Acero AR500 vs AR600: Composición, propiedades

El AR600 ofrece una mayor dureza superficial y una mayor resistencia a largo plazo al deslizamiento y al desgaste abrasivo que el AR500, lo que lo convierte en la mejor opción para el servicio más severo, de alto impacto/alta abrasión (cucharas de minería, tolvas de alta velocidad, manipulación de áridos pesados). El AR500, sin embargo, ofrece normalmente un equilibrio superior de conformabilidad, soldabilidad y rentabilidad para muchas aplicaciones de servicio pesado (plataformas de camiones, revestimientos, placas de destino, muchas piezas de equipos de movimiento de tierras). Seleccione AR600 sólo cuando el entorno de desgaste y el coste total del ciclo de vida justifiquen el precio más elevado del material y los requisitos de fabricación más exigentes.

Qué significa "AR

"AR" significa Resistente a la abrasión. Los aceros AR están especialmente aleados y sometidos a un tratamiento térmico (normalmente de temple y revenido) para desarrollar una elevada dureza superficial y mantener al mismo tiempo un nivel de tenacidad en el núcleo. El número de grado (400, 500, 600, etc.) es una clasificación aproximada del número de dureza Brinell (BHN); por ejemplo, AR500 es nominalmente alrededor de 500 BHN y AR600 alrededor de 600 BHN. Estos grados están optimizados para resistir la pérdida de material por deslizamiento, rodadura o abrasión por impacto.

Cómo se consigue el endurecimiento AR

Los aceros AR se fabrican mediante tratamientos térmicos de laminación (austenitización → temple → revenido) que crean una microestructura martensítica templada cerca de la superficie y en todo el espesor ("duro en toda su masa" es a menudo una afirmación de laminación). La dureza real depende de la composición química, el espesor y el ciclo térmico exacto. Los BHN elevados se obtienen aumentando el carbono y los elementos de aleación (Cr, Ni, Mo, B) y controlando los parámetros de enfriamiento/temple. Debido a estos tratamientos, el AR500 y especialmente el AR600 son menos dúctiles y a menudo más difíciles de conformar que los grados AR inferiores.

Composición química: gamas típicas

A continuación típico composiciones comunicadas por las fábricas. La composición química real varía en función del proveedor y de la dureza del producto acabado.

(fuentes: fichas técnicas de las fábricas y páginas de productos; ejemplo de datos AR500 y AR600 de proveedores del sector).

Interpretación: El AR600 suele contener algo más de carbono y adiciones de aleación para alcanzar el mayor BHN; esto aumenta la resistencia al desgaste pero reduce la ductilidad y aumenta el riesgo de agrietamiento si se manipula/fabrica incorrectamente.

Propiedades mecánicas e intervalos de dureza

Rangos típicos de dureza Brinell que encontrará:

• AR500: ~470-535 BHN (muchos fabricantes especifican un valor nominal de 500 BHN).

• AR600: ~570-640 BHN (nominal 600 BHN; algunas fábricas informan de valores típicos ~620-630 BHN).

(Los valores dependen en gran medida del proveedor, el grosor y la temperatura de ensayo indicada).

Diferencias prácticas en la fabricación

Soldadura: El AR500 es generalmente más fácil de soldar que el AR600, debido al menor contenido de carbono equivalente en muchas formulaciones de AR500. El mayor contenido de carbono/aleación de AR600 aumenta el número equivalente de carbono (CEV), incrementando el riesgo de zonas afectadas por el calor (HAZ) de soldadura duras y quebradizas y de fisuración en frío, a menos que se apliquen tratamientos térmicos adecuados de precalentamiento, entre pasadas y postsoldadura. Utilice electrodos de bajo hidrógeno, controle el precalentamiento por espesor y siga la guía de soldadura de la fábrica.

Corte y mecanizado: El corte por plasma y oxicorte son comunes para ambos grados, pero el AR600 producirá cortes más duros y puede desafilar las cuchillas más rápidamente. El mecanizado mecánico es más difícil en AR600: la vida útil de las herramientas es más corta y los controles más estrictos.

Doblado y conformado: El AR500 puede conformarse dentro de unos límites (especialmente las chapas más finas) con un utillaje cuidadoso; el AR600 es notablemente menos conformable y puede agrietarse durante el doblado a menos que se fabrique específicamente para mejorar la tenacidad. Si se requiere conformado, trabaje con el laminador para obtener un temple que equilibre la tenacidad y la dureza.

Aplicaciones: dónde brilla cada grado

AR500 usos comunes

• Blancos de acero balístico y blancos de acero reactivo (AR500 ha sido ampliamente utilizado para blancos de tiro debido a la buena combinación de dureza y tenacidad).

• Camas de camiones, volquetes, revestimientos, tolvas para abrasión media.

• Caras de cazo de excavadora y placas de desgaste para equipos de construcción en los que se necesita algún tipo de conformado/soldadura.

AR600 usos comunes

• Aplicaciones de abrasión extremadamente alta: cucharas mineras con abrasión severa por deslizamiento, tolvas de áridos de alta velocidad, revestimientos de trituradoras, componentes de martillos e impulsores de larga duración.

• Placas balísticas/de blindaje especiales en las que se requiere la máxima dureza y en las que se desea una reducción de peso (placa más fina para la misma protección) y se pueden superar los retos de fabricación.

Notas balísticas: El AR600 puede ofrecer una mayor resistencia a las balas de rifle de alta velocidad con un calibre más fino que el AR500, pero las placas AR600 pueden ser más frágiles y pueden fragmentarse o desprenderse con algunos impactos, a menos que se utilicen medidas de respaldo balístico o antidesprendimiento. Si diseña un blindaje para carrocerías/vehículos, consulte a los fabricantes de blindajes certificados y las normas de pruebas balísticas; no dé por sentado que un determinado grado de AR cumple los niveles balísticos NIJ o militares sin realizar pruebas.

Coste, disponibilidad y coste total de propiedad

• Coste inicial: La AR600 suele costar bastante más por kg/m² que la AR500 debido a su mayor contenido de aleación y a un tratamiento térmico más exigente. El precio también depende del grosor, el tamaño de la placa y las existencias del proveedor.

• Coste del ciclo de vida: En servicios extremadamente abrasivos, la mayor vida útil de AR600 puede compensar el mayor coste inicial al reducir la frecuencia de sustitución y el tiempo de inactividad. Para una abrasión moderada, la AR500 suele ofrecer la mejor economía de ciclo de vida debido a su menor precio de compra y a su instalación más sencilla. Los blogs de AZoM y de las fábricas demuestran que la AR500 suele ser el "punto óptimo" para muchas aplicaciones de movimiento de tierras y procesamiento.

Cómo evaluar: Calcule el coste instalado por metro cuadrado multiplicado por la vida útil prevista (o mida las toneladas procesadas por unidad de desgaste). Si AR600 duplica la vida útil frente a AR500 en su entorno, el mayor coste del material puede estar justificado.

Inspección, pruebas y normas

Verificación de la dureza: Mills proporciona ensayos de dureza Brinell y MTR; especifique siempre la tolerancia BHN de la chapa y exija ensayos de dureza en el momento de la entrega. Para proyectos críticos, exija ensayos de impacto Charpy a la temperatura de funcionamiento.

Normas y tolerancias: Sin embargo, las tolerancias dimensionales y la planitud suelen hacer referencia a las prácticas EN 10029 / ASTM A6, y muchos fabricantes (por ejemplo, SSAB Hardox) publican fichas técnicas detalladas y guías de soldadura. Solicite al fabricante guías de soldadura y plegado específicas para la calidad y el espesor que adquiera.

Seguridad, desprendimientos y consideraciones balísticas

Cuando el acero AR es golpeado por proyectiles de alta energía puede producir spall (fragmentos de alta velocidad) que son peligrosos. Para los campos de tiro o blindaje, utilice revestimientos contra salpicaduras, placas angulares para desviar los fragmentos y siga los protocolos de seguridad balística. La mayor dureza del AR600 puede reducir la penetración, pero puede aumentar el riesgo de fragmentación a menos que esté debidamente respaldado o diseñado para el servicio balístico.

Lista de selección

Utilice esta tabla rápida para elegir entre AR500 y AR600:

Ejemplo de caso (cubo minero)

• Escenario: revestimiento de cangilones en la manipulación de minerales abrasivos.

• Resultado AR500: dura X meses (depende del mineral), sustitución más fácil, menor coste de inactividad.

• Resultado AR600: dura mucho más (a menudo 2-3 veces más en caso de desgaste por deslizamiento extremo), pero el tiempo de inactividad inicial para la sustitución es menos frecuente y la fabricación requiere una soldadura controlada. Elija AR600 si el coste de producción del tiempo de inactividad supera el coste adicional de material y fabricación.

Consejos prácticos para la contratación pública

1. Solicite los informes de las pruebas de molienda (MTR) con BHN, análisis químico, tracción y Charpy cuando sea necesario.

2. Especifique la dureza por BHN y el requisito de espesor pasante (sólo superficial frente a endurecido en profundidad).

3. Solicitar la guía de soldadura/curvado de la fábrica y seguir los procedimientos de precalentamiento y postsoldadura.

4. Si se pretende un uso balístico, exigir una certificación balística, no basarse únicamente en el BHN.

Preguntas frecuentes

1. P: ¿Es siempre mejor AR600 que AR500?
   R: ¡No! El AR600 tiene mayor dureza y resistencia al desgaste, pero menor conformabilidad y mayor dificultad de soldadura; el AR500 suele ser la elección pragmática para muchas aplicaciones de servicio pesado.

2. P: ¿Cómo garantizan los molinos la dureza?
   R: Por temple y revenido y mediante ensayos BHN en muestras representativas en el MTR. Especifique la tolerancia BHN en la orden de compra.

3. P: ¿Puedo soldar AR600 sobre el terreno?
   R: Sí, pero controle la temperatura de precalentamiento/interpaso, utilice consumibles de bajo hidrógeno y siga el procedimiento de soldadura de la planta; a veces se recomienda PWHT. Consulte con la fábrica.

4. P: ¿Detendrá el AR500 los proyectiles de rifle?
   R: El AR500 se utiliza en algunas placas y objetivos balísticos; sin embargo, el rendimiento balístico depende del grosor, la configuración del revestimiento y la munición. Para equipos de protección certificados, confíe en sistemas de blindaje probados y certificados.

5. P: ¿Se oxida más rápido el AR600 que el AR500?
   R: La velocidad de corrosión depende del entorno y del tratamiento de la superficie (pintura, revestimientos). Los productos químicos son similares; ninguno de los dos es inoxidable; aplique revestimientos protectores cuando la corrosión sea un problema.

6. P: ¿Qué ocurre con el método de ensayo de dureza: Brinell frente a HBW?
   R: Se suele utilizar la dureza Brinell (HBW o BHN). Las fábricas suelen indicar "500 HBW", etc. Asegúrese de que el método de ensayo se menciona en el MTR.

7. P: ¿Se puede curvar en frío el AR600?
   R: El curvado en frío es arriesgado y a menudo no es posible sin que se produzcan grietas. Si es necesario el curvado, consulte con el proveedor las garantías de curvabilidad o pida piezas precurvadas a la fábrica.

8. P: ¿Qué grado tiene mejor tenacidad al impacto a baja temperatura?
   R: Por lo general, el AR500 (o los grados AR especialmente producidos con garantías de tenacidad) superarán al AR600, a menos que el AR600 esté adaptado a la tenacidad al impacto: solicite los datos de la prueba Charpy a su temperatura de funcionamiento.

9. P: ¿Existen equivalentes internacionales a AR500/AR600?
   R: Algunos aceros antidesgaste de marca (por ejemplo, la serie Hardox de SSAB) se corresponden en dureza (Hardox 500 ≈ AR500). Los nombres comerciales de las fábricas locales difieren; compare siempre BHN y MTR en lugar del nombre.

10. P: ¿Cómo debo especificar la placa AR en mis documentos de contratación?
    R: Incluya el nombre del grado (AR500/AR600), el intervalo BHN requerido, el espesor, los ensayos MTR requeridos (BHN, químico, tracción, Charpy cuando proceda), las tolerancias dimensionales, las instrucciones de soldadura/curvado y las expectativas de embalaje/planeado.

Recomendación final

• Para construcción general pesada y abrasión media-graveelige AR500 por su equilibrio entre vida útil, coste y facilidad de fabricación.

• Para deslizamiento extremo o desgaste abrasivo a alta velocidado cuando la reducción de peso (chapa más fina) es fundamental y se dispone de control de fabricación, AR600 es adecuado a pesar de su mayor coste y de las mayores exigencias de fabricación.

Comparación técnica AR500 VS AR600

(Confírmelo siempre con las MTR del proveedor antes de la aceptación).

Referencias autorizadas

• AZoM - Acero resistente a la abrasión: Propiedades y aplicaciones
• Wikipedia - Acero resistente a la abrasión (resumen y gamas de BHN)