Acero galvanizado (revestido): propiedades y aplicaciones clave

El acero galvanizado, comúnmente conocido como acero revestido, es un tipo de acero recubierto con una capa de zinc para mejorar su resistencia a la corrosión. Este tipo de acero se clasifica principalmente como acero dulce con bajo contenido de carbono, conocido por su ductilidad y soldabilidad. El proceso de galvanización consiste en galvanizado por inmersión en caliente o electrogalvanizado, que proporcionan una capa protectora de zinc que previene la oxidación y prolonga la vida útil del acero.

Descripción general completa

El acero galvanizado se caracteriza por su excelente resistencia a la corrosión, debido principalmente al recubrimiento protector de zinc que actúa como barrera contra las agresiones ambientales. El principal elemento de aleación del acero galvanizado es el zinc, que, al exponerse a la humedad, forma una capa protectora de óxido de zinc que previene la corrosión del acero subyacente.

Características principales:
- Resistencia a la corrosión: El recubrimiento de zinc proporciona una capa de sacrificio que protege el acero de la oxidación.
- Ductilidad y soldabilidad: El bajo contenido de carbono permite una fácil fabricación y soldadura.
- Acabado de la superficie: El acero galvanizado tiene un acabado brillante y estéticamente agradable que suele ser deseable en aplicaciones arquitectónicas.

Ventajas:
- Vida útil prolongada: el acero galvanizado puede durar décadas sin corrosión significativa.
- Rentable: La inversión inicial en acero galvanizado puede compensarse con su longevidad y menores costos de mantenimiento.
- Versatilidad: Adecuado para una amplia gama de aplicaciones, desde la construcción hasta la automoción.

Limitaciones:
- Sensibilidad a la temperatura: El recubrimiento de zinc puede degradarse a altas temperaturas, lo que limita su uso en aplicaciones de alto calor.
- Daños superficiales: Los rayones o abrasiones pueden exponer el acero subyacente, provocando corrosión localizada.
- Peso: El recubrimiento de zinc agregado aumenta el peso del acero, lo que puede ser un factor a considerar en ciertas aplicaciones.

Históricamente, el acero galvanizado ha jugado un papel importante en diversas industrias, particularmente en los sectores de la construcción y la automoción, donde su durabilidad y resistencia a los factores ambientales son primordiales.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G90	EE.UU	Equivalente más cercano para la resistencia a la corrosión
ASTM	A653/A653M	EE.UU	Especificación para acero galvanizado por inmersión en caliente
ES	10346	Europa	Norma europea para acero galvanizado continuo
JIS	G3302	Japón	Norma japonesa para acero galvanizado por inmersión en caliente
ISO	1461	Internacional	Norma para recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente

Las diferencias entre grados equivalentes pueden afectar el rendimiento, especialmente en términos de resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas. Por ejemplo, el G90 ofrece un recubrimiento de zinc más grueso que el G60, lo cual puede ser crítico en entornos con alto potencial de corrosión.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,05 - 0,25
Mn (manganeso)	0,30 - 0,60
P (Fósforo)	≤ 0,04
S (Azufre)	≤ 0,05
Zn (zinc)	90 - 98 (recubrimiento)

La función principal del zinc en el acero galvanizado es proporcionar resistencia a la corrosión. El carbono y el manganeso contribuyen a la resistencia y ductilidad del acero, mientras que el fósforo y el azufre se controlan para mantener la soldabilidad y reducir la fragilidad.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Valor/rango típico (unidades métricas - SI)	Valor/rango típico (unidades imperiales)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	270 - 450 MPa	39 - 65 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	200 - 350 MPa	29 - 51 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recocido	120 - 180 HB	120 - 180 HB	ASTM E10
Resistencia al impacto (Charpy)	-20°C	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero galvanizado sea adecuado para aplicaciones que requieren buena resistencia y ductilidad, como componentes estructurales y piezas de automóviles.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (Unidades métricas - SI)	Valor (Unidades Imperiales)
Densidad	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Conductividad térmica	20 °C	50 W/m·K	34,5 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	-	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	-	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·pulgada

Propiedades físicas clave como la densidad y la conductividad térmica son cruciales en aplicaciones donde el peso y la disipación del calor son factores, como en los sistemas HVAC y los componentes automotrices.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
De agua salada	3.5	25/77	Justo	Riesgo de picaduras
Ácido acético	5	20/68	Pobre	Susceptible al SCC
Ácido sulfúrico	10	25/77	No recomendado	Corrosión rápida

El acero galvanizado presenta una excelente resistencia a la corrosión atmosférica y al agua salada, lo que lo hace ideal para aplicaciones en exteriores. Sin embargo, es susceptible a la corrosión en ambientes ácidos, lo que puede provocar una rápida degradación. En comparación con el acero inoxidable, el acero galvanizado es menos resistente a los agentes corrosivos, especialmente en ambientes agresivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	200	392	Más allá de esto, el zinc comienza a oxidarse.
Temperatura máxima de servicio intermitente	300	572	La exposición a corto plazo es aceptable
Temperatura de escala	400	752	Riesgo de pérdida de zinc a temperaturas más altas

A temperaturas elevadas, el acero galvanizado puede perder su recubrimiento protector de zinc, lo que compromete su resistencia a la corrosión. Por ello, no es apto para aplicaciones de alta temperatura sin medidas de protección adicionales.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argón/CO2	Bueno para secciones delgadas
TIG	ER70S-2	Argón	Proporciona soldaduras limpias
Palo	E7018	-	Requiere precalentamiento para secciones gruesas.

El acero galvanizado se puede soldar mediante diversos métodos, pero se debe tener cuidado para evitar el sobrecalentamiento, ya que puede provocar vaporización del zinc y defectos de soldadura. El precalentamiento puede ser necesario para secciones más gruesas a fin de garantizar una fusión adecuada.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero galvanizado	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60	100	Más difícil debido al recubrimiento.
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	50 metros por minuto	Ajuste el espesor del recubrimiento

El mecanizado de acero galvanizado puede ser complicado debido al recubrimiento de zinc, que puede desgastar las herramientas de corte más rápidamente que el acero sin recubrimiento. El uso de herramientas afiladas y velocidades de corte adecuadas puede mitigar estos problemas.

Formabilidad

El acero galvanizado presenta una buena conformabilidad, lo que lo hace adecuado para procesos de conformado en frío y en caliente. Sin embargo, el recubrimiento de zinc puede afectar el radio de curvatura, por lo que se debe tener cuidado para evitar el agrietamiento durante las operaciones de conformado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 horas	Aire	Mejorar la ductilidad y reducir la dureza.
Normalizando	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 horas	Aire	Refinar la estructura del grano

Los procesos de tratamiento térmico pueden alterar significativamente la microestructura del acero galvanizado, mejorando así sus propiedades mecánicas. El recocido, por ejemplo, puede mejorar la ductilidad, facilitando su procesamiento durante la fabricación.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Construcción	Láminas para techos	Resistencia a la corrosión, ductilidad	Uso duradero en exteriores
Automotor	Paneles de carrocería	Resistencia, formabilidad	Ligero y duradero
Agricultura	Esgrima	Resistencia a la corrosión, soldabilidad	Exposición a entornos hostiles
Climatización	Conductos	Conductividad térmica, resistencia a la corrosión	Transferencia de calor eficiente

Otras aplicaciones incluyen:
- Cajas Eléctricas: Protección contra la humedad y la corrosión.
- Mobiliario: Estética y durabilidad.
- Tuberías y tubos: Resistencia a la oxidación en aplicaciones de plomería.

El acero galvanizado se elige para estas aplicaciones debido a su equilibrio entre resistencia, resistencia a la corrosión y rentabilidad, lo que lo hace ideal para entornos donde la exposición a la humedad es una preocupación.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero galvanizado	Acero inoxidable	Acero carbono	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Fuerza moderada	Alta resistencia	Variable	El galvanizado es menos fuerte que el acero inoxidable.
Aspecto clave de la corrosión	Bien	Excelente	Pobre	El galvanizado es adecuado para una exposición moderada.
Soldabilidad	Bien	Excelente	Bien	El galvanizado requiere cuidado para evitar defectos.
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Alto	El recubrimiento puede desgastar las herramientas más rápidamente
Formabilidad	Bien	Moderado	Bien	El recubrimiento de zinc afecta la flexión.
Costo relativo aproximado	Bajo	Alto	Bajo	El galvanizado es rentable
Disponibilidad típica	Alto	Moderado	Alto	Ampliamente disponible en varias formas.

Al seleccionar acero galvanizado, se deben considerar la rentabilidad, la disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Su equilibrio de propiedades lo convierte en una opción versátil para diversas industrias, aunque deben reconocerse sus limitaciones en entornos ácidos y de alta temperatura. Además, deben tenerse en cuenta las medidas de seguridad relativas a la manipulación de materiales galvanizados, especialmente durante la soldadura, para evitar la exposición a los humos de zinc.

En resumen, el acero galvanizado es un material de gran valor en la ingeniería y la construcción modernas, con una combinación única de propiedades que lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones. Su importancia histórica y su continua relevancia en diversos sectores subrayan su importancia en la ciencia y la ingeniería de materiales.