ZA200 (recubrimiento más grueso)
Chasis interior de electrodomésticos, conductos interiores de climatización, paneles pintados con ambientes controlados	Cubiertas y fachadas exteriores en atmósferas moderadamente agresivas
Paneles interiores de automóviles donde la conformabilidad y la capacidad de pintura son cruciales	Molduras, canalones y remates exteriores que requieren una vida útil prolongada frente a la corrosión
Piezas estampadas para trabajos ligeros, donde se prioriza el coste sobre la máxima vida útil.	Señalización exterior, instalaciones costeras o industriales que requieren protección adicional

Justificación de la selección: - Elija ZA150 cuando la alta conformabilidad, el menor costo y la protección adecuada para entornos moderados sean requisitos primordiales. - Elija ZA200 cuando la vida útil prolongada contra la corrosión, una reserva de sacrificio más gruesa y una acción de barrera más robusta sean prioridades, a pesar del costo ligeramente mayor y las posibles reducciones en el rendimiento de conformado severo.

9. Costo y disponibilidad

• Factores que influyen en los costos:
• Masa de recubrimiento (ZA200 > ZA150) — mayor consumo de aleación, mayor costo del material.
• Complejidad de la aleación (las adiciones adicionales de Al/Mg aumentan el costo).
• Procesamiento y certificación de proveedores.
• Disponibilidad:
• Tanto ZA150 como ZA200 se encuentran disponibles en los principales centros de servicio y empresas de recubrimiento de bobinas, en formatos estándar de láminas y bobinas. Las formulaciones de aleaciones personalizadas o los recubrimientos muy gruesos pueden aumentar el tiempo de entrega.
• Formatos del producto:
• Suele ofrecerse en forma de bobina, lámina y bobina prepintada (PPCP). Los recubrimientos más gruesos pueden ser menos comunes en calibres más delgados o en variantes de aleaciones especiales.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Comparación rápida

Característica	ZA150	ZA200
Soldabilidad (práctica)	Más fácil (menos zinc en la soldadura)	Más desafiante (mayor vaporización de zinc)
Resistencia-Tenacidad (sustrato)	Controlado por sustrato; similar	Controlado por sustrato; similar
Protección contra la corrosión	Menor vida útil que la ZA200	Mayor reserva sacrificial y mayor vida
Formabilidad	Mejor para casos severos de formación	Reducido para conformado severo (mayor riesgo de agrietamiento del recubrimiento)
Costo	Más bajo	Más alto

Recomendaciones: - Elija ZA150 si: - Se necesita una conformabilidad superior y radios de curvatura reducidos en paneles o piezas estampadas. - El entorno de servicio es de leve a moderado y la optimización de costes es importante. - La frecuencia de soldadura y la gestión de la calidad de la soldadura favorecen una menor masa de recubrimiento. - Elija ZA200 si: - Se requiere una mayor resistencia a la corrosión atmosférica (entornos exteriores, costeros o industriales). - El diseño prioriza la durabilidad del recubrimiento y la reducción del mantenimiento por encima del ligero aumento de costes. - Se minimizan las juntas soldadas o se optimizan los procedimientos de soldadura para manejar un mayor contenido de zinc.

Nota final: ZA150 y ZA200 se evalúan mejor como opciones de sistemas de recubrimiento que como grados de acero base distintos. Para proyectos críticos, solicite las fichas técnicas del proveedor que indiquen la masa nominal del recubrimiento (g/m²), la composición detallada de la aleación del recubrimiento, los datos de las pruebas de adhesión y corrosión, y realice pruebas de conformado/soldadura con los materiales previstos para la producción antes de la selección final.