Acero ASTM A27: Cómo Seleccionar el Grado Ideal para su Fundición

Comprender la influencia 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 a una fundición. Esto garantiza que la pieza fundida tendrá las cualidades necesarias para un rendimiento y durabilidad óptimos. Los pedidos de fundiciones en una fundición se realizan típicamente según especificaciones ASTM, un sistema de clasificación del acero y otros materiales basado en propiedades mecánicas, análisis químico y uso previsto. ASTM International, anteriormente conocida como la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM), es una organización de estándares reconocida a nivel mundial.

¿Qué es 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 denominada acero dulce o acero al carbono común, la relación coste-resistencia de esta forma común de acero fundido la hace deseable para una amplia gama de usos.

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

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

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

PRUEBAS SUPLEMENTARIAS

Inspección superficial

Pruebas internas de integridad

Pruebas de resistencia

Inspeccionar grietas o discontinuidades en la fundición observando texturas y deformaciones superficiales.

Inspeccionar vacíos internos para asegurar que el acero no tiene grietas, cavidades de contracción u otros defectos.

Inspeccionar para verificar la transición dúctil-frágil dependiente de la temperatura.

Ej. Examen por partículas magnéticas

Ej. Examen radiográfico

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 usando hornos de tratamiento térmico, a menudo a temperaturas extremas. Esto reduce el estrés en una pieza fundida, homogeneiza las propiedades físicas de la fundición y modifica las propiedades físicas del metal. El tratamiento térmico implica recocido completo, normalizado y temple, o temple y revenido. Los tratamientos térmicos deben realizarse después de que las fundiciones se hayan enfriado completamente.

Al considerar grados y clases de acero, el tratamiento térmico juega un papel crucial. Todas las fundiciones, con las excepciones del Grado N-1 y U-60-30, deben ser tratadas térmicamente. La clase de acero está largamente influenciada por la necesidad de la fundición de tratamiento térmico posterior a la soldadura.

Selección de un grado de acero

Al elegir un grado de acero, elija uno que cumpla los requisitos reales, en lugar de un grado que pretenda cumplir condiciones que nunca se esperan. Grados más altos y pruebas adicionales suelen exigir costes más altos. Cuando se realizan pruebas superfluas o criterios de aceptación más allá de lo necesario, se añaden gastos sin necesariamente aumentar la funcionalidad de la fundición. La cantidad de pruebas exigidas 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 no tratado térmicamente

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

Tratados térmicamente pero no probados mecánicamente

Selección de una clase de acero

Después de decidir 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: Se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura
  

  La fundición debe tratar térmicamente, o re-tratar térmicamente, una fundición si se realiza alguna soldadura.

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

  La fundición puede realizar algunas soldaduras en una fundición sin necesidad de tratar térmicamente o re-tratar térmicamente. Esto es normal en el caso de soldaduras muy pequeñas y cosméticas.

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

Pruebas de resistencia ASTM A27

Las pruebas de resistencia se realizan típicamente en barras de acero representativas, llamadas testigos, en lugar de secciones tomadas de fundiciones reales. Las pruebas realizadas en testigos tienen la misma composición de la fundición ya que se vierten y tratan térmicamente al mismo tiempo que las fundiciones. 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, forma y espesor de la fundición.

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

Resistencia a la tracción (Resistencia última a la tracción)

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

Límite elástico

La tensión que un material puede soportar antes de comenzar a deformarse plásticamente.

Alargamiento (%)

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

Reducción de área (%)

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

Pruebas de resistencia vs. 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 puede probarse usando testigos para verificar propiedades de tracción incluyendo resistencia a la tracción, límite elástico y 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 consistente entre los valores de dureza y las resistencias a la tracción, por lo que medir la dureza puede indicar los límites elásticos a tracción. En la fundición, las pruebas de dureza proporcionan una forma barata, fácil y sistemática de verificar propiedades físicas sin tener que realizar pruebas de tracción únicas. Aunque no proporcionan una medida exacta o garantizada, son relativamente precisas para aceros homogéneos. Por lo tanto, las pruebas de dureza y la conversión posterior pueden proporcionar un método rápido y rentable de confirmar rápidamente suposiciones de propiedades físicas.