Acero ASTM A27:elegir el grado adecuado para su fundición

Comprender las influencias de la composición química y el tratamiento térmico posterior a la soldadura

La especificación correcta del material de una fundición debe identificarse antes de realizar un pedido con una fundición. Esto asegura que la fundición deseada tendrá las cualidades necesarias para un mejor rendimiento y durabilidad. Los pedidos de piezas fundidas en una fundición generalmente se realizan según las especificaciones de ASTM, un sistema de clasificación del acero y otros materiales según las propiedades mecánicas, el análisis químico y el uso previsto. ASTM International, anteriormente conocida como la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM), es una organización de estándares reconocida a nivel mundial.

¿Qué es la norma ASTM A27?

Dependiendo de las propiedades mecánicas y químicas requeridas, el acero (Fe) contendrá cantidades variables de elementos extraños (aleaciones) además de carbono (C). ASTM A27 es una especificación desarrollada para fundiciones de acero al carbono para aplicaciones generales. A menudo denominado acero dulce , o acero al carbono simple , el equilibrio entre costo y resistencia de esta forma común de acero fundido lo hace deseable para una amplia variedad de usos.

ASTM A27 proporciona varios grados y dos clases de fundiciones de acero que se pueden especificar según los requisitos químicos y de resistencia del diseño. También proporciona requisitos complementarios si las fundiciones requieren inspecciones únicas y cumplimiento de otras necesidades de diseño. ASTM A27 incluye fundiciones de acero al carbono para aplicaciones que requieren una resistencia a la tracción mínima de hasta 70 ksi (485 MPa).

Hay varios grados de acero y dos clases de fundiciones de acero cubiertas por la norma ASTM A27. Cada grado varía según la composición química y el tipo de tratamiento térmico necesario para afectar los cambios en las propiedades mecánicas.

Se pueden aplicar pruebas complementarias a las especificaciones cuando se realizan pruebas más allá de los análisis químicos y de tracción. Las pruebas complementarias requieren que los productores realicen una selección de pruebas adicionales.

PRUEBAS SUPLEMENTARIAS

Inspección de superficies

Pruebas internas de solidez

Pruebas de fuerza

Inspeccione si hay grietas o discontinuidades en la fundición observando las texturas y deformidades de la superficie.

Inspeccione los vacíos internos para asegurarse de que el acero no tenga grietas, cavidades de contracción u otros defectos.

Inspeccione para verificar la temperatura, la transición dúctil y frágil dependiente.

P.ej. Examen de partículas magnéticas

P.ej. Examen radiográfico

P.ej. Prueba de impacto Charpy

Efectos del tratamiento térmico

El tratamiento térmico se utiliza para alterar, reparar o mejorar las propiedades físicas del metal. Este proceso en una fundición implica calentar y enfriar utilizando hornos de tratamiento térmico, a menudo a temperaturas extremas. Esto reduce la tensión en una pieza fundida, homogeneiza las propiedades físicas de la fundición y modifica las propiedades físicas del metal. El tratamiento térmico implica recocido, normalización y revenido completos, o templado y revenido. Los tratamientos térmicos deben realizarse después de que las piezas fundidas se hayan enfriado por completo.

Al considerar los grados y clases de acero, el tratamiento térmico juega un papel crucial. Todas las fundiciones, con la excepción de Grado N-1 y U-60-30, deben tratarse térmicamente. La clase de acero está influenciada en gran medida por la necesidad de tratamiento térmico posterior a la soldadura de la fundición.

Selección de un grado de acero

Al elegir un grado de acero, elija uno que cumpla con los requisitos reales, en lugar de un grado que tiene como objetivo cumplir con condiciones que nunca se esperan. Las calificaciones más altas y las pruebas adicionales generalmente exigirán costos más altos. Cuando se realizan pruebas superfluas o criterios de aceptación más allá de lo que se necesita, se agregan gastos sin aumentar necesariamente la capacidad de servicio de la fundición. La cantidad de pruebas requeridas y los criterios de aceptación deben seguir los requisitos de diseño y servicio.

GRADOS DE ACERO

Grado N-1

Solo análisis químico

Grado N-2

Tratado térmicamente pero no probado mecánicamente

Grado U-60-30

Probado mecánicamente pero sin tratamiento térmico

Grado 60-30, 65-35, 70-36 y 70-40

Tratado térmicamente pero no probado mecánicamente

Seleccionar una clase de acero

Después de decidirse por un grado de acero, es hora de elegir una clase de acero. Hay dos clases separadas de acero diferenciadas por la necesidad de tratamiento térmico.

• Clase 1:Requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura
  

  La fundición debe tratar térmicamente o recalentar una fundición si se realiza alguna soldadura.

• Clase 2:No se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura
  

  La fundición puede realizar algo de soldadura en una fundición sin necesidad de tratamiento térmico o recalentamiento. Esto es normal en el caso de soldaduras cosméticas muy pequeñas.

Si las soldaduras requieren tratamiento térmico, es importante especificar la Clase 1, junto con el grado. Por el contrario, si no se utilizará el tratamiento térmico, se debe especificar la Clase 2 junto con el grado.

Prueba de resistencia ASTM A27

Las pruebas de resistencia generalmente se realizan en barras de acero representativas, llamadas cupones, en lugar de secciones tomadas de fundiciones reales. Las pruebas realizadas en cupones tienen la misma composición de la pieza fundida ya que se vierten y se tratan térmicamente al mismo tiempo que las piezas fundidas. Los resultados mostrarán la calidad del acero, pero no necesariamente las propiedades de la fundición real. Durante el tratamiento térmico, las condiciones de solidificación y la velocidad de enfriamiento se ven afectadas por el tamaño, la forma y el grosor de la fundición.

Las especificaciones del acero generalmente se refieren a la resistencia a la tracción y al límite elástico. El acero A27, excepto los Grados N-1 y N-2, debe someterse a una prueba de tensión y cumplir con los siguientes requisitos mecánicos:

Resistencia a la tracción (Resistencia máxima a la tracción)

La resistencia de un material medida por la mayor tensión que puede soportar mientras se estira antes de romperse.

Punto de rendimiento

La tensión que puede sufrir un material antes de que comience a deformarse plásticamente.

Alargamiento (%)

El porcentaje de la longitud inicial que se estira una pieza de ensayo de tracción antes de romperse o fracturarse.

Reducción de área (%)

La diferencia entre el área de la sección transversal original de una muestra de tracción y el área más pequeña después de la ruptura (expresada como porcentaje del área original).

Pruebas de resistencia frente a pruebas de dureza

La resistencia a la tracción no es lo mismo que la dureza. La resistencia a la tracción se refiere a la resistencia de un material a romperse bajo tensión. Como se mencionó anteriormente, la resistencia a la tracción se puede probar utilizando cupones de prueba para verificar las propiedades de tracción, incluida la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento de la fundición.

La dureza se refiere a la capacidad de un material para resistir la deformación. Cuando se trata de acero no austenítico, existe una relación funcional constante entre los valores de dureza y las resistencias a la tracción y, por lo tanto, la medición de la dureza puede indicar los rendimientos a la tracción. En la fundición, la prueba de dureza proporciona una forma económica, fácil y sistemática de verificar las propiedades físicas sin tener que realizar pruebas de tracción únicas. Aunque no proporcionan una medida exacta ni garantizada, son relativamente precisos para aceros homogéneos. Por lo tanto, las pruebas de dureza y la conversión posterior pueden proporcionar un método rápido y rentable para confirmar rápidamente las suposiciones de propiedades físicas.