ASTM A148 Grado 1140-1035: Acero Fundido de Alta Resistencia - Propiedades y Tratamiento Térmico
Descripción General
ASTM A148 es la especificación estándar para acero fundido (cast steel) de alta resistencia para uso estructural general. La designación "1140-1035" indica los valores mínimos de resistencia a la tracción y límite elástico en ksi (miles de psi): 1140 MPa (165 ksi) tracción / 1035 MPa (150 ksi) límite elástico. Es el grado de mayor resistencia dentro de la norma A148, logrado mediante temple y revenido.
Composición Química
La norma A148 no especifica composición química obligatoria para los grados de alta resistencia; el fabricante ajusta la composición (C, Mn, Si, Cr, Ni, Mo) para lograr las propiedades mecánicas requeridas tras el tratamiento térmico. Típicamente son aceros aleados al Cr-Mo o Ni-Cr-Mo. Solo se reportan límites máximos para impurezas:
| Elemento | Máximo (% en peso) |
|---|---|
| Fósforo (P) | 0.02% |
| Azufre (S) | 0.02% |
Propiedades Mecánicas (a 20 °C)
| Propiedad | Valor | Comentario |
|---|---|---|
| Límite elástico | 1035 MPa | Mínimo (150 ksi) |
| Resistencia a la tracción | 1140 MPa | Mínimo (165 ksi) |
| Alargamiento A50 | 5% | Mínimo - baja ductilidad esperada |
| Reducción de área | 20% | Mínimo - indica tenacidad limitada |
| Módulo de elasticidad | 200–215 GPa | — |
| Módulo de corte | 75–80 GPa | — |
| Coeficiente de Poisson | 0.29 | — |
Tratamiento Térmico Requerido
Para lograr el Grado 1140-1035, el fundido debe ser templado y revenido (quenched and tempered):
- Temple (Quenching): Austenitización a 870–930 °C seguida de enfriamiento rápido (agua, aceite o polímero) para formar martensita.
- Revenido (Tempering): A 540–650 °C durante tiempo suficiente (≥ 1 h por 25 mm espesor) para reducir tensiones, recuperar tenacidad y ajustar dureza/resistencia al rango especificado.
Nota: El tratamiento térmico es crítico. Un revenido insuficiente deja alta dureza y fragilidad; un revenido excesivo reduce la resistencia por debajo del mínimo.
Propiedades Físicas y Térmicas
- Densidad: 7.8–7.9 g/cm³ (a 20 °C)
- Expansión térmica: 1.32–1.38 × 10⁻⁵ 1/K (a 20 °C)
- Punto de fusión: 1480–1526 °C
- Temp. máx. servicio: 500 °C (limitado por revenido)
- Resistividad: 1.43–1.74 × 10⁻⁷ Ω·m (a 20 °C)
- Temp. Curie: 770 °C
Grados Comunes ASTM A148
| Grado (ksi) | Grado (MPa) | Tracción Mín. (MPa) | Límite Elástico Mín. (MPa) | Alarg. Mín. (%) |
|---|---|---|---|---|
| 80-50 | 550-345 | 550 | 345 | 18 |
| 90-60 | 620-415 | 620 | 415 | 16 |
| 105-85 | 725-585 | 725 | 585 | 12 |
| 115-95 | 795-655 | 795 | 655 | 10 |
| 165-150 | 1140-1035 | 1140 | 1035 | 5 |
Aplicaciones Típicas
- Componentes estructurales fundidos de alta carga: nudos de armaduras, uniones de puentes, cimentaciones de turbinas
- Piezas de maquinaria pesada: bastidores de prensas, martillos, trituradoras
- Componentes para minería y movimiento de tierras: dientes de cucharón, adaptadores, casquillos
- Industria ferroviaria: bogies, acoplamientos, ruedas fundidas
- Válvulas y bridas de alta presión (clase 1500/2500)
- Equipos petrolíferos: preventores (BOP), cabezales de pozo
Consideraciones de Diseño y Calidad
- Inspección no destructiva (NDT) obligatoria: Radiografía (RT) y/o ultrasonidos (UT) en zonas críticas, partículas magnéticas (MT) en superficies.
- Factor de fundición (casting factor): En diseño ASME, se aplica factor 1.0 (si RT 100%) o 0.8 (si RT parcial) sobre tensiones admisibles.
- Soldabilidad: Limitada (alto CE). Requiere precalentado 200-300 °C, electrodos bajo hidrógeno, control de aporte de calor, PWHT obligatorio.
- Tenacidad a baja temperatura: Debe verificarse mediante ensayo Charpy V si el servicio lo requiere (no garantizado por la norma base).
Metal
- Acero ASTM A765 Grado II: Propiedades Normalizado y Temple, Doble Normalizado y Temple, o Temple y Revenido
- ASTM A182 Grado F6b – Acero Inoxidable Martensítico Recocido/Normalizado y Templado
- Acero ASTM A709 Grado 345CR: Alta Resistencia Normalizado, Revenido o Temple y Revenido
- Acero ASTM A727 Grado A727: Normalizado, Temple y Revenido - Propiedades y Usos
- ASTM A420 Grado WPL6: Acero Normalizado, Templado, Recocido o Temple y Revenido – Especificaciones y Propiedades
- Acero ASTM A148 Grado 1140‑1035L Bajo en Carbono: Propiedades para Tratamientos Recocido, Normalizado, Temple y Revenido
- Acero ASTM A148 Grado 1450–1240: Propiedades y Opciones de Tratamiento Térmico
- Acero ASTM A148 Grado 1450-1240L: Recocido, Normalizado, Temple o Temple y Revenido
- ASTM A148 Grado 1795‑1450: Acero de Alta Resistencia Bajo en Carbono – Recocido, Normalizado o Temple y Revenido
- Acero ASTM A148 Grado 1795–1450L: Recocido, Normalizado, Temple o Temple y Revenido – Rendimiento
- Acero ASTM A148 Grado 550–275: Guía Completa para Condiciones Recocido, Normalizado y Temple