Cómo leer las tablas de composición química y propiedades mecánicas del acero

Cómo leer una tabla de composición del acero y propiedades mecánicas

Una tabla de aceros es una referencia, no una especificación. Sus filas condensan información que normalmente corresponde a una norma de producto, un intervalo dimensional, una ruta de fabricación, una condición de tratamiento térmico y un método de ensayo. Una designación como AISI 4140, 304 o S355 identifica una familia o designación de grado, pero por sí sola no establece todos los límites químicos ni todos los requisitos mecánicos aplicables a un producto suministrado.

El documento rector es lo primero que importa. ASTM A240 cubre placas, chapas y bandas de acero inoxidable al cromo y al cromo-níquel para recipientes a presión y aplicaciones generales; ASTM A276 cubre barras y perfiles de acero inoxidable. Ambas pueden incluir grados designados como 304, pero la forma del producto, la condición de fabricación permitida, las reglas dimensionales y las disposiciones relativas a los ensayos no son idénticas. Del mismo modo, S355, conforme a una norma europea de productos estructurales, no es una identidad material independiente de su contexto. La norma de producto EN aplicable determina los requisitos para placas, perfiles, perfiles huecos u otras formas.

Por tanto, una tabla útil necesita un alcance declarado. Debe identificar la norma, la designación del grado, la forma del producto, la condición de suministro, el espesor o tamaño de la sección, las unidades, la dirección del ensayo y los criterios de aceptación. Sin esos campos, una fila puede respaldar una comparación preliminar, pero no puede establecer la conformidad.

Qué representa realmente una fila de grado

Una fila de grado representa una porción definida de un sistema de especificaciones. Como mínimo, relaciona una designación con la composición química y uno o más requisitos de propiedades. En una tabla bien elaborada, también puede indicar si los valores se aplican a una barra laminada en caliente, una placa normalizada, un acero aleado templado y revenido, un acero inoxidable recocido en solución u otra condición.

ASTM A400 relaciona la selección de barras de acero con el grado, la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de sección y el límite elástico mínimo deseado. Strong evidence

[1][1] Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties. ASTM International. ASTM standard.

ASTM A400, Práctica estándar para barras de acero: guía de selección, composición y propiedades mecánicas, deja este punto especialmente claro. Sus orientaciones tabuladas relacionan la selección de barras de acero con el grado, la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado. En consecuencia, una fila no representa simplemente «las propiedades del 4140». Es una orientación para un contexto particular de productos en forma de barra, cuya resistencia depende de cómo se procesó el acero y del tamaño de la sección.

La misma designación puede tener requisitos diferentes en otra especificación de producto. Una placa puede suministrarse normalizada, normalizada y revenida, o templada y revenida. Una barra puede estar recocida o estirada en frío. Estas condiciones modifican la dureza, el límite elástico, la resistencia a la tracción y la ductilidad, incluso cuando la composición de colada se mantiene dentro de los mismos límites del grado.

Las dimensiones también forman parte de la identidad del requisito. Los aceros estructurales suelen tener límites elásticos mínimos inferiores a mayores espesores, porque las velocidades de enfriamiento y las condiciones de transformación difieren a través de la sección. El Eurocódigo 3, EN 1993-1-1, sección 3.2.6, enumera las propiedades de diseño de los materiales para S235, S275, S355, S420, S450 y S460, pero esos valores son datos de entrada para el diseño vinculados al marco del Eurocódigo y a sus disposiciones relacionadas con el espesor. No deben copiarse en una tabla de propósito general y presentarse como resultados universales de ensayos de tracción.

La dirección del ensayo constituye otro límite. Una placa laminada puede presentar diferencias en la resistencia, el alargamiento, la reducción de área y la tenacidad en dirección transversal y longitudinal respecto de la dirección de laminación. Una fila de propiedades mecánicas que omita la dirección puede ocultar un requisito aplicable únicamente en dirección longitudinal o transversal. La temperatura también puede ser relevante, especialmente en el caso de la energía de impacto.

Las normas ASTM abarcan propiedades químicas, mecánicas, metalúrgicas y de otro tipo para aceros al carbono, estructurales, inoxidables, ferríticos, austeníticos y aleados. Esta amplitud advierte contra el tratamiento de una designación breve de grado como si fuera una definición completa del material.

Límites de composición frente a análisis declarados

Análisis de coladaAnálisis de colada Análisis químico destinado a representar la composición de una colada o cuchara de acero particular.

Las tablas de composición química suelen mostrar límites, no un análisis garantizado. Una especificación puede establecer, por ejemplo, carbono 0,08 % máximo, manganeso 2,00 % máximo o cromo entre valores mínimo y máximo especificados. Estos son límites de aceptación, expresados habitualmente en porcentaje en masa. No indican que cada colada contenga el punto medio del intervalo.

Un certificado de ensayo de colada puede declarar un análisis de colada como carbono 0,045 %, manganeso 1,52 % y cromo 18,20 %. Estas cifras describen la colada ensayada, de acuerdo con las reglas de muestreo y análisis de la norma. No sustituyen los límites de la especificación. A la inversa, una tabla ilustrativa puede indicar carbono 0,20 % para un grado cuyo intervalo permitido sea 0,17–0,23 %. Ese número único es útil como orientación, pero no puede determinar la conformidad.

La distinción adquiere especial importancia en el caso de los elementos de aleación y los elementos residuales. El fósforo y el azufre pueden estar sujetos a límites máximos; el silicio y el manganeso pueden tener intervalos; el nitrógeno, el cobre, el niobio, el titanio u otros elementos pueden estar controlados en función del grado y de la norma del producto. Una tabla comparativa que redondee valores, combine distintas ediciones u omita elementos opcionales puede crear una falsa equivalencia.

SSINA, por ejemplo, publica tablas de composición en porcentaje en masa y de propiedades mecánicas especificadas para grados de acero inoxidable austenítico cubiertos por especificaciones de productos ASTM. Una tabla de este tipo solo es útil cuando se conservan la especificación ASTM citada y la forma del producto. El Nickel Institute separa asimismo la composición química, las propiedades mecánicas, las propiedades físicas y las especificaciones en forma tabular. Mantener separadas esas clases de propiedades evita que un valor de composición química se confunda con una garantía de comportamiento.

Las tablas comparativas requieren mayor cautela. El Handbook of Comparative World Steel Standards proporciona tablas separadas para las composiciones químicas y las propiedades mecánicas en distintos sistemas internacionales de designación. Esta separación está justificada: los nombres similares o las composiciones aproximadas no demuestran que dos grados tengan reglas de procesamiento, requisitos de tenacidad, disposiciones sobre limpieza o valores mínimos mecánicos idénticos. «Equivalente» debe significar equivalente para un uso y una norma determinados, no simplemente similar en una columna química.

Propiedades especificadas frente a propiedades típicas

Una propiedad especificada es un requisito contractual o basado en una norma. Si una especificación de producto exige un límite elástico mínimo de 355 MPa, un valor ensayado inferior a ese umbral incumple el requisito, salvo que la norma contemple una excepción válida o un procedimiento de repetición del ensayo. Si especifica una dureza máxima, un valor declarado superior a ese límite también es significativo.

Una propiedad típica es información representativa y no sustituye un mínimo o máximo especificado. Strong evidence

Una propiedad típica es diferente. Es un valor observado, representativo o publicado habitualmente, a menudo asociado con un tratamiento térmico y una orientación de la probeta determinados. La resistencia a la tracción típica de una condición puede ser de 700 MPa, mientras que la especificación establece únicamente un mínimo de 655 MPa. La cifra típica ayuda a los ingenieros a estimar el comportamiento; no eleva a 700 MPa el requisito mínimo.[2][2] Mechanical Properties of Carbon and Alloy Steels. ASM International. ASM Metals Handbook.

La diferencia es fundamental porque la resistencia no está determinada únicamente por la composición química. ASM International señala que las propiedades de los aceros al carbono y aleados resultan de los efectos combinados de la composición química, el procesamiento y la microestructura. La velocidad de temple, la temperatura de revenido, el tamaño de grano, la deformación previa y el espesor de la sección pueden modificar la dureza, la tenacidad, el límite elástico y el alargamiento dentro del mismo grado químico.

[3][3] General Content and Format of ASTM Standard Specifications for Steel Products. American Institute of Steel Construction. AISC Engineering FAQ.

Una tabla debe etiquetar claramente cada valor: máximo, mínimo, intervalo, típico, nominal, valor de diseño o análisis declarado. También debe identificar la norma de ensayo, la ubicación de la probeta, la orientación, la temperatura y la condición de suministro, cuando corresponda. Para perfiles estructurales y placas, el American Institute of Steel Construction señala que las especificaciones de productos ASTM generalmente contienen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas; ninguna de las dos categorías puede sustituir con seguridad a la otra.

La regla editorial es sencilla: nunca se debe tratar una tabla copiada como sustituto de la norma aplicable. Utilice la tabla para localizar un grado y comprender las variables. Después, verifique la especificación que rige, la forma del producto, la condición, las dimensiones, la edición y los requisitos de ensayo antes de asignar conformidad o propiedades de ingeniería.

La arquitectura de las designaciones y normas del acero

Lógica de designación de ASTM y ASME

Una designación de acero no constituye una identidad material completa. Es una dirección dentro de un sistema normativo particular. ASTM A36, por ejemplo, identifica una especificación para acero estructural al carbono, pero la especificación regula más que el nombre: define las formas de producto permitidas, los límites químicos, los requisitos de tracción y de fluencia, los métodos de ensayo, las condiciones de suministro y, en ocasiones, los requisitos suplementarios. ASTM A572/A572M Grado 50 se refiere a un acero estructural de alta resistencia y baja aleación con un límite elástico mínimo especificado; sin embargo, los límites y las disposiciones de ensayo aplicables siguen dependiendo del producto incluido en la especificación.

El sistema de ASTM generalmente combina una letra, un número de serie y, cuando es necesario, un grado, tipo, clase o designación suplementaria. La letra indica el tema general: la “A” abarca los materiales ferrosos, mientras que el número identifica una especificación concreta. Por lo tanto, “A36” y “A572” no son dos recetas químicas universales. Son identidades de especificación. “Grado 50” expresa una clase de resistencia dentro de A572/A572M, no un grado independiente que pueda transferirse sin modificaciones a cualquier producto de acero.

La distinción queda clara en ASTM A400, Práctica estándar para el acero en barras: guía de selección, composición y propiedades mecánicas. Sus tablas relacionan los grados de barras con la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado. Esta disposición advierte que no se debe interpretar una sola fila como un requisito completo de compra o diseño. Una aleación de tipo 4140 en condición laminada en caliente, normalizada, templada y revenida, o acabada en frío puede presentar diferencias sustanciales de resistencia, dureza y ductilidad. Además, después del tratamiento térmico, las secciones de mayor tamaño pueden no alcanzar las mismas propiedades a través del espesor que las secciones más pequeñas.

Las normas ASTM sobre aceros abarcan aceros al carbono, estructurales, inoxidables, ferríticos, austeníticos y aleados, y pueden especificar propiedades químicas, mecánicas, metalúrgicas y de otro tipo. AISC explica que las especificaciones para aceros estructurales destinados a perfiles y chapas generalmente contienen tanto requisitos de composición como requisitos de propiedades mecánicas. Ninguna de las dos tablas sustituye a la otra. La composición química controla los elementos de aleación y residuales permitidos; los requisitos mecánicos establecen lo que el producto suministrado debe alcanzar en los ensayos.

Las designaciones de ASME suelen revelar una segunda capa de control. En el Código de calderas y recipientes a presión de ASME, una especificación ASTM puede aparecer con el prefijo “SA”, como SA-516/SA-516M para chapa destinada a recipientes a presión, en lugar de A516/A516M. Este prefijo indica la aceptación dentro del sistema normativo de ASME, pero no elimina la importancia de la especificación de referencia, la edición, la forma del producto, el grado, el tratamiento térmico o los requisitos suplementarios. Las versiones métricas y consuetudinarias también pueden incluir requisitos o convenciones de pedido distintos. Por lo tanto, “SA-516 Grado 70” no es una identidad independiente que pueda sustituirse por cualquier chapa denominada “A516 Grado 70” sin comprobar el código y la edición aplicables.

El atajo que va de la composición a las propiedades también falla desde el punto de vista metalúrgico. ASM International afirma que las propiedades de los aceros al carbono y aleados surgen de los efectos combinados de la composición, el procesamiento y la microestructura. El contenido de carbono, el manganeso, el cromo, el níquel, el molibdeno y el boro influyen en la templabilidad y las transformaciones de fase, pero la reducción durante el laminado, la velocidad de enfriamiento, el revenido, el tamaño de grano y el espesor de la sección modifican la estructura resultante. Una tabla de composición puede mostrar si una colada se encuentra dentro de un límite. Por sí sola, no puede demostrar el límite elástico, la tenacidad al impacto, la dureza ni la soldabilidad.

Designaciones europeas como S235 y S355

Las designaciones estructurales europeas codifican un conjunto diferente de información. En el sistema EN, la “S” de S235 y S355 identifica el acero estructural, mientras que el número indica el límite elástico mínimo nominal, en megapascales, para un producto y un intervalo de espesores definidos. El número no es un código de equivalencia química. S355 no significa que todo producto marcado como S355 tenga un contenido fijo de carbono, manganeso, silicio o elementos de aleación.

El sufijo es importante. En las normas de producto EN 10025, designaciones como S235JR, S355J2 y S355K2 incluyen categorías de tenacidad al impacto. “JR”, “J0”, “J2” y “K2” corresponden a distintos requisitos de impacto Charpy con entalla en V y temperaturas de ensayo diferentes. “N” o “NL” pueden identificar clases de suministro normalizado o laminado normalizado en las normas de producto pertinentes. Una designación sin su sufijo completo puede omitir información que controla el comportamiento a baja temperatura y la condición de procesamiento.

El espesor también modifica el significado de la resistencia indicada. Los requisitos EN suelen asignar distintos valores mínimos de límite elástico a intervalos de espesor, por lo que la cifra de 355 MPa asociada con S355 no es necesariamente el límite elástico exigido para toda chapa o sección. Normas de producto como EN 10025-2 regulan los aceros estructurales no aleados laminados en caliente, mientras que otras normas EN se ocupan de secciones huecas, productos forjados, elementos de fijación o productos inoxidables. La norma de producto forma parte de la identidad.

SteelConstruction.info distingue el sistema europeo de designación de aceros estructurales de las normas que regulan la composición química y las propiedades mecánicas. A continuación, el Eurocódigo 3 introduce las propiedades de cálculo de los materiales mediante EN 1993-1-1, sección 3.2.6. Su tabla incluye S235, S275, S355, S420, S450 y S460, pero esos son valores de cálculo vinculados al marco del Eurocódigo, no un sustituto de la certificación del fabricante ni de la norma de producto EN aplicable. Una tabla de cálculo y una tabla de aceptación del material responden a preguntas diferentes.[4][4] Composition and Properties. Specialty Steel Industry of North America. SSINA technical resources.

Las designaciones de los aceros inoxidables muestran el mismo principio desde otra perspectiva. “304” puede referirse a una designación de familia utilizada en distintos sistemas, mientras que ASTM A240 Tipo 304 se refiere a chapas, hojas y flejes con requisitos específicos para el producto. SSINA presenta tanto los límites de composición expresados en porcentaje en masa como las propiedades mecánicas especificadas para los grados de acero inoxidable austenítico contemplados en las especificaciones de producto de ASTM. La fila química y la fila de tracción deben leerse conjuntamente, junto con la forma y la condición del producto.

Afirmaciones de equivalencia nacional e internacional

Las tablas comparativas son útiles para localizar grados relacionados. No son certificados de intercambiabilidad. El Manual comparativo de normas mundiales del acero separa las comparaciones de composiciones químicas de las comparaciones de propiedades mecánicas entre sistemas internacionales de designación. Esta separación es esencial: dos grados pueden presentar intervalos similares de carbono, cromo, níquel o molibdeno y, aun así, diferir en el límite elástico, los ensayos de impacto, el tratamiento térmico, los límites dimensionales o las normas de inspección.

Una tabla que sitúa ASTM A36 junto a EN S235JR puede estar mostrando una relación práctica de familia basada en la resistencia nominal y el uso estructural habitual. No demuestra que todo producto A36 cumpla todos los requisitos de S235JR, ni que cualquiera de los dos grados satisfaga los requisitos de tenacidad, espesor, composición química o suministro del otro. La misma cautela se aplica a ASTM A572 Grado 50 y S355. Sus niveles de resistencia nominal están relacionados, pero los números de grado no establecen una soldabilidad, un comportamiento al impacto, unos límites de espesor o unos requisitos de certificación coincidentes.

Las tablas del Nickel Institute colocan por separado la composición química, las propiedades mecánicas, las propiedades físicas y las especificaciones por esta razón. Las comparaciones representativas de Engineering ToolBox sobre carbono, cromo, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, azufre y silicio pueden ayudar a identificar familias amplias de aleaciones, pero los valores representativos no son límites determinantes de una especificación. El manual de aceros inoxidables de Outokumpu, las tablas de SSINA y los datos prácticos de Metallus cumplen una función de referencia similar.

Una afirmación de equivalencia defendible debe indicar ambas normas, la designación completa, la forma del producto, el espesor o tamaño de la sección, la condición de suministro, la dirección de ensayo, los requisitos de temperatura y la edición aplicable. Si falta alguno de esos elementos, “equivalente” debe interpretarse como “similar para una comparación inicial”, no como una autorización para sustituir un material por otro.

Tablas de composición química: elementos y sus funciones

Las tablas de composición química normalmente indican cada elemento como un porcentaje en masa, escrito habitualmente como wt.% o simplemente %. Un valor como C 0,20 significa que el carbono representa el 0,20 % de la masa del acero. La tabla puede indicar un máximo, un mínimo o un intervalo permitido. Esta distinción es importante: «P 0,040 máx.» no establece el mismo requisito que «Mn 0,80–1,20», y ninguno de los dos valores identifica por sí solo el acero independientemente de su norma de producto.

Las tablas de composición y las tablas de propiedades mecánicas responden a preguntas diferentes. Las tablas de composición química definen qué elementos pueden estar presentes en la colada; las tablas mecánicas informan de resultados como el límite elástico, la resistencia a la tracción, el alargamiento, la dureza o la energía de impacto para un producto y una condición de ensayo especificados. ASTM A400, Práctica estándar para barras de acero: guía de selección, composición y propiedades mecánicas, relaciona el grado, la composición, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado precisamente porque la composición química por sí sola no puede establecer un resultado mecánico garantizado. El ASM Metals Handbook también atribuye las propiedades de los aceros al carbono y aleados a los efectos combinados de la composición, el procesamiento y la microestructura.

Engineering ToolBox presenta comparaciones representativas en porcentaje en masa para distintos grados de acero, incluidos carbono, cromo, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, azufre y silicio. Una tabla de este tipo resulta útil para observar diferencias químicas generales, pero no debe sustituir a la especificación de producto aplicable de ASTM, EN, ISO u otra norma. Las tablas de SSINA para aceros inoxidables austeníticos, el Outokumpu Stainless Steel Handbook y Practical Data for Metallurgists, de Metallus, proporcionan datos más orientados a las especificaciones o centrados en los grados; aun así, sus límites siguen aplicándose dentro del alcance indicado por cada fuente.

Carbono, manganeso, silicio, fósforo y azufre

El carbono es el principal elemento intersticial de endurecimiento en los aceros al carbono y aleados ordinarios. El aumento del contenido de carbono generalmente eleva la dureza, la resistencia a la tracción y la resistencia que puede alcanzarse después del temple y revenido. También aumenta la templabilidad hasta cierto punto, aunque los elementos de aleación y el tamaño de la sección influyen notablemente en la profundidad de endurecimiento. El coste es una menor ductilidad, una soldabilidad inferior y una mayor sensibilidad a la formación de estructuras frágiles en la zona afectada por el calor. En los aceros inoxidables, el carbono puede combinarse con el cromo para formar carburo de cromo, representado habitualmente por compuestos como Cr23C6. La precipitación en los límites de grano puede reducir la resistencia local a la corrosión al crear regiones empobrecidas en cromo.

El número incluido en la designación de un grado puede sugerir un nivel de carbono, pero no constituye una identidad universal. Una barra AISI 1045, una barra ASTM A576 1045 y otro producto comercializado con una designación 1045 similar pueden tener diferente composición química permitida, dimensiones, tratamiento térmico o requisitos mecánicos. El documento que prevalece es la especificación del producto, no la designación abreviada del grado.

El manganeso fortalece la ferrita mediante efectos de solución sólida y se combina con el azufre para formar inclusiones de sulfuro de manganeso. Esto es importante en los aceros al carbono porque el manganeso reduce el efecto perjudicial del sulfuro de hierro, que puede producir fragilidad en caliente. El manganeso también aumenta la templabilidad y puede contribuir a una mayor resistencia después del tratamiento térmico. Un contenido excesivo o mal controlado de manganeso puede afectar a la tenacidad, la segregación, la soldabilidad y la estabilidad de fase. En los aceros austeníticos con alto contenido de manganeso, su función es más importante: ayuda a estabilizar la austenita y puede modificar el comportamiento de transformación y deformación.

El silicio se añade habitualmente como desoxidante durante la fabricación del acero. Fortalece la ferrita y puede mejorar la resistencia a la oxidación en determinadas aplicaciones, pero un contenido más elevado de silicio puede reducir la tenacidad o complicar la soldadura y el conformado. El silicio también es importante en los aceros eléctricos, donde aumenta la resistividad eléctrica y reduce las pérdidas por corrientes parásitas. Una tabla de ingeniería general puede mostrar el silicio como un componente minoritario, mientras que una especificación concreta puede imponer un intervalo más estrecho porque el procesamiento, el comportamiento magnético o la soldabilidad así lo requieren.

El fósforo se controla normalmente como impureza. Puede aumentar la resistencia y la dureza mediante el endurecimiento por solución sólida, pero un contenido elevado de fósforo generalmente reduce la ductilidad y la tenacidad y puede favorecer la fragilización, especialmente en condiciones térmicas o de segregación desfavorables. El azufre mejora la maquinabilidad al formar inclusiones de sulfuro, particularmente sulfuro de manganeso, pero dichas inclusiones pueden reducir la ductilidad transversal, la resistencia a la fatiga y la tenacidad en la dirección del espesor. Por ello, los grados de fácil mecanización aceptan niveles de azufre que estarían restringidos en productos para recipientes a presión, estructuras o aplicaciones soldadas exigentes. Una tabla de composición registra la cantidad permitida; por sí sola no describe la forma ni la distribución de las inclusiones ni el comportamiento mecánico resultante.

Cromo, níquel, molibdeno y nitrógeno

El cromo aumenta la templabilidad, favorece la formación de carburos y mejora la resistencia a la oxidación y a la corrosión acuosa. Las designaciones de los aceros inoxidables requieren un contenido suficiente de cromo para formar una película protectora de óxido rica en cromo, pero el comportamiento requerido depende de algo más que del contenido total de cromo. También son importantes el carbono, el nitrógeno, el molibdeno, el estado superficial, el historial de soldadura y el entorno de servicio. El cromo puede estabilizar la ferrita, mientras que los carburos de cromo o las fases intermetálicas pueden extraer cromo de la matriz circundante y reducir la resistencia a la corrosión localizada.

El níquel estabiliza la austenita y generalmente mejora la tenacidad, particularmente a bajas temperaturas. En los aceros inoxidables austeníticos, el níquel ayuda a mantener la estructura austenítica cúbica centrada en las caras; en los aceros aleados, contribuye a la templabilidad y a la tenacidad sin la misma tendencia a formar carburos que el cromo o el molibdeno. Por tanto, el contenido de níquel afecta al equilibrio de fases, la respuesta magnética, el comportamiento de transformación y el comportamiento frente a la corrosión. La conocida descripción «18-8» para muchos aceros inoxidables austeníticos indica una familia aproximada de cromo-níquel, pero no sustituye a una especificación como ASTM A240 ni a los límites exactos del grado indicados por SSINA u Outokumpu.

El molibdeno aumenta la templabilidad y mejora la resistencia al ablandamiento durante el revenido. En los aceros inoxidables, mejora sustancialmente la resistencia a la corrosión por picaduras y por rendijas, especialmente en entornos que contienen cloruros. También influye en la formación de carburos y fases intermetálicas. Un grado que contiene molibdeno no puede considerarse equivalente a otro de composición nominalmente similar que carezca de él, aunque las propiedades de tracción parezcan próximas en una tabla de manual.

El nitrógeno es un potente estabilizador de la austenita y un elemento de endurecimiento por solución sólida. Las adiciones controladas pueden elevar el límite elástico y mejorar la resistencia a las picaduras en determinados aceros inoxidables. Un exceso de nitrógeno para el proceso o el grado en cuestión puede causar porosidad, formación de nitruros o un equilibrio de fases desfavorable. En los aceros inoxidables dúplex, el nitrógeno ayuda a mantener la proporción prevista de ferrita y austenita después del procesamiento, por lo que los valores máximo y mínimo indicados son requisitos funcionales, no valores químicos decorativos.

Elementos residuales, microaleación y requisitos de equilibrio

Los elementos residuales están presentes debido a las materias primas, la práctica de fusión, los refractarios o las adiciones de aleación, y no siempre son ingredientes principales añadidos deliberadamente. El cobre, el estaño, el cobalto, el antimonio, el plomo y el vanadio pueden aparecer en una tabla aunque no sean elementos centrales de la descripción del grado. El cobre puede mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica en determinados aceros estructurales, mientras que el estaño y el antimonio pueden contribuir a problemas de fragilidad en caliente o de fragilización por revenido. El plomo puede mejorar la maquinabilidad, pero modifica el comportamiento de las inclusiones y las consideraciones relativas a la soldadura. El efecto depende de la concentración, la historia térmica y las interacciones con otros elementos.

Las adiciones de microaleación son pequeñas, pero influyentes. El niobio, el vanadio y el titanio forman carbonitruros que limitan el crecimiento del grano austenítico, producen endurecimiento por precipitación y modifican la recristalización durante el laminado controlado. Un acero con un 0,03 % de Nb no es químicamente intercambiable con otro que solo contenga carbono y manganeso con una resistencia nominal similar. El tamaño final de grano, el estado de disolución de los precipitados, el programa de laminación, la velocidad de enfriamiento y el tratamiento térmico posterior determinan cuánto beneficio se obtiene.

Los requisitos de equilibrio son igualmente importantes. Las tablas de aceros inoxidables pueden limitar el carbono y exigir al mismo tiempo que el cromo, el níquel, el molibdeno o el nitrógeno se mantengan dentro de intervalos definidos para preservar la estabilidad de fase austenítica, ferrítica o dúplex. Las especificaciones de los aceros aleados pueden exigir boro solo dentro de un intervalo estrecho porque una adición mínima puede mejorar la templabilidad, mientras que un exceso de boro forma compuestos no deseados. El cobre, el níquel, el cromo y el molibdeno residuales también pueden afectar a la templabilidad aunque no sean adiciones intencionadas.

El Nickel Institute separa los datos químicos, mecánicos, físicos y de especificación en sus tablas de aleaciones; esta separación constituye una buena práctica. El Handbook of Comparative World Steel Standards también mantiene diferenciadas las comparaciones de composición química y las comparaciones de propiedades mecánicas entre designaciones internacionales. El Eurocode 3 enumera las propiedades de cálculo de S235, S275, S355, S420, S450 y S460 conforme a EN 1993-1-1, sección 3.2.6, pero esos valores pertenecen a una norma de cálculo y no son consecuencias universales de un intervalo de composición química. La forma del producto, el espesor, la condición de suministro, la dirección de ensayo y el tratamiento térmico pueden modificar el resultado exigido. Una tabla de composición define una ventana química. Sin el resto de la especificación, no certifica la resistencia, la tenacidad, la soldabilidad, el comportamiento frente a la corrosión ni el equilibrio de fases.

Por qué la composición química no determina por sí sola las propiedades mecánicas

Una tabla de composición química indica qué elementos están presentes y dentro de qué límites. No informa sobre el historial físico completo del acero. El carbono, el manganeso, el silicio, el cromo, el níquel, el molibdeno, el vanadio, el niobio, el titanio, el fósforo, el azufre y otros elementos afectan la templabilidad, la estabilidad de las fases, el endurecimiento por solución sólida, la formación de carburos y el comportamiento de transformación, pero sus efectos dependen de la temperatura, la deformación, el enfriamiento y el tamaño de la sección.

Esta distinción es fundamental en el tratamiento de los aceros al carbono y de baja aleación del ASM Metals Handbook. ASM afirma que sus propiedades resultan de los efectos combinados de la composición química, el procesamiento y la microestructura. Por tanto, la designación de un grado identifica un intervalo controlado dentro de una especificación, no un conjunto universal de valores de resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento, dureza y tenacidad.

ASTM A400, Práctica normalizada para barras de acero: guía de selección, composición y propiedades mecánicas, demuestra directamente este punto. Sus indicaciones tabuladas consideran el grado, la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado al seleccionar barras de acero. Una entrada de composición por sí sola no puede cumplir esas funciones. Del mismo modo, las normas de producto de ASTM separan los requisitos químicos, mecánicos, metalúrgicos y de otro tipo para los aceros al carbono, estructurales, inoxidables, ferríticos, austeníticos y de aleación. AISC establece la misma distinción para los productos estructurales: las especificaciones ASTM para perfiles y placas de acero generalmente contienen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas.

Historial de procesamiento y tratamiento termomecánico

Una misma composición global puede producir propiedades considerablemente diferentes después de aplicar distintas rutas de fabricación. El laminado no es simplemente una forma de transformar un desbaste en una placa, una barra o un perfil. El laminado en caliente deforma la austenita, desintegra la estructura de colada, modifica la morfología de las inclusiones y puede refinar los granos cuando se controlan la temperatura de acabado y el programa de reducciones. El laminado controlado por debajo de las temperaturas de acabado convencionales puede favorecer la formación de ferrita fina durante el enfriamiento. El resultado puede presentar un límite elástico más alto y una tenacidad mejorada que un material de la misma composición química sometido a un programa menos controlado.

La forja también modifica la estructura interna. Los granos grandes de colada y las bandas de segregación pueden alterarse mediante la deformación, mientras que la temperatura de forja y la reducción determinan la recristalización y el refinamiento de grano. Dos piezas forjadas con análisis de cuchara idénticos pueden no tener propiedades idénticas si una recibe una mayor reducción o una temperatura final de forja diferente.

El tratamiento térmico produce diferencias aún mayores. El normalizado calienta el acero por encima del intervalo de transformación de la austenita y luego lo enfría al aire, produciendo en muchos aceros al carbono y de baja aleación una estructura relativamente refinada de ferrita y perlita. El recocido generalmente utiliza un enfriamiento más lento, lo que permite obtener una estructura más blanda, con perlita más gruesa y menor dureza. El temple suprime la transformación por difusión y puede formar martensita, una fase dura sobresaturada. El acero templado suele someterse posteriormente a revenido para reducir la fragilidad y ajustar la resistencia, la dureza, la ductilidad y la tenacidad. La temperatura y el tiempo de revenido son importantes; un revenido a baja temperatura y uno a alta temperatura no producen el mismo equilibrio de propiedades.

TemplabilidadTemplabilidad Capacidad del acero para desarrollar productos de transformación duros hasta una profundidad determinada durante el enfriamiento; se distingue de la dureza medida en un punto.

La velocidad de enfriamiento depende de más factores que el programa del horno. El espesor de la sección controla la extracción de calor, por lo que la superficie de una barra gruesa puede enfriarse mucho más rápido que su centro. Una placa delgada puede transformarse casi por completo en ferrita y perlita, mientras que el centro de una sección pesada con la misma composición puede formar bainita, martensita o productos de transformación mixtos si su velocidad de enfriamiento es suficientemente alta. La templabilidad describe la capacidad de un acero para formar productos de transformación duros a través de una sección; no es lo mismo que la dureza de una única probeta.

El procesamiento termomecánico también puede producir propiedades que una tabla final de composición química no puede revelar. Un acero puede estar microaleado con niobio, vanadio o titanio, pero la contribución al endurecimiento depende de si estos elementos permanecen en solución, forman carbonitruros durante el recalentamiento o precipitan durante el enfriamiento controlado. El historial de procesamiento forma parte de la identidad del material.

La microestructura como vínculo entre la química y las propiedades

Los ensayos mecánicos miden la respuesta de la microestructura resultante, no la composición de la tabla periódica considerada de forma aislada. El límite elástico refleja la resistencia al movimiento de las dislocaciones. La resistencia a la tracción depende de los mecanismos que continúan oponiéndose a la deformación durante el flujo plástico y del inicio de la estricción. El alargamiento depende de la uniformidad con la que el material puede deformarse antes de la fractura. La dureza refleja la resistencia a la deformación plástica localizada. La tenacidad depende de la iniciación y propagación de las grietas, así como de la temperatura, la velocidad de carga, la condición de entalla y la dirección del ensayo.

La microestructura conecta estas respuestas con la química. El carbono en solución sólida endurece la ferrita, pero el exceso de carbono también puede formar perlita, cementita o martensita según la trayectoria térmica. El manganeso y el níquel modifican el comportamiento de transformación y pueden mejorar la templabilidad o estabilizar la austenita. El cromo y el molibdeno afectan la templabilidad y la formación de carburos. El silicio endurece la ferrita e influye en la desoxidación. Estos efectos son condicionales, no constantes aditivas que puedan leerse directamente en una tabla de composición.

Por ejemplo, un acero de bajo carbono enfriado lentamente desde la austenita puede contener ferrita y perlita y mostrar una resistencia moderada con una ductilidad útil. El mismo contenido nominal de carbono, después de un temple cuando la templabilidad lo permite, puede contener martensita o bainita y mostrar una dureza y una resistencia mucho mayores, normalmente con una tenacidad sin revenir menor. El revenido vuelve a modificar la martensita al permitir la redistribución del carbono y la precipitación de carburos. Las propiedades finales dependen de la secuencia completa, incluida la temperatura de austenización, el tiempo de mantenimiento, el medio de temple, el tamaño de la sección y el programa de revenido.

Los productos de transformación también varían dentro de un mismo componente. Las regiones superficiales pueden volverse más duras que el núcleo, y las zonas afectadas térmicamente por la soldadura pueden desarrollar microestructuras diferentes tanto de las de la placa base como de las del metal de soldadura. Un valor de resistencia a la tracción obtenido en una ubicación no puede representar automáticamente todas las ubicaciones o direcciones.

Tamaño de grano, equilibrio de fases y precipitados

El tamaño de grano es una razón directa por la que la química no puede proporcionar de manera independiente la resistencia o la tenacidad. Los granos finos de ferrita generalmente elevan el límite elástico mediante el endurecimiento por límites de grano y pueden mejorar la resistencia a la fractura por clivaje. Los granos gruesos suelen reducir la tenacidad al impacto a baja temperatura, aunque el resultado medido también depende de la distribución de fases, las inclusiones y la orientación del ensayo. El refinamiento de grano puede proceder del laminado controlado, el normalizado o la precipitación de microaleantes que limita el crecimiento de los granos de austenita.

El equilibrio de fases es igualmente importante. La ferrita es relativamente blanda y dúctil; la perlita es más resistente, pero menos dúctil; la bainita y la martensita pueden proporcionar una alta resistencia, cuya tenacidad está determinada por la morfología y el revenido. La austenita retenida puede transformarse durante el servicio o el ensayo, alterando la estabilidad dimensional y el comportamiento frente a la deformación. Una tabla de composición química puede identificar los límites de carbono y de los elementos de aleación, pero no puede indicar si el acero acabado contiene un 20 % de perlita, una matriz bainítica o martensita revenida sin información sobre el procesamiento y la caracterización metalográfica.

Los precipitados añaden otra variable. Los carbonitruros finos de niobio, vanadio o titanio pueden fijar los límites de grano de la austenita y endurecer la ferrita después de la transformación. Su tamaño, densidad numérica, composición y distribución dependen del recalentamiento, la deformación y el enfriamiento. Los precipitados gruesos pueden contribuir poco a la resistencia y, al mismo tiempo, actuar como sitios de iniciación de grietas. En los aceros inoxidables, los carburos de cromo en los límites de grano pueden reducir la resistencia local a la corrosión incluso cuando el análisis global de cromo cumple el límite del grado.

Por eso, las tablas de SSINA relacionan la composición en porcentaje en peso con propiedades mecánicas especificadas para los grados de acero inoxidable austenítico contemplados por las especificaciones de producto de ASTM, en lugar de tratar una tabla como sustituto de la otra. Del mismo modo, el Nickel Institute presenta los datos químicos, mecánicos, físicos y de especificación como clases de propiedades separadas. El Eurocode 3 enumera las propiedades de diseño de S235, S275, S355, S420, S450 y S460 conforme a EN 1993-1-1, Sección 3.2.6; esos valores están vinculados a una norma de diseño aplicable, una categoría de producto, un espesor y un uso de diseño.

Las tablas comparativas, incluidas las del Handbook of Comparative World Steel Standards, pueden mostrar relaciones aproximadas entre designaciones internacionales, pero no establecen equivalencias. Las comparaciones representativas de composición, como las publicadas por Engineering ToolBox, son útiles como orientación, mientras que los límites de control y los requisitos mecánicos deben proceder de la especificación de producto aplicable. La norma aplicable, la forma del producto, el espesor, el tratamiento térmico, la dirección del ensayo y el método de ensayo determinan el significado de un valor declarado. La química inicia la explicación. No la concluye.

Tablas de propiedades mecánicas: qué significan las columnas

Una tabla de propiedades mecánicas no es una segunda versión de una tabla de composición química. Indica cómo se espera que se comporte un producto especificado, o cómo debe comportarse, en un ensayo definido. El resultado depende de la designación del acero, la forma del producto, el tratamiento térmico, el tamaño de la sección, el espesor, la ubicación de la muestra, la dirección del ensayo, la temperatura y la norma aplicable.

Esta distinción es importante porque el nombre de un grado no constituye una identidad completa del material. ASTM A400, Práctica estándar para barras de acero: guía de selección, composición y propiedades mecánicas, organiza la información sobre barras de acero por grado, composición, condición de procesamiento, tamaño de la sección y límite elástico mínimo deseado. Por lo tanto, el mismo grado nominal puede aparecer con diferentes requisitos de propiedades cuando cambian la forma o las dimensiones del producto. Una tabla que proporciona un único valor de resistencia junto a un grado sin indicar la especificación del producto puede ser útil como orientación, pero no constituye una especificación vinculante.

Las normas ASTM sobre aceros abarcan requisitos químicos, mecánicos, metalúrgicos y de otro tipo para aceros al carbono, estructurales, inoxidables, ferríticos, austeníticos y aleados. Asimismo, AISC explica que las especificaciones para perfiles y chapas de acero estructural generalmente contienen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas. Los dos conjuntos de columnas responden a preguntas diferentes: la composición química limita los elementos que pueden estar presentes, mientras que los ensayos mecánicos verifican la respuesta del producto suministrado.

Límite elástico y resistencia a la tracción

El límite elástico es la tensión a la que una probeta comienza a experimentar una deformación plástica permanente especificada. En algunos aceros, la curva tensión-deformación muestra un límite elástico superior e inferior claramente diferenciados. En otros, la norma utiliza la tensión de prueba, comúnmente la tensión que produce una deformación permanente del 0,2 %, expresada como $R_{p0.2}$ en muchas normas europeas o indicada como límite elástico mediante el método ASTM aplicable. La definición exacta debe proceder de la norma de ensayo y de la especificación del producto.

El límite elástico mínimo de una tabla es un requisito, no una predicción aplicable a cada pieza de acero. Si ASTM A572/A572M especifica un límite elástico mínimo para un grado, intervalo de espesores y forma de producto determinados, el resultado de un ensayo conforme debe alcanzar o superar ese valor conforme al procedimiento especificado. El límite elástico medido realmente puede ser superior. Puede variar según la colada, el espesor, la reducción durante el laminado, la velocidad de enfriamiento, la posición de muestreo y la dirección del ensayo. Presentar el valor mínimo como si fuera la propiedad medida elimina esta distinción.

La resistencia a la tracción, también denominada resistencia última a la tracción, es la tensión nominal máxima alcanzada durante un ensayo de tracción. Se calcula dividiendo la carga máxima aplicada por el área original de la sección transversal de la probeta. Después de alcanzarse la carga máxima, puede producirse estricción localizada y la tensión nominal puede disminuir, aunque el material continúe deformándose hasta la rotura.

La resistencia última a la tracción no es lo mismo que la resistencia de cálculo. Un valor de cálculo estructural se obtiene mediante el código de diseño aplicable, que puede utilizar coeficientes de resistencia, coeficientes parciales, reglas de pandeo, disposiciones para uniones y límites dependientes del espesor. Eurocode 3, EN 1993-1-1, sección 3.2.6, enumera propiedades de cálculo de los materiales para S235, S275, S355, S420, S450 y S460. Esos valores pertenecen a un marco de cálculo; no deben copiarse en una columna genérica de “resistencia a la tracción” ni tratarse como resultados directos de ensayo.

El propio ensayo impone determinadas condiciones. ASTM E8/E8M e ISO 6892-1 especifican detalles como la geometría de la probeta, la longitud calibrada, la velocidad de aplicación de la carga, la medición de la deformación y el cálculo. Una chapa, una barra, un tubo y una pieza forjada pueden tener diferentes ubicaciones y orientaciones admisibles para las probetas. Los resultados longitudinales y transversales no son intercambiables, especialmente en productos laminados, donde las inclusiones, la textura y las microestructuras bandeadas generan diferencias direccionales.

La composición química por sí sola no puede determinar el resultado. Metals Handbook, de ASM International, describe las propiedades de los aceros al carbono y aleados como efectos combinados de la composición química, el procesamiento y la microestructura. El carbono, el manganeso, el cromo, el níquel, el molibdeno y otros elementos afectan la templabilidad y la formación de fases, pero el laminado, el temple, el revenido, la normalización, la precipitación y el historial de enfriamiento determinan cómo se manifiesta ese potencial.

Alargamiento, reducción de área y ductilidad

El alargamiento mide la extensión plástica antes de la rotura. Normalmente se expresa como porcentaje:

$$A=\frac{L_f-L_0}{L_0}\times 100$$

Longitud calibradaLongitud calibrada Longitud inicial marcada de una probeta de ensayo de tracción sobre la cual se mide el alargamiento.

donde $L_0$ es la longitud calibrada original y $L_f$ es la longitud calibrada después de la rotura, una vez ajustadas cuidadosamente las piezas fracturadas. El número solo es significativo junto con la longitud calibrada y el tipo de probeta. Un “alargamiento del 20 %” no indica si el resultado se obtuvo con una longitud calibrada proporcional, una longitud calibrada de 50 mm, una probeta de dimensiones reducidas u otra configuración.

Por eso, los valores de alargamiento de distintas normas pueden parecer inconsistentes incluso cuando los aceros son similares. Las longitudes calibradas más cortas tienden a captar una contribución mayor de la estricción localizada y pueden producir un porcentaje más elevado que las longitudes más largas. El espesor del producto también afecta la geometría disponible de la probeta y, en ocasiones, el alargamiento mínimo especificado. Por consiguiente, las tablas deben conservar la designación del ensayo y la longitud calibrada, en lugar de presentar el alargamiento como una constante universal del grado.

La reducción de área mide la pérdida de área de la sección transversal en la zona de rotura:

$$Z=\frac{A_0-A_f}{A_0}\times 100$$

donde $A_0$ es el área original y $A_f$ es el área final mínima. Es especialmente sensible a la deformación plástica localizada y proporciona información diferente de la del alargamiento. Un acero puede mostrar una reducción de área considerable mientras su alargamiento difiere, porque ambas mediciones responden de manera distinta a la deformación uniforme, la estricción, la geometría de la probeta y la ubicación de la rotura.

Ambas medidas son indicadores de la ductilidad, pero la ductilidad no es una única constante del material. Incluye la capacidad de soportar deformación plástica sin agrietarse bajo un estado de tensión, una temperatura, una velocidad de deformación y una geometría determinadas. Un resultado de alargamiento en tracción no puede establecer la resistencia al agrietamiento por hidrógeno, al agrietamiento por doblado, al agrietamiento de la zona afectada térmicamente por la soldadura ni a la rotura en presencia de una entalla. Tampoco un alargamiento elevado implica automáticamente una tenacidad elevada.

Las tablas de SSINA para grados de acero inoxidable austenítico ilustran el formato adecuado: la composición en porcentaje en masa se presenta por separado de las propiedades mecánicas especificadas conforme a las especificaciones de producto ASTM pertinentes. Del mismo modo, el Nickel Institute separa la composición química, las propiedades mecánicas, las propiedades físicas y los datos de especificación. Una tabla comparativa puede colocar estas categorías en páginas contiguas, pero la proximidad no las hace intercambiables.

Dureza, tenacidad al impacto y datos relacionados con la fatiga

La dureza es la resistencia a la deformación plástica localizada y se mide habitualmente mediante los métodos Brinell, Rockwell, Vickers o Knoop. Un valor como HBW 190, 90 HRB o 210 HV está incompleto si no se indican la escala, el penetrador, la fuerza aplicada y la norma de ensayo. ASTM E10 contempla la dureza Brinell, ASTM E18 la dureza Rockwell y ASTM E384 la dureza por microindentación. El estado de la superficie, la curvatura, la descarburación, el recubrimiento y la microestructura local pueden alterar la lectura.

Las conversiones de dureza a resistencia a la tracción son correlaciones, no leyes físicas. Por lo general, se desarrollan para determinadas familias de aceros y determinados intervalos de dureza. Una conversión puede no ser adecuada para acero inoxidable austenítico, acero para herramientas muy aleado, material cementado, metal de soldadura o un producto con un gradiente pronunciado de dureza. Las tablas de conversión ASTM no deben sustituir al ensayo de tracción especificado cuando la resistencia a la tracción controla la aceptación o el diseño.

La energía de impacto mide la energía absorbida por una probeta entallada durante una rotura súbita, normalmente mediante el ensayo Charpy con entalla en V conforme a ASTM E23 o a una norma equivalente. El valor indicado depende de la orientación de la probeta, la geometría de la entalla, la temperatura, las dimensiones y el procedimiento de ensayo. Un resultado Charpy como 27 J a −20 °C describe esa condición de ensayo; no es una constante universal de tenacidad.

La energía de impacto también debe distinguirse de la tenacidad a la fractura. La tenacidad a la fractura, expresada a menudo como $K_{\mathrm{IC}}$, $J_{\mathrm{IC}}$ u otro parámetro relacionado, caracteriza la resistencia en la punta de una grieta bajo una geometría de probeta, un espesor, un modo de carga y una condición de restricción determinados. La energía Charpy puede servir para la selección preliminar de materiales y el control de calidad, pero no puede sustituirse directamente por un valor de tenacidad a la fractura en deformación plana.

Los datos de fatiga describen el comportamiento bajo tensiones repetidas o fluctuantes. Una curva S–N relaciona la amplitud de la tensión con el número de ciclos hasta la rotura, mientras que una curva de propagación de grietas relaciona habitualmente $\mathrm{da}/\mathrm{dN}$ con el intervalo del factor de intensidad de tensiones $\Delta K$, como en ASTM E647. Los resultados dependen de la relación de tensiones, la frecuencia, el acabado superficial, las tensiones residuales, el entorno, el tamaño de la probeta, la condición de la entalla y la definición de rotura. Por tanto, una única resistencia a la fatiga en una tabla carece de significado si no se indican también esas condiciones.

El Handbook of Comparative World Steel Standards mantiene separadas las comparaciones de composición química de las comparaciones de propiedades mecánicas por esta razón. Las equivalencias de grados entre normas pueden indicar una composición química prevista similar, pero no demuestran que sean idénticos el límite elástico, el comportamiento al impacto, el comportamiento a la fatiga o los requisitos de aceptación. Una tabla responsable identifica la norma aplicable, la forma del producto, el espesor o intervalo de secciones, el método de ensayo, la dirección, la temperatura y si cada valor es un requisito mínimo, un resultado medido, un valor típico o un parámetro de cálculo.

Tamaño de sección, espesor, forma del producto y dirección de ensayo

El nombre de un grado de acero no identifica un conjunto único y fijo de propiedades mecánicas. La resistencia al límite elástico, la resistencia a la tracción, el alargamiento, la energía de impacto, la dureza y la variación permitida pueden depender del espesor, el tamaño de la sección transversal, la forma del producto, el tratamiento térmico y la dirección de ensayo. Por lo tanto, una tabla que indique “AISI 4140” o “S355” sin esos calificadores está incompleta, incluso cuando su análisis químico sea aproximadamente correcto.

Requisitos de resistencia dependientes del espesor

El espesor modifica la historia térmica de un producto de acero. Una placa delgada se enfría rápidamente después del laminado o la normalización; una pieza forjada pesada o una placa gruesa se enfría más lentamente, lo que permite diferentes transformaciones de fase, crecimiento de grano y efectos de segregación. La microestructura resultante puede modificar la resistencia y la tenacidad incluso cuando el análisis de cuchara se mantiene dentro de los mismos límites de composición. ASM International describe las propiedades de los aceros al carbono y aleados como el resultado combinado de la composición química, el procesamiento y la microestructura. La química es solo una parte de la especificación.

En consecuencia, muchas normas de producto reducen el límite elástico mínimo especificado a medida que aumenta el espesor. La razón no es meramente geométrica. Una sección gruesa es más difícil de enfriar uniformemente, y su centro puede no recibir el mismo refinamiento o transformación que su superficie. Por lo tanto, una tabla que asigne un único valor de límite elástico a todos los espesores puede sobreestimar el requisito para material pesado o subestimar las diferencias entre las categorías de tamaño.

Límite elástico nominal hasta 16 mm (MPa)Límite elástico por encima de 16 mm y hasta 40 mm (MPa)

El Eurocódigo 3 ilustra este punto mediante su tabla de propiedades de cálculo para S235, S275, S355, S420, S450 y S460 en EN 1993-1-1, sección 3.2.6. El límite elástico nominal tabulado está vinculado al espesor nominal, y se aplican valores inferiores a medida que aumenta el espesor. Por tanto, “S355” no significa que todos los productos y todos los espesores tengan un límite elástico de cálculo de 355 MPa. La designación identifica una clase dentro de una norma europea aplicable; el espesor determina qué valor corresponde.

La misma cautela se aplica a los productos ASTM. ASTM A400, Práctica estándar para el acero en barras: guía de selección, composición y propiedades mecánicas, presenta orientación para la selección de barras según el grado, la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado. Esta estructura es significativa. Muestra que una entrada correspondiente a un grado no constituye una especificación completa del material, a menos que el lector sepa también si la barra fue recocida, normalizada, templada y revenida, o suministrada en otra condición indicada, junto con el diámetro o el tamaño de sección equivalente pertinente.

Por lo tanto, una tabla de propiedades mecánicas debe conservar el intervalo de espesor o tamaño impreso en la norma de origen. Sustituir varios intervalos por un único valor “típico” facilita la lectura de la tabla, pero la hace menos fiel a la especificación.

Barras, placas, perfiles, piezas forjadas y chapa

La forma del producto no es una etiqueta meramente estética. Identifica una ruta de fabricación diferente, y dicha ruta controla el flujo de grano, el estado superficial, las tensiones residuales, la distribución de inclusiones y las propiedades mecánicas alcanzables.

Las barras se producen habitualmente mediante laminado en caliente, acabado en frío o mecanizado a partir de productos laminados de mayor tamaño. Sus requisitos pueden organizarse según el diámetro, la anchura o el área de la sección transversal. ASTM A400 resulta especialmente útil en este caso porque no presenta los grados de barra como simples nombres de composiciones químicas; relaciona la composición y la orientación sobre el límite elástico mínimo con la condición de procesamiento y el tamaño de la sección. A una barra de 4140 en estado recocido no se le pueden asignar los mismos valores de resistencia que a una barra de 4140 templada y revenida simplemente porque ambas contengan cantidades nominalmente similares de cromo, molibdeno, carbono y manganeso.

Las placas y los perfiles estructurales siguen prácticas de laminado diferentes. AISC explica que las especificaciones ASTM para perfiles y placas de acero estructural generalmente incluyen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas. ASTM A572/A572M, por ejemplo, regula el acero estructural de alta resistencia y baja aleación en productos como placas, perfiles y barras, pero los requisitos aplicables siguen dependiendo del producto y de la designación del grado indicados en la especificación de compra. Un valor indicado para un perfil estructural laminado no debe transferirse automáticamente a una placa gruesa del mismo grado nominal.

La chapa tiene sus propios requisitos de conformado y superficie. La chapa reducida en frío puede tener propiedades mecánicas controladas por el temple, la calidad de conformado o la condición de endurecimiento por horneado, mientras que la chapa laminada en caliente puede utilizar una especificación y un intervalo de espesores distintos. “Acero inoxidable 304” tampoco es suficiente por sí solo: los requisitos de placas, chapas y bandas de ASTM A240/A240M no son intercambiables con los requisitos para barras de ASTM A276/A276M ni con los de componentes forjados de ASTM A182/A182M. Las tablas de SSINA relacionan la composición en porcentaje en masa con las propiedades mecánicas especificadas para los grados de acero inoxidable austenítico cubiertos por las especificaciones de producto ASTM, pero dichas propiedades siguen vinculadas a la norma de producto aplicable.

Las piezas forjadas introducen otra distinción. La deformación durante la forja puede refinar los granos y producir un flujo direccional, mientras que el tratamiento térmico final puede especificarse por separado del utilizado para una placa o una barra. Los elementos de fijación añaden todavía más condiciones, como el encabezado en frío, la geometría de la rosca, la carga de prueba y el tratamiento térmico. Una tabla de composición química de un acero al carbono o aleado puede mostrar una correspondencia plausible, pero la especificación del elemento de fijación puede imponer requisitos mecánicos que no aparecen en una norma general para barras.

Por este motivo, las referencias comparativas deben leerse con cuidado. El Handbook of Comparative World Steel Standards separa las comparaciones de composición química de las comparaciones de propiedades mecánicas entre sistemas internacionales de designación. La correspondencia química entre dos designaciones no demuestra que sus normas de producto, intervalos de espesor, tratamientos térmicos o requisitos de ensayo sean equivalentes.

Comportamiento longitudinal, transversal y a través del espesor

El laminado alarga los granos, alinea las inclusiones y redistribuye la segregación. Como resultado, una placa o una barra puede presentar propiedades diferentes a lo largo de su longitud, a través de su anchura y a través de su espesor. La dirección longitudinal es generalmente paralela a la dirección principal de laminado o extrusión; la dirección transversal es perpendicular a ella dentro del plano del producto; el ensayo a través del espesor toma muestras en la dirección transversal corta.

La resistencia a la tracción puede diferir moderadamente entre direcciones, pero el alargamiento, la reducción de área, la tenacidad al impacto y el aspecto de la fractura pueden diferir de forma más significativa. Por ejemplo, las inclusiones alargadas de sulfuro de manganeso pueden actuar como trayectorias débiles en la dirección transversal corta. Las placas gruesas también pueden sufrir segregación en la línea central o una menor resistencia al desgarro laminar, un modo de fallo asociado con la deformación por tracción a través del espesor de la placa.

Un resultado de tracción longitudinal no debe comunicarse como si garantizara la ductilidad transversal. Tampoco debe transferirse a otra orientación un valor de impacto Charpy medido en una orientación determinada sin comprobar las reglas de la norma relativas a la toma de muestras y a la orientación de la entalla. Las normas de producto suelen especificar si las probetas deben ser longitudinales o transversales, de dónde deben extraerse y cómo afecta el espesor a la orientación permitida. Estos detalles pueden modificar el alargamiento, la tenacidad y la anisotropía comunicados.

La regla práctica es directa: deben registrarse conjuntamente el grado, la norma aplicable, la forma del producto, el espesor o tamaño de la sección, la condición de procesamiento y la dirección de ensayo. Sin esta cadena de identificación, una tabla de composición puede ser químicamente informativa, mientras que el valor de propiedades mecánicas que la acompaña puede corresponder a un producto de acero diferente.

Aceros al carbono y aleados en tablas comparativas

Una tabla de aceros puede responder a varias preguntas diferentes, pero no con la misma columna. Una tabla de composición química informa sobre los límites o intervalos de elementos como carbono, manganeso, silicio, cromo, níquel, molibdeno, fósforo y azufre. Una tabla de templabilidad describe hasta qué profundidad un acero puede desarrollar dureza bajo una superficie templada. Una tabla de propiedades mecánicas presenta el límite elástico especificado o medido, la resistencia a la tracción, el alargamiento, la dureza, la energía de impacto o los datos de fatiga. Confundir estas funciones es una razón frecuente por la que las páginas de comparación de calidades presentan límites inexactos.

La designación de la calidad, por sí sola, no resuelve la cuestión. ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, organiza los aceros para barras por calidad, composición química, condición de procesamiento, tamaño de sección y límite elástico mínimo deseado. Esta estructura advierte contra el tratamiento del nombre de una calidad como si fuera la identidad completa del material. Una tabla puede comparar correctamente la composición química y, aun así, asignar una resistencia incorrecta porque el valor indicado corresponde a una forma de producto, un tratamiento térmico, un diámetro o un espesor diferentes.

Intervalos de composición de los aceros al carbono

Por lo general, los aceros al carbono se organizan en función del contenido de carbono y de las cantidades relativamente pequeñas de otros elementos de aleación. En una tabla comparativa, una calidad de bajo carbono podría situarse cerca de 0,05–0,25 % en peso de C, una calidad de medio carbono cerca de 0,25–0,60 % en peso de C y una calidad de alto carbono por encima de aproximadamente 0,60 % en peso de C. Estos son intervalos de clasificación, no límites universales de especificación. Los valores límite varían entre referencias técnicas, sistemas nacionales, normas de producto y usos históricos.

La tabla comparativa de Engineering ToolBox coloca lado a lado calidades de acero representativas utilizando porcentajes en peso de carbono, cromo, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, azufre y silicio. Es útil para observar relaciones químicas generales: un acero al carbono simple generalmente contiene poco cromo, níquel o molibdeno añadido intencionadamente, mientras que un acero de baja aleación contiene adiciones controladas de uno o varios de estos elementos. No debe copiarse como la composición química de referencia para una especificación de compra o un certificado de colada. Los valores representativos muestran una familia de calidades típica; una norma especifica un intervalo permitido o un límite máximo, mínimo o relativo a elementos residuales.

Incluso “acero al carbono” no significa que el carbono sea el único elemento controlado. El manganeso influye en la resistencia y la templabilidad, el silicio puede utilizarse para la desoxidación y el aumento de la resistencia, y el fósforo y el azufre suelen estar restringidos porque las cantidades excesivas pueden perjudicar la tenacidad, la ductilidad, la soldabilidad o el comportamiento durante el trabajo en caliente. La especificación de producto ASTM, EN, JIS u otra aplicable determina qué límites corresponden. Las normas de ASTM para aceros abarcan requisitos químicos, mecánicos, metalúrgicos y de materiales para aceros al carbono, estructurales, inoxidables, ferríticos, austeníticos y aleados; por tanto, la designación solo tiene significado dentro de la norma que la rige y de la categoría de producto correspondiente.

El contenido de carbono tampoco puede convertirse directamente en una resistencia a la tracción garantizada. La misma composición química nominal puede producir propiedades diferentes después del laminado en caliente, la normalización, el temple y revenido, el recocido o el acabado en frío. ASM International describe las propiedades de los aceros al carbono y aleados como el resultado combinado de la composición química, el procesamiento y la microestructura. El tamaño de grano, el espaciamiento de la perlita, la fracción de martensita, la distribución de carburos, las tensiones residuales y la condición de revenido pueden modificar el resultado medido sin cambiar la designación de la calidad.

Aumento de la resistencia y templabilidad en aceros de baja aleación

Los aceros de baja aleación emplean adiciones controladas, además de la base de carbono-manganeso, para modificar la resistencia, la templabilidad, la tenacidad, la resistencia al revenido, el comportamiento frente al desgaste o el comportamiento a alta temperatura. “Baja aleación” es una descripción de clasificación, no una garantía de un nivel de resistencia determinado. Un acero al cromo-molibdeno con 0,30 % de C y un acero estructural normalizado pueden aparecer ambos en una tabla de aceros aleados, aunque se especifiquen y ensayen para fines diferentes.

La resistencia puede aumentar mediante varios mecanismos. Los elementos de aleación pueden afinar el tamaño de grano, incrementar el endurecimiento por solución sólida, formar carburos o nitruros, o permitir una mayor fracción volumétrica de martensita después del enfriamiento. El procesamiento determina si estos mecanismos llegan realmente a desarrollarse. Un acero de tipo 4140 templado y revenido puede presentar una resistencia y una dureza mucho mayores que la misma composición química en condición recocida, mientras que una condición normalizada puede proporcionar un equilibrio diferente entre ductilidad y tenacidad.

La templabilidad no es lo mismo que la dureza. La dureza es la resistencia medida en una ubicación o sobre una superficie de ensayo. La templabilidad es la capacidad del acero para formar productos de transformación duros hasta una profundidad determinada durante el enfriamiento. Practical Data for Metallurgists, de Metallus, presenta aceros normalizados junto con composiciones químicas, información sobre templabilidad y tolerancias dimensionales, lo que demuestra por qué esos datos deben figurar en campos separados de una tabla. Por ejemplo, una curva de temple final Jominy indica la dureza en función de la distancia desde el extremo templado; por sí sola, no certifica el límite elástico de una barra terminada.

El tamaño de la sección es importante porque el centro de una barra gruesa se enfría más lentamente que la superficie. Un acero con templabilidad suficiente para una sección de 25 mm puede no alcanzar la misma estructura transformada en toda una sección de 100 mm. El medio de temple, la agitación, la práctica de horno, el tamaño de grano de la austenita previa y el revenido también afectan al resultado. En consecuencia, una tabla que indique una “dureza típica” sin especificar la condición, el tamaño de la sección y la ubicación del ensayo proporciona datos comparativos, no una propiedad garantizada.

Los requisitos de propiedades mecánicas están regulados por la especificación del producto. AISC explica que las especificaciones ASTM para perfiles estructurales y chapas generalmente contienen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas. Estos requisitos pueden incluir el límite elástico mínimo, la resistencia a la tracción, el alargamiento y, en ocasiones, la tenacidad al impacto. El valor exigido puede variar con el espesor. El Eurocode 3, EN 1993-1-1, sección 3.2.6, enumera las propiedades de cálculo de los materiales para S235, S275, S355, S420, S450 y S460; estos son valores de normas de cálculo vinculados a la designación estructural correspondiente, no propiedades universales de cualquier acero que lleve un número similar en otro contexto.

El papel del cromo, el níquel, el molibdeno y el manganeso

El cromo aumenta la templabilidad y puede contribuir a la formación de carburos, la resistencia al desgaste, la resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión. Importan tanto la cantidad como la condición metalúrgica. Una adición moderada de cromo en un acero de baja aleación templado y revenido no lo hace equivalente a una calidad inoxidable. Las clasificaciones de los aceros inoxidables requieren un contenido suficiente de cromo, junto con los límites aplicables de carbono y de otros elementos, para favorecer la estructura resistente a la corrosión especificada.[5][5] Properties of Some Metals and Alloys. Nickel Institute. Nickel Institute technical guide.

El níquel aumenta la templabilidad y la tenacidad, particularmente a baja temperatura, y favorece las estructuras austeníticas en composiciones adecuadas. Es importante en los aceros de baja temperatura aleados con níquel y en los aceros inoxidables austeníticos, pero su sola presencia no establece ninguna de las dos categorías. El Nickel Institute separa la composición química, las propiedades mecánicas, las propiedades físicas y las especificaciones en su referencia tabular, un modelo útil para mantener diferenciados estos tipos de evidencia.

El molibdeno mejora la templabilidad y ayuda a conservar la resistencia durante el revenido. También puede reducir ciertos riesgos de fragilización por revenido y favorecer el comportamiento a alta temperatura. En los aceros al cromo-molibdeno, su efecto depende del nivel de carbono, el contenido de cromo, el tratamiento térmico y el tamaño de la sección, y no de un único porcentaje impreso en una tabla comparativa.

El manganeso es común en los aceros al carbono y de baja aleación. Contribuye al endurecimiento por solución sólida, se combina con el azufre para reducir los efectos perjudiciales del sulfuro de hierro y aumenta la templabilidad. Sin embargo, una cantidad excesiva puede afectar a la soldabilidad y al comportamiento durante las transformaciones. Por ello, su intervalo especificado debe interpretarse junto con el carbono, el azufre, el silicio y la condición de procesamiento.

El Handbook of Comparative World Steel Standards mantiene separadas las tablas comparativas de composiciones químicas de las correspondientes a propiedades mecánicas en los sistemas internacionales de designación. Esta separación es esencial. Una designación similar puede indicar una comparación útil de la composición, pero no demuestra la equivalencia del límite elástico, la tenacidad, la templabilidad o la respuesta al tratamiento térmico. La norma aplicable, la forma del producto, el espesor, la condición de suministro, la dirección de ensayo y el método de ensayo indicado determinan el significado del número comunicado.

Tablas de composición y propiedades de los aceros inoxidables

Una tabla de acero inoxidable solo es útil cuando su alcance está claro. Por ejemplo, «acero inoxidable 304» identifica una familia de aleaciones comúnmente reconocida, pero por sí solo no indica si el material es una chapa, una placa, una barra, un tubo, una pieza forjada o un producto suministrado conforme a ASTM A240, ASTM A276, ASTM A479, ASTM A213 u otra especificación. Estas normas pueden imponer distintos requisitos para el producto, reglas de tratamiento térmico, dimensiones, disposiciones relativas a los ensayos y límites de las propiedades mecánicas.

Esta distinción separa una tabla de composición de una tabla de propiedades. Una tabla de composición informa de los intervalos permitidos, expresados en porcentaje en peso, para elementos como cromo, níquel, carbono, manganeso, silicio, molibdeno, fósforo, azufre y nitrógeno. Una tabla de propiedades mecánicas informa de valores como la resistencia mínima a la tracción, el límite elástico, el alargamiento o la dureza para un producto y una condición especificados. ASTM A400 expone este principio de forma más amplia para las barras de acero: la selección depende del grado, la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo requerido. Por lo tanto, la denominación de un grado es una indicación para su identificación, no una especificación completa del material.

SSINA publica tablas de composición y propiedades mecánicas especificadas para los grados inoxidables austeníticos contemplados en las especificaciones de producto de ASTM. El Stainless Steel Handbook de Outokumpu también separa la composición química de los grados de los datos mecánicos y físicos. Estas referencias son valiosas porque muestran los límites de una comparación basada en tablas: la composición química puede identificar una familia de aleaciones, mientras que el requisito de propiedades corresponde a una norma de producto y una condición de suministro determinadas.

Familias de aceros inoxidables austeníticos, ferríticos, martensíticos y otras

Los aceros inoxidables austeníticos, incluidos 304, 304L, 316, 316L, 321, 347 y 310S, se identifican generalmente por composiciones de cromo-níquel o cromo-níquel-molibdeno y por una microestructura austenítica a temperatura ambiente. Normalmente no se endurecen mediante temple como los grados martensíticos. No obstante, su resistencia puede variar considerablemente debido al trabajo en frío, especialmente en chapas y bandas.

Los grados ferríticos, como 430 y 409, son principalmente aceros al cromo con poco o ningún níquel añadido deliberadamente. Su estructura ferrítica cúbica centrada en el cuerpo afecta a la respuesta magnética, la soldabilidad, la tenacidad y el comportamiento durante el conformado. Los grados martensíticos, incluidos 410, 420 y 440C, contienen suficiente carbono y elementos de aleación para responder a la austenización y al temple. Su dureza y resistencia dependen en gran medida del tratamiento térmico, por lo que una tabla que muestre únicamente la composición nominal no puede representar el material suministrado.

Otras familias incluyen los grados de endurecimiento por precipitación, como 17-4 PH; los grados dúplex, como 2205; y los grados superdúplex, como 2507. Los aceros inoxidables dúplex combinan fases ferríticas y austeníticas; el equilibrio de fases depende de la composición química, el recocido de solubilización, el enfriamiento y el espesor del producto. Por lo tanto, una tabla de «2205» que omita la especificación de producto aplicable y el tratamiento térmico puede ocultar un requisito metalúrgico importante.

Los propios sistemas de designación también difieren. Las referencias ASTM y UNS suelen identificar 304 como UNS S30400 y 316 como UNS S31600, mientras que las variantes de bajo contenido de carbono son 304L, UNS S30403, y 316L, UNS S31603. Las designaciones europeas, como X5CrNi18-10 y X2CrNiMo17-12-2, están relacionadas, pero no son automáticamente intercambiables con todas las designaciones de producto de ASTM. El Handbook of Comparative World Steel Standards mantiene separadas las tablas comparativas de composición química y propiedades mecánicas por este motivo. Las denominaciones similares no establecen límites idénticos.

Cromo, níquel, molibdeno, carbono y nitrógeno

El cromo es el elemento de aleación definitorio del acero inoxidable porque favorece la formación de una fina película pasiva rica en cromo. Una tabla de composición puede mostrar un contenido mínimo de cromo, pero el comportamiento frente a la corrosión también depende del estado superficial, el entorno, el tratamiento térmico, las inclusiones, las zonas soldadas y la exposición a cloruros o ácidos. La resistencia a la corrosión no es una propiedad mecánica única, como el límite elástico o el alargamiento, y no debería presentarse en la misma columna que la resistencia a la tracción sin indicar un método de ensayo y una condición de exposición.

El níquel estabiliza la austenita y afecta al equilibrio de fases, la tenacidad, la ductilidad y el comportamiento de endurecimiento por deformación. Dos grados austeníticos nominalmente similares pueden tener distintos límites de níquel, lo que produce diferentes niveles de estabilidad durante el conformado o la soldadura. El molibdeno mejora la resistencia a la corrosión localizada en muchos entornos que contienen cloruros. Por ello, 316 y 304 no son intercambiables simplemente porque ambos sean aceros inoxidables austeníticos de cromo-níquel: 316 incluye una adición controlada de molibdeno, mientras que 304 no tiene ese mismo requisito de molibdeno.

El carbono es importante tanto desde el punto de vista químico como metalúrgico. Los grados «L», como 304L y 316L, limitan el contenido máximo de carbono en comparación con sus equivalentes de contenido de carbono estándar. Un menor contenido de carbono reduce el riesgo de precipitación de carburos de cromo durante la soldadura y de corrosión intergranular posterior, aunque el resultado final sigue dependiendo del procedimiento de soldadura, el espesor de la sección, el historial térmico y el tratamiento posterior a la soldadura. Los grados estabilizados introducen otra distinción: 321 utiliza titanio, mientras que 347 utiliza columbio (niobio), para fijar el carbono y reducir el riesgo de sensibilización en las condiciones especificadas.

El nitrógeno puede controlarse deliberadamente, en lugar de tratarse como una impureza incidental. Refuerza el acero inoxidable austenítico y contribuye a la resistencia a la corrosión y al equilibrio de fases en los grados dúplex. Una tabla que compare únicamente el cromo y el níquel puede pasar por alto una diferencia significativa entre dos grados. El carbono, el nitrógeno, el molibdeno y los elementos estabilizantes pueden ser la razón por la que designaciones de apariencia similar tengan requisitos diferentes de resistencia, soldabilidad o ensayos de corrosión.

Las tablas comparativas representativas, incluidas las publicadas por Engineering ToolBox, pueden ayudar a mostrar tendencias generales en carbono, cromo, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, azufre y silicio. No sustituyen a la especificación aplicable. El intervalo permitido en ASTM A240 puede diferir del de ASTM A276 o del de una norma de producto EN equivalente.

Requisitos de las especificaciones para los grados inoxidables austeníticos

Para un grado austenítico, una tabla completa debería identificar como mínimo la norma, la forma del producto, el grado, la condición de tratamiento térmico, el intervalo de espesor o de sección, la dirección del ensayo y el método de ensayo aplicable. ASTM A240 abarca las placas, chapas y bandas de acero inoxidable al cromo y al cromo-níquel destinadas a recipientes a presión y aplicaciones generales; ASTM A276 abarca barras y perfiles de acero inoxidable; ASTM A479 abarca barras y perfiles para recipientes a presión y aplicaciones generales; y ASTM A213 abarca tubos sin soldadura de acero aleado ferrítico y austenítico para calderas, sobrecalentadores, intercambiadores de calor y condensadores. Que la misma designación de grado aparezca en estos documentos no significa que todos los requisitos mecánicos sean idénticos.

Las especificaciones austeníticas suelen establecer la resistencia mínima a la tracción, el límite elástico mínimo y el alargamiento mínimo, pero esos valores corresponden al producto y al espesor especificados. Una banda laminada en frío puede tener mayor resistencia que una placa recocida debido a la deformación. Las propiedades de las barras pueden variar según el diámetro y el tratamiento térmico. La dirección del ensayo puede ser importante cuando la laminación o el trefilado producen anisotropía. Los límites de dureza pueden complementar los ensayos de tracción, pero no necesariamente sustituirlos.

Las normas de producto de ASTM también imponen requisitos que van más allá de la composición química y los ensayos de tracción, como el recocido de solubilización, el temple, el tamaño de grano, los ensayos de corrosión intergranular, el examen hidrostático o no destructivo y, cuando corresponda, las tolerancias dimensionales. AISC señala que las especificaciones de ASTM para aceros estructurales generalmente contienen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas; el mismo principio se aplica a los productos inoxidables, aunque los requisitos concretos dependen de la norma del producto.

El Nickel Institute organiza las referencias sobre aleaciones en tablas independientes de composición química, propiedades mecánicas, propiedades físicas y especificaciones. Esta disposición es más fiable que asignar una única resistencia universal a la tracción o una única clasificación de resistencia a la corrosión a un grado. Los datos de ASTM, SSINA y Outokumpu deben leerse como información vinculada a una especificación: la composición química define la aleación permitida, mientras que el procesamiento y la microestructura determinan gran parte del comportamiento del producto suministrado. Una tabla que omita esos vínculos puede ser ordenada, pero no constituye un registro suficiente del material.

Tablas de acero estructural y valores de cálculo

Las tablas de acero estructural suelen colocar S235, S275, S355, S420, S450 y S460 en una progresión ordenada de resistencia. Esta presentación es útil, pero incompleta. La designación identifica una clase de acero estructural dentro de un sistema de normas; por sí sola, no define un análisis químico universal, una forma de producto, un tratamiento térmico, un intervalo de espesores ni un resultado de ensayo certificado.

La tabla de materiales del Eurocódigo 3 es una referencia de materiales para el cálculo, no una tabla de adquisición ni de composición química. Sus valores están vinculados a EN 1993-1-1, Sección 3.2.6, y deben leerse junto con la norma de producto pertinente. Una chapa, un perfil laminado en caliente, un perfil hueco, un componente forjado y un elemento de fijación pueden llevar designaciones relacionadas, aunque estén sujetos a requisitos diferentes.

S235, S275, S355, S420, S450 y S460

La «S» de estas designaciones europeas significa acero estructural, mientras que el número siguiente identifica convencionalmente el límite elástico nominal mínimo, en megapascales, para un espesor de referencia especificado, normalmente material de hasta 16 mm. Así, S235 denota 235 MPa, S275 denota 275 MPa y S355 denota 355 MPa conforme a dicha convención. Del mismo modo, S420, S450 y S460 indican niveles nominales del límite elástico de 420, 450 y 460 MPa.

Esos números no son constantes para todos los espesores. A medida que aumenta el espesor, el límite elástico mínimo especificado puede disminuir porque los productos más gruesos se enfrían de forma diferente durante la fabricación y pueden desarrollar propiedades menos favorables en la dirección del espesor. En la tabla de cálculo de EN 1993-1-1, los valores nominales para material de hasta 16 mm son, respectivamente, 235, 275, 355, 420, 450 y 460 MPa. El valor permitido para el cálculo disminuye en los intervalos de mayor espesor. Por ejemplo, los valores utilizados habitualmente para espesores superiores a 16 mm y de hasta 40 mm son aproximadamente 225 MPa para S235, 265 MPa para S275, 345 MPa para S355, 400 MPa para S420, 430 MPa para S450 y 440 MPa para S460. El valor exacto debe tomarse de la tabla aplicable y de la norma del material, no inferirse mediante interpolación.

La resistencia a la tracción es un requisito independiente. Los intervalos representativos de mínimo a máximo asociados con estos grados incluyen aproximadamente 360–510 MPa para S235, 370–530 MPa para S275, 470–630 MPa para S355, 520–680 MPa para S420, 550–720 MPa para S450 y 540–720 MPa para S460, sujetos al tipo de producto, el espesor y la condición de suministro. Los intervalos se solapan. S460 no se define simplemente por tener una resistencia a la tracción 105 MPa superior a la de S355, y un resultado de ensayo próximo al extremo superior del intervalo de S355 no convierte ese material en S460.

Los sufijos también aportan información. Designaciones como S355JR, S355J0 y S355J2 incluyen requisitos de tenacidad al impacto asociados con la temperatura de ensayo y la energía absorbida. Designaciones como S355N o S355M identifican condiciones de suministro conforme a la familia EN 10025. Por tanto, una designación sin su sufijo puede omitir información necesaria para distinguir la tenacidad, la ruta de procesamiento y el cumplimiento de la especificación.

La composición química sigue siendo importante, pero no explica por sí sola toda la tabla. ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, organiza la selección según el grado, la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado. Esta estructura ilustra el punto central: la composición y la resistencia están relacionadas, pero no son campos intercambiables. ASM International afirma que las propiedades de los aceros al carbono y aleados son consecuencia de los efectos combinados de la composición química, el procesamiento y la microestructura. El contenido de carbono, el manganeso, el silicio, las adiciones de aleación, el afino de grano, el historial de laminación, el enfriamiento y los ciclos térmicos de soldadura pueden afectar al resultado declarado.

Propiedades del material frente a resistencia de cálculo

Una propiedad del material es una característica medida o especificada para el acero. El límite elástico, la resistencia última a la tracción, el alargamiento, la energía de impacto y los límites de composición química pertenecen a esta categoría. Una resistencia de cálculo se obtiene a partir de esas propiedades después de que la norma de cálculo aplique coeficientes de seguridad, reglas relativas a las secciones, modelos de pandeo, límites de estabilidad y otras condiciones.

Para una sección transversal sometida a tracción, una expresión simplificada del Eurocódigo puede utilizar la resistencia plástica

$$N_{\mathrm{pl},\mathrm{Rd}}=\frac{A{f}_y}{{\gamma }_{M0}},$$

donde $A$ es el área pertinente, $f_y$ es el límite elástico dependiente del espesor y ${\gamma }_{M0}$ es el coeficiente parcial especificado por el Anexo Nacional. Esto no es un resultado de un ensayo de tracción. Es una resistencia asignada a un modelo de fallo concreto conforme a un código de cálculo determinado.

La compresión y la flexión requieren comprobaciones adicionales. La esbeltez local de las chapas puede impedir que el área bruta completa alcance la resistencia plástica. El pandeo de elementos introduce un coeficiente de reducción basado en la esbeltez y en la curva de pandeo. El pandeo lateral-torsional puede controlar una viga incluso cuando el límite elástico del acero es elevado. Las uniones soldadas pueden requerir comprobaciones independientes del metal de soldadura, las zonas afectadas por el calor, las secciones netas y la calidad de ejecución.

Esta distinción también explica por qué un grado superior no permite automáticamente aumentos proporcionales en todas las capacidades de cálculo. Una columna gobernada por un pandeo de tipo Euler puede obtener un beneficio reducido al pasar de S355 a S460 si su esbeltez geométrica sigue siendo el factor determinante. Una unión gobernada por el área neta de los agujeros de los pernos o por el desgarro en bloque puede no beneficiarse en la misma proporción que una sección bruta sometida a plastificación. La resistencia de cálculo corresponde al elemento y al modo de fallo, no únicamente a la designación del grado.

EN 1993-1-1 y contexto de las normas de producto

EN 1993-1-1 proporciona reglas generales para el cálculo de estructuras de acero y ofrece propiedades nominales del material para los grados estructurales de uso común en la Sección 3.2.6. No sustituye a la norma de producto que controla la fabricación, la composición química, las tolerancias, los ensayos, la condición de suministro y la certificación.

Para los productos estructurales, la serie EN 10025 es fundamental. EN 10025-2 abarca los aceros estructurales no aleados; EN 10025-3 abarca los aceros estructurales soldables de grano fino normalizados o laminados normalizados; EN 10025-4 abarca los aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente; y otras normas de producto regulan los perfiles huecos, los productos conformados en frío y los productos estructurales inoxidables. La designación debe leerse junto con la forma del producto y la norma aplicable. SteelConstruction.info refleja esta organización al vincular los grados europeos de acero estructural con las normas que regulan sus requisitos químicos y mecánicos.

Por tanto, una tabla de composición química que muestre carbono, manganeso, fósforo, azufre, silicio, cromo, níquel o molibdeno no sustituye a una tabla de propiedades mecánicas. Tampoco una tabla mecánica constituye una especificación completa de compra. AISC establece la misma distinción en su análisis de las especificaciones ASTM para aceros estructurales: los requisitos aplicables a perfiles y chapas contienen, por lo general, disposiciones tanto sobre la composición química como sobre las propiedades mecánicas. Las normas ASTM también separan los aceros al carbono, estructurales, inoxidables, ferríticos, austeníticos y aleados en especificaciones con diferentes reglas de ensayo y aceptación.

Las tablas de referencia del Nickel Institute, SSINA, Engineering ToolBox y los manuales comparativos de normas de aceros pueden ayudar a organizar los grados entre distintos sistemas, pero sus entradas pueden ser representativas, abreviadas o comparativas, en lugar de constituir límites determinantes. El documento rector es la norma de producto citada, en la edición citada, para el producto y el espesor citados. Ese es el nivel en el que S355 se convierte en un material especificado, en lugar de ser una etiqueta desvinculada de su contexto de fabricación y cálculo.

ASTM A400 como modelo para la selección y la interpretación

ASTM A400, Práctica estándar para barras de acero: guía de selección, composición y propiedades mecánicas, constituye un modelo útil porque no trata un grado de acero como una identidad material autosuficiente. Sus tablas relacionan varias condiciones que a menudo se separan u omiten en las tablas populares de aceros: designación del grado, composición química, condición de procesamiento, tamaño de la sección y límite elástico mínimo requerido.

Esta estructura es importante. Una tabla de composición química responde a una pregunta: ¿qué elementos se especifican para el grado y dentro de qué límites? Una tabla de propiedades mecánicas responde a otra: ¿qué resistencia, dureza, ductilidad o tenacidad se requieren bajo las condiciones de ensayo y del producto establecidas? ASTM A400 sitúa estas cuestiones junto al problema de la selección, pero no elimina las distinciones entre ellas.

Los nombres de los grados AISI o ASTM pueden reducir el campo de opciones sin identificar todos los requisitos que rigen una barra suministrada. La especificación aplicable del producto sigue siendo la referencia determinante. Lo mismo ocurre con el intervalo de tamaños indicado, el tratamiento térmico, el acabado, la ubicación de la toma de muestras, la dirección del ensayo y los criterios de aceptación. Por tanto, el mismo grado nominal puede aparecer con distintas propiedades admisibles cuando cambia la forma del producto o el tamaño de la sección.

Selección del grado según el límite elástico requerido

El límite elástico debe tratarse como un parámetro de selección, no como una cifra copiada de una tabla genérica de grados. ASTM A400 organiza las barras de acero candidatas según el límite elástico mínimo deseado y muestra al mismo tiempo la composición química y las rutas de procesamiento asociadas a esas candidatas. Esto proporciona más información que clasificar los grados de “baja resistencia” a “alta resistencia” sin explicar cómo se obtuvieron los valores.

Un límite elástico mínimo requerido establece primero un umbral de desempeño. Por sí solo, no establece el grado. Varios grados pueden cumplir ese umbral, pero diferir en carbono, manganeso, cromo, níquel, molibdeno u otros elementos de aleación. Esas diferencias afectan la templabilidad, la soldabilidad, la respuesta al tratamiento térmico, la capacidad para distintas dimensiones de sección y, en algunos casos, la tenacidad. Metals Handbook de ASM International atribuye las propiedades de los aceros al carbono y aleados a los efectos combinados de la composición química, el procesamiento y la microestructura. La composición química es una causa de las propiedades, no un sustituto de un requisito de propiedades.

La distinción es visible en las referencias sobre aceros estructurales. Las tablas de diseño del Eurocódigo 3 identifican los grados S235, S275, S355, S420, S450 y S460 con propiedades de diseño del material conforme a EN 1993-1-1, sección 3.2.6. Esos valores de diseño pertenecen a ese marco de diseño; no deben transferirse automáticamente a un grado de barra ASTM simplemente porque una tabla presente cifras similares de límite elástico. “S355” es una designación EN con un contexto particular de producto y de norma. No es una identidad química o mecánica universal equivalente a la de todos los aceros que aparecen junto a ella.

Una tabla de selección puede poner de manifiesto una relación de compromiso entre el límite elástico y otros requisitos. El aumento de la resistencia mediante aleación o tratamiento térmico puede modificar el alargamiento, la maquinabilidad, los requisitos del procedimiento de soldadura o el comportamiento a baja temperatura. Un grado que cumple un objetivo de límite elástico mínimo de 690 MPa en una barra pequeña templada y revenida puede no proporcionar ese valor en una sección mucho mayor, y puede no ser intercambiable con un producto normalizado que tenga la misma designación nominal.

El valor de límite elástico comunicado también requiere una base de ensayo. El límite elástico mínimo especificado puede determinarse mediante un punto de fluencia o mediante un método de desplazamiento especificado, según la norma. La longitud de referencia, la orientación de la probeta y la ubicación de la toma de muestras pueden afectar el resultado comunicado. Una tabla que indique “límite elástico” sin estos detalles está incompleta, aunque su valor numérico se haya copiado correctamente.

Condición de procesamiento y tamaño de la sección

El procesamiento es el vínculo entre la composición química y las propiedades mecánicas. La laminación en caliente, la normalización, el recocido, el temple y revenido, el acabado en frío y el alivio de tensiones producen microestructuras diferentes a partir de la misma composición química de colada. La velocidad de enfriamiento también es importante. Una barra pequeña pierde calor más rápidamente que una barra grande, por lo que puede desarrollar una estructura de transformación diferente durante el enfriamiento. El centro de una sección pesada puede enfriarse con suficiente lentitud como para permanecer más blando que su superficie o requerir un programa de tratamiento térmico diferente.

ASTM A400 hace que esto sea práctico al asociar la selección con la condición de procesamiento y el tamaño de la sección, en lugar de presentar un único valor de resistencia para todo un grado. Una tabla de barras puede distinguir el material laminado en caliente del material templado y revenido, o separar los intervalos de diámetro antes de asignar los valores mínimos de límite elástico. La razón es metalúrgica, no editorial. El contenido de carbono y de elementos de aleación influye en la templabilidad, pero la templabilidad no significa que todas las ubicaciones de todas las secciones alcancen la misma dureza o resistencia.

El espesor y el diámetro también pueden modificar el mínimo aplicable. Las especificaciones de producto suelen dividir los requisitos mecánicos por tamaño porque las secciones más grandes son más difíciles de transformar uniformemente y pueden presentar propiedades inferiores en el núcleo. Una tabla de composición no puede revelar esa limitación. Tampoco puede interpretarse correctamente una tabla mecánica si se ignora su columna de tamaños.

La especificación del producto controla el requisito real de aceptación. ASTM A400 es una práctica de selección, mientras que una especificación de producto ASTM define los requisitos para un producto determinado. Las normas ASTM abarcan requisitos químicos, mecánicos, metalúrgicos y de otro tipo para aceros al carbono, estructurales, inoxidables, ferríticos, austeníticos y aleados. AISC también explica que las especificaciones ASTM para perfiles y placas de acero estructural generalmente contienen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas. Por lo tanto, la especificación exacta, su revisión, los requisitos suplementarios y la designación de compra deben acompañar cualquier entrada de tabla utilizada para decisiones de ingeniería.

Las referencias sobre aceros inoxidables muestran la misma separación. Las tablas de SSINA proporcionan la composición en porcentaje en masa y las propiedades mecánicas especificadas para los grados inoxidables austeníticos cubiertos por las especificaciones de producto ASTM. El Nickel Institute presenta los datos químicos, mecánicos, físicos y de especificación como clases de información separadas. Estos formatos son útiles precisamente porque no implican que un porcentaje de níquel, cromo o carbono por sí solo prediga el comportamiento completo en servicio.

Cómo utilizar una guía de selección sin hacer un uso indebido de ella

Una guía de selección puede organizar las candidatas, revelar por qué dos grados no son intercambiables y mostrar dónde depende la resistencia del procesamiento o del tamaño de la sección. Puede ayudar a un ingeniero a pasar de un límite elástico mínimo requerido a una lista breve de grados plausibles y, a continuación, comparar la composición química, la templabilidad, la ductilidad y la condición de tratamiento. También sirve como advertencia contra las equivalencias falsas. El Handbook of Comparative World Steel Standards mantiene separadas por esta razón las tablas comparativas de composición química y las tablas comparativas de propiedades mecánicas: la correspondencia entre designaciones no demuestra la equivalencia de las especificaciones.

Una guía no puede sustituir la especificación de producto aplicable. No puede certificar una colada, confirmar un informe de ensayo del fabricante, establecer las propiedades reales de una pieza no ensayada ni garantizar el desempeño fuera del tamaño, la condición, la orientación, la temperatura y el método de ensayo indicados en su fuente. Las tablas comparativas de referencia, como las listas de Engineering ToolBox sobre carbono, cromo, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, azufre y silicio, son útiles como orientación, pero no reemplazan los límites de obligado cumplimiento. La misma cautela se aplica a los manuales, las tablas de proveedores y las listas de grados equivalentes entre normas.

Por tanto, la secuencia correcta es sencilla, pero estricta: definir la forma del producto y la norma, indicar las propiedades mínimas requeridas, identificar el tamaño y la condición de procesamiento permitidos, comprobar la composición química y los requisitos suplementarios y, finalmente, verificar el material suministrado mediante la certificación y los ensayos aplicables. ASTM A400 ayuda en la etapa de selección. No lleva a cabo por el usuario las etapas de especificación, fabricación o aceptación.

Cómo comparar las designaciones entre los sistemas ASTM, EN y otros

El nombre de una designación es un punto de partida, no la identidad de un material. ASTM, EN, JIS, GB, ISO y otros sistemas asignan designaciones dentro de diferentes normas de producto, y dichas normas pueden controlar la composición química, la resistencia, la tenacidad, el tratamiento térmico, las dimensiones, los ensayos y las rutas de fabricación permitidas. Por tanto, “S355”, “A572 Grade 50” y “AISI 1045” no pueden tratarse como designaciones intercambiables simplemente porque una tabla de referencia las sitúe en la misma fila.

El Handbook of Comparative World Steel Standards hace práctica esta distinción: sus tablas comparativas para aceros aleados forjados y fundidos separan las composiciones químicas de las propiedades mecánicas. Esta separación no es una mera decisión editorial. La composición química describe los límites de elementos como el carbono, el manganeso, el cromo, el níquel, el fósforo y el azufre; una tabla mecánica informa de resultados obtenidos bajo condiciones especificadas de procesamiento y ensayo. Son conjuntos de datos relacionados, pero no son sustitutos entre sí.

Una composición química similar entre dos designaciones no demuestra que sean idénticas las normas de producto, las reglas de procesamiento, los requisitos de tenacidad o los mínimos mecánicos. Strong evidence

La similitud química no equivale a la equivalencia de especificación

Una tabla de composición química puede mostrar que dos designaciones ocupan un intervalo composicional similar. Sin embargo, por sí sola no puede establecer que las designaciones cumplan la misma especificación de producto o se comporten de forma similar en servicio.

Consideremos los aceros estructurales al carbono y de baja aleación. ASTM A572/A572M Grade 50 y EN 10025-2 S355 suelen compararse porque sus límites nominales mínimos de fluencia se encuentran en intervalos similares para algunas formas de producto y espesores. No obstante, sus sistemas de especificación difieren en los límites químicos, las categorías de producto, las designaciones de tenacidad, los requisitos de suministro, las reglas dimensionales y las disposiciones relativas a los ensayos. Una tabla que enumere únicamente carbono, manganeso, fósforo y azufre oculta esas diferencias.

El mismo problema aparece en el acero inoxidable. “304” puede referirse a una designación AISI, a una designación de producto ASTM, como Type 304 conforme a una especificación de producto determinada, o a una designación europea como 1.4301, asociada a X5CrNi18-10. Estas referencias se solapan en el uso habitual, pero los requisitos aplicables dependen de la norma de producto. SSINA separa las tablas de composición en porcentaje en masa de las propiedades mecánicas especificadas para las designaciones de aceros inoxidables austeníticos cubiertas por las especificaciones de producto ASTM. Este formato evita correctamente que un intervalo de composición se confunda con un requisito completo de suministro.

ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, constituye una advertencia útil contra las tablas simplificadas de designaciones. Presenta orientación para la selección según la designación, la composición, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite mínimo de fluencia deseado. Una designación de barra no tiene el mismo significado sin esas variables complementarias. El trefilado en frío, el recocido, la normalización, el temple y revenido, o la laminación en caliente pueden producir diferencias sustanciales de resistencia y ductilidad incluso con composiciones químicas estrechamente relacionadas.

El tratamiento de ASM sobre los aceros al carbono y aleados explica la razón metalúrgica: las propiedades resultan de los efectos combinados de la composición química, el procesamiento y la microestructura. El contenido de carbono puede influir en la dureza y la templabilidad, pero no determina de forma única el límite de fluencia, la tenacidad al impacto, la resistencia a la fatiga, el alargamiento ni las tensiones residuales. También son relevantes el tamaño de grano, la velocidad de enfriamiento, los productos de transformación, el revenido, el contenido de inclusiones y la deformación previa.

Las comparaciones químicas siguen siendo útiles. Pueden identificar incompatibilidades evidentes, revelar si una designación es de bajo contenido de carbono o contiene cromo, y detectar elementos que afectan a la soldabilidad o a la resistencia a la corrosión. Sin embargo, deben mantenerse en una tabla de composición química, junto con la norma de producto y su edición aplicables indicadas al lado de cada designación. Una comparación representativa, como la publicada por Engineering ToolBox, no constituye un límite de especificación vinculante.

Comparación de propiedades mecánicas en condiciones equivalentes

Los valores mecánicos solo se vuelven comparables después de armonizar las condiciones de ensayo y suministro. Como mínimo, deben registrarse la forma del producto, la norma y su edición aplicables, la condición de suministro, el espesor o tamaño de la sección, la dirección de ensayo, la temperatura de ensayo, el método de ensayo y el tipo de propiedad requerido.

La forma del producto es lo primero. Las chapas, las barras laminadas en caliente, los alambres, los tubos, las piezas forjadas y los perfiles estructurales pueden estar sujetos a normas diferentes aunque una designación parezca similar. ASTM A36/A36M para acero estructural al carbono, ASTM A29/A29M para barras de acero aleado y acero al carbono trabajado en caliente, y ASTM A276/A276M para barras de acero inoxidable no son documentos intercambiables. Sus tablas mecánicas se refieren a productos diferentes y pueden especificar condiciones distintas de muestreo o tratamiento térmico.

El espesor y el tamaño de la sección pueden modificar el mínimo exigido. En las tablas europeas de aceros estructurales, el requisito de límite de fluencia para designaciones como S235, S275, S355, S420, S450 y S460 está vinculado a intervalos de espesor conforme a las disposiciones aplicables sobre productos y diseño. Eurocode 3, EN 1993-1-1, apartado 3.2.6, proporciona posteriormente las propiedades de diseño de los materiales para el acero estructural; esos valores de diseño no son simplemente resultados de ensayos de tracción copiados de una tabla genérica de designaciones. Una chapa ensayada en dirección longitudinal a temperatura ambiente no es automáticamente comparable con una sección gruesa ensayada transversalmente ni con un valor ajustado para el diseño a temperatura elevada.

También debe indicarse la condición de suministro. “Normalizado”, “laminado termomecánicamente”, “templado y revenido”, “recocido” y “laminado” describen estados metalúrgicos diferentes. Las normas ASTM y EN pueden asociar sufijos, clases o requisitos de condición distintos a una misma familia general de designaciones. Una resistencia mínima a la tracción indicada para una barra templada y revenida no puede utilizarse para representar una barra recocida simplemente porque ambas compartan una designación nominal de aleación.

El método de ensayo afecta al valor comunicado. El límite de fluencia puede significar un punto de fluencia claramente definido o una tensión de prueba al 0,2 % de deformación plástica. El alargamiento depende de la longitud de referencia y de la geometría de la probeta. La energía de impacto Charpy depende de la orientación de la entalla, la temperatura de ensayo, el tamaño de la probeta y las reglas de comunicación de resultados. La conversión de dureza también está condicionada; un valor convertido a Rockwell, Brinell o Vickers no equivale a un ensayo directo sin tener en cuenta la norma de conversión aplicable.

Por tanto, un procedimiento de comparación defendible debe seguir esta secuencia:

1. Identificar la forma del producto y la especificación exacta del producto. 2. Registrar la norma aplicable, su edición, la designación, la clase, el tipo y los requisitos suplementarios. 3. Extraer los límites de composición química de ese documento, no de una tabla general de designaciones. 4. Registrar la condición de suministro, el tratamiento térmico, el espesor, el diámetro, el espesor de pared o el tamaño de la sección. 5. Igualar la dirección de ensayo, la geometría de la probeta, la temperatura de ensayo y el método de ensayo. 6. Comparar el mismo requisito mecánico: límite de fluencia con límite de fluencia, resistencia a la tracción con resistencia a la tracción y energía de impacto con energía de impacto. 7. Comprobar por separado la soldabilidad, la tenacidad, la corrosión, la fatiga y los requisitos dimensionales. 8. Confirmar que el código de diseño previsto reconoce el material propuesto.

Las tablas del Nickel Institute ilustran esta organización rigurosa al separar los datos químicos, mecánicos, físicos y de especificación. Debe utilizarse una estructura similar para las referencias de aceros: la composición química en una tabla, los requisitos mecánicos en otra y las notas de cualificación junto a ambas.

Limitaciones de las tablas de correspondencias

Las tablas de correspondencias son herramientas de cribado. Son útiles para encontrar designaciones candidatas, identificar familias con contenidos de aleación similares y localizar normas que requieren una revisión adicional. No autorizan una sustitución directa.

Una tabla puede condensar varias ediciones en una sola fila, omitir la forma del producto, citar una composición típica en lugar de un límite máximo o mostrar un valor mecánico correspondiente a un intervalo de espesores diferente. También puede confundir una designación nacional con una norma de producto. “AISI 1045”, por ejemplo, identifica una composición de acero al carbono ampliamente reconocida, pero por sí sola no define los requisitos para una barra, chapa, pieza forjada, condición de tratamiento térmico o aplicación de diseño determinados.

La conclusión correcta de una tabla de correspondencias es condicional: la designación indicada puede ser candidata a una revisión técnica conforme a una norma y una condición determinadas. La sustitución requiere verificar la especificación del material, el certificado de inspección, el código de diseño, el procedimiento de fabricación y los requisitos de servicio. Una composición química similar es una evidencia de proximidad, no una prueba de equivalencia. Ni un número compartido ni un nombre familiar pueden sustituir a esa verificación.

Ensayos, muestreo y significado de un valor declarado

Una tabla de acero no informa sobre una propiedad de manera aislada. Informa del resultado de un análisis químico o ensayo mecánico definido, realizado sobre una muestra seleccionada, en condiciones especificadas y evaluado conforme a una regla de aceptación. Si se elimina cualquiera de esos elementos, el significado del número puede cambiar.

Por eso, una designación de grado no puede servir como identidad completa del material. ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, organiza la información sobre barras según el grado, la composición química, la condición de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado. Su estructura deja clara la limitación: un mismo grado nominal puede requerir una interpretación diferente cuando cambian la forma del producto, el tamaño, el tratamiento térmico o la especificación aplicable.

Análisis de colada y análisis de producto

Un análisis de colada, o de cuchara, describe la composición química del acero fundido representado por una fusión determinada. Normalmente, el productor toma la muestra durante la fabricación del acero, antes de que el material se colada en lingotes o en productos de colada continua. Se pretende que los valores declarados representen esa colada en su conjunto. No constituyen necesariamente una medición directa de la chapa, barra, pieza forjada o tubo terminado.

El análisis de producto se realiza sobre material tomado del producto fabricado. Por tanto, puede reflejar la ubicación del muestreo, la segregación durante la solidificación, el estado de la superficie, el mecanizado y la variación química local. Un límite de análisis de producto puede diferir de un límite de análisis de cuchara porque ambos análisis responden a preguntas distintas: ¿qué composición se obtuvo en el horno y qué composición está presente en el producto suministrado en la ubicación muestreada?

Esta distinción es particularmente importante para los elementos con límites estrictos. El carbono, el azufre, el fósforo, el nitrógeno y los elementos de aleación como el cromo, el níquel, el molibdeno y el vanadio pueden declararse con varias cifras decimales, pero la precisión mostrada no garantiza una exactitud equivalente. Un resultado de 0,018 % de azufre y un límite de 0,020 % siguen dependiendo del método analítico, la calibración, la preparación de la muestra y la regla de redondeo especificados por la norma aplicable.

Una tabla de composición puede mostrar un único valor representativo para el acero inoxidable 304, como un contenido aproximado de cromo o níquel. SSINA, en cambio, presenta intervalos de composición en porcentaje en masa y propiedades mecánicas especificadas para los grados de acero inoxidable austenítico incluidos en las especificaciones de producto de ASTM. Estas últimas son exigencias de especificación; el primero puede ser una comparación útil. No deben tratarse como elementos intercambiables.

La misma cautela se aplica a las tablas comparativas que colocan las designaciones UNS, EN, JIS y ASTM en columnas adyacentes. El Handbook of Comparative World Steel Standards separa las tablas comparativas de composiciones químicas de las relativas a propiedades mecánicas porque la similitud química no establece requisitos de procesamiento, formas de producto, métodos de ensayo ni criterios de aceptación idénticos. «Equivalente» suele ser una forma abreviada de indicar una comparación limitada, no una prueba de que un material pueda sustituirse por otro conforme a cualquier norma.

Un máximo es un límite superior. Un mínimo es un límite inferior. Un intervalo tiene ambos límites. Una composición nominal o típica declarada puede describir la práctica esperada sin definir un intervalo de aceptación admisible. Estas categorías deben mantenerse separadas en una tabla.

Condiciones de los ensayos de tracción y dureza

Las propiedades mecánicas dependen aún más de la definición del ensayo que los valores de composición. La resistencia a la tracción, el límite elástico, el alargamiento, la reducción de área y la dureza describen la respuesta de una probeta determinada conforme a un procedimiento determinado. No representan constantes fijas que posea cada pieza con la misma designación de grado.

Lo primero es la ubicación del muestreo. Una probeta puede extraerse a una distancia prescrita por debajo de la superficie, del centro de una barra, a través del espesor de una chapa o de un extremo designado del producto. Una probeta superficial puede mostrar propiedades diferentes de las de una probeta central porque la velocidad de enfriamiento, la segregación, la descarburación y el tratamiento térmico posterior varían a través de la sección. En un producto laminado, la ubicación del ensayo también puede determinar si la probeta representa la cabeza, el cuerpo o la cola de una chapa o barra.

La orientación modifica el resultado. Una probeta longitudinal está alineada con la dirección principal de laminación o trefilado; una probeta transversal se extrae perpendicularmente a ella. La laminación alarga los granos y las inclusiones, mientras que la forja y el trefilado modifican la microestructura de otras maneras. En consecuencia, el alargamiento longitudinal, el límite elástico transversal y la ductilidad a través del espesor no son denominaciones alternativas para una única propiedad universal.

La longitud calibrada también es importante. El alargamiento medido sobre una longitud calibrada corta no es directamente comparable con el medido sobre una más larga, aunque ambos valores se expresen como porcentajes. Durante la fractura, la estricción se concentra localmente, por lo que la proporción del alargamiento total atribuida a la longitud calibrada cambia con la geometría de la probeta. Una tabla que copie un valor de alargamiento sin sus dimensiones de probeta y su norma de ensayo omite información esencial.

La temperatura de ensayo es otra condición límite. La resistencia y la ductilidad pueden variar sustancialmente entre la temperatura ambiente y un ensayo a temperatura bajo cero o elevada. La velocidad de carga, el método del extensómetro, la definición del límite de fluencia y la convención de cálculo también pueden afectar al resultado declarado. «Límite elástico» puede significar un punto de fluencia o una tensión de prueba con un desplazamiento especificado, según la norma aplicable.

Los valores de dureza requieren una disciplina similar. Las escalas Brinell, Rockwell y Vickers utilizan penetradores, cargas, tiempos de permanencia y prácticas de conversión diferentes. Un valor Rockwell B no puede compararse implícitamente con un valor Rockwell C, y una tabla de conversión de dureza no convierte el número convertido en una medición directa. La rugosidad superficial, la curvatura, la cascarilla, el espesor de la probeta y la microestructura local pueden influir en la indentación.

Las especificaciones ASTM para perfiles y chapas de acero estructural generalmente contienen requisitos tanto de composición química como de propiedades mecánicas, tal como explica el American Institute of Steel Construction. Ambos grupos de requisitos funcionan conjuntamente. La composición química identifica los límites composicionales; los ensayos verifican si el producto suministrado, después de su procesamiento especificado, cumple el desempeño requerido.

Valores de aceptación, promedios y dispersión

Un mínimo especificado es un umbral que un resultado aceptado debe alcanzar o superar. Un máximo especificado es un techo que no debe superarse. Un intervalo especificado impone ambas condiciones. Ninguno de ellos es un promedio.

Un resultado de ensayo individual corresponde a una probeta o a una ubicación de ensayo. Un promedio combina varios resultados, pero la regla para calcularlo puede estar restringida por la norma del producto. Algunas normas evalúan cada resultado individual; otras permiten repetir el ensayo, calcular promedios o sustituir una probeta no válida en circunstancias definidas. Por tanto, un material puede tener una resistencia media a la tracción superior a un mínimo indicado y, aun así, que uno de los resultados individuales no cumpla un requisito aplicable a cada resultado.

La dispersión no constituye automáticamente una prueba de material deficiente. Puede deberse a la variación microestructural ordinaria, la colocación de la probeta, la repetibilidad de la máquina, la técnica del operador y la incertidumbre de medición. Un resultado declarado de 500 MPa no debe interpretarse como un límite físico exacto cuando el método de ensayo y el instrumento tienen una resolución finita. La incertidumbre no elimina un límite de aceptación, pero explica por qué los valores próximos a ese límite requieren la regla de decisión prescrita por la norma, en lugar de un redondeo informal.

La distinción es visible en las tablas de diseño. El Eurocódigo 3 enumera las propiedades de los materiales de diseño para S235, S275, S355, S420, S450 y S460 conforme a EN 1993-1-1, apartado 3.2.6. Son valores establecidos para el diseño estructural dentro de ese marco normativo, no resultados universales de ensayos de tracción para todo producto que lleve una designación S. Del mismo modo, ASTM A400 relaciona el límite elástico mínimo con el tamaño de la barra y la condición de procesamiento.

Por tanto, un valor tabulado es inseparable de su método y de su regla de aceptación. Antes de comparar dos entradas, hay que identificar si cada una corresponde a un análisis de colada o de producto, a un valor típico o a un límite de especificación, a un promedio o a un resultado individual, y a una medición de tracción o de dureza realizada a la misma temperatura, orientación, longitud calibrada, ubicación de muestreo y condición del producto. Sin esa información, la precisión numérica puede dar una falsa impresión de comparabilidad.

Errores comunes en las tablas de propiedades del acero

Una tabla de acero puede parecer autorizada y, sin embargo, combinar silenciosamente valores correspondientes a normas, formas de producto o condiciones de ensayo diferentes. La primera pregunta no es «¿Cuál es el grado?», sino «¿Qué documento y qué condición representa este número?». Las tablas de composición química indican límites o intervalos para los elementos, normalmente en porcentaje en masa. Las tablas de propiedades mecánicas presentan requisitos o resultados medidos, como límite elástico, resistencia a la tracción, alargamiento, dureza, energía de impacto o resistencia a la fatiga. Ambos tipos de tablas están relacionados, pero no son intercambiables.

ASTM A400, Práctica estándar para barras de acero: guía de selección, composición y propiedades mecánicas, lo señala directamente: la selección de una barra de acero implica el grado, la composición química, la condición de elaboración, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado. Una entrada de grado sin esos calificadores está incompleta.

Mezclar valores nominales, típicos, mínimos y máximos

El error más común consiste en colocar valores diferentes en columnas adyacentes sin indicar su condición. «Nominal», «típico», «mínimo» y «máximo» no describen el mismo tipo de información.

Una composición nominal es un valor objetivo o de designación. Una tabla puede mostrar aproximadamente un 0,40 % de carbono para un acero de medio carbono, pero la especificación de producto aplicable puede permitir un intervalo, como 0,37–0,44 % de C, y establecer además límites independientes para el manganeso, el fósforo, el azufre, el silicio o los elementos residuales. Un valor máximo es un límite de conformidad; no es un análisis esperado. Del mismo modo, una resistencia mínima a la tracción es un límite, no la resistencia que presentará cada pieza.

Los valores típicos son especialmente peligrosos cuando no se indica su condición. Un fabricante, manual o laboratorio puede informar de un límite elástico representativo para material normalizado, mientras que una norma solo exige un valor mínimo para un espesor y una condición de suministro determinados. El resultado representativo puede ser útil para la comparación, pero no puede sustituir al requisito de aceptación. Una tabla que indique para un grado «límite elástico: 355 MPa» sin aclarar si 355 MPa es un mínimo, un valor nominal de diseño o un resultado de ensayo típico invita a una conclusión errónea.

Las unidades generan una segunda versión del mismo problema. «Resistencia ksi», sin indicar si el valor corresponde al límite elástico o a la resistencia a la tracción, es una indicación defectuosa; «dureza 220» es igualmente incompleto, porque 220 HBW, 220 HV y 220 HRC tienen significados muy diferentes. El alargamiento debe indicar la longitud calibrada, normalmente 5.65√A o una longitud calibrada especificada basada en pulgadas. La energía de impacto Charpy requiere la temperatura de ensayo, la orientación de la probeta, el tamaño de la probeta y, a menudo, el número de probetas. El redondeo también puede ocultar los límites de conformidad. Un contenido de carbono informado como 0,20 % puede representar 0,195 %, 0,204 % o un intervalo permitido amplio; por tanto, una comparación redondeada no debe tratarse como un límite de especificación.

La tabla debe indicar si cada entrada es un mínimo exigido, un máximo permitido, un intervalo de composición, un objetivo nominal o un valor medido típico. Si no lo hace, el lector debe suponer que el número no es adecuado para tomar decisiones de aceptación.

Copiar valores entre normas de producto

Una designación puede repetirse en distintas normas sin tener requisitos idénticos. Las chapas, barras y perfiles estructurales de acero ASTM A36 no están automáticamente regidos por una única tabla común solo porque la designación resulte conocida. Las especificaciones de producto pueden establecer diferentes límites químicos, reglas relativas al espesor, disposiciones de ensayo, condiciones de suministro y requisitos mecánicos.

AISC explica que las especificaciones ASTM para perfiles y chapas de acero estructural generalmente contienen tanto requisitos de composición química como requisitos de propiedades mecánicas. Esos requisitos pertenecen a la especificación ASTM de producto concreta. Copiar una fila de composición química de un documento y una fila de resistencia de otro puede crear un material que ninguna norma defina realmente.

El espesor se omite con frecuencia. Los requisitos de límite elástico y resistencia a la tracción pueden cambiar con el espesor de la chapa o de la sección, porque la velocidad de enfriamiento, la segregación y la microestructura a través del espesor cambian a medida que aumentan las dimensiones. Por lo tanto, una tabla que muestre S355 con un único valor de límite elástico está incompleta, a menos que identifique la norma aplicable y el intervalo de espesores. Eurocode 3 enumera propiedades de diseño de los materiales para S235, S275, S355, S420, S450 y S460 en EN 1993-1-1, Sección 3.2.6, pero esos son valores de una norma de diseño, no una autorización para copiar todos los valores en una tabla ASTM, JIS o de un certificado de fábrica.

La misma precaución se aplica al acero inoxidable. SSINA presenta la composición en porcentaje en masa y las propiedades mecánicas especificadas para grados austeníticos cubiertos por especificaciones de producto ASTM. Los valores de composición química y resistencia deben permanecer vinculados a la forma de producto y al documento ASTM pertinentes. Una fila de composición correspondiente a una chapa no puede regir automáticamente para barras, piezas forjadas, alambres o piezas fundidas.

La comparación entre normas exige aún más rigor. El Handbook of Comparative World Steel Standards separa las tablas comparativas de composiciones químicas y propiedades mecánicas entre sistemas internacionales de designación. Esa separación es importante: nombres similares pueden indicar una composición química relacionada sin demostrar que sean idénticos el procesamiento, la tenacidad, la soldabilidad, el intervalo dimensional o los requisitos de certificación. Las comparaciones representativas del tipo utilizado por Engineering ToolBox pueden ayudar a mostrar que un grado contiene más cromo o níquel que otro, pero no establecen los límites aplicables.

Antes de aceptar un valor copiado, registre el número de la norma, la edición, la forma de producto, la condición de suministro, el intervalo de espesor o diámetro, la dirección de ensayo, la temperatura de ensayo y el sistema de unidades. Si falta alguno de estos elementos, el número es una pista para realizar comprobaciones adicionales, no un requisito confirmado.

Tratar los nombres de los grados como especificaciones completas del material

«304», «A36», «S355» y «4140» son designaciones, no descripciones completas de una pieza de acero. Su significado depende del documento que las define y del producto suministrado. Incluso dentro de una misma designación, las condiciones de recocido, normalizado, templado y revenido, trabajado en frío y laminado en caliente pueden producir propiedades diferentes.

ASM International afirma que las propiedades de los aceros al carbono y aleados resultan de los efectos combinados de la composición química, el procesamiento y la microestructura. La composición química por sí sola no puede predecir un único límite elástico, una dureza, un valor de impacto o un alargamiento. Dos coladas con contenidos similares de carbono y cromo pueden diferir debido al tamaño de grano, la temperatura de revenido, la relación de reducción, las inclusiones o el historial de enfriamiento.

Una tabla que indique «4140: 0,40 % de C, 1,0 % de Cr, 1,0 % de Mn, 0,25 % de Mo» puede ser una composición aproximada útil, pero no identifica si el material está recocido o templado y revenido, ni si se trata de una barra, chapa, tubo o componente acabado. Del mismo modo, «acero inoxidable 304» no indica si la entrada se refiere a una chapa ASTM A240, una barra ASTM A276 u otra especificación de producto. El documento aplicable puede imponer ensayos mecánicos diferentes o requisitos suplementarios.

Las ediciones obsoletas constituyen otra fuente de errores. Las normas revisan los límites de composición química, los métodos de ensayo, la nomenclatura, los intervalos de espesor y los documentos de referencia. Una tabla pulida puede conservar una edición anterior y presentar sus valores como actuales. Toda tabla debe mostrar la designación de la norma, la edición o revisión y la fecha en que se comprobó. También debe identificar si un valor es un requisito de especificación, un valor de diseño o una propiedad típica procedente de un manual.

El Nickel Institute distingue los datos químicos, mecánicos, físicos y de especificación en sus presentaciones tabulares; esa separación constituye un modelo útil. Una tabla de acero fiable mantiene separadas esas categorías, indica todas las unidades y condiciones de ensayo, marca los valores redondeados o representativos y vincula cada requisito con la norma aplicable. Sin ese contexto, la precisión del formato solo hace que el error sea más difícil de detectar.

Una plantilla de wiki de referencia para tablas de aceros fiables

Una tabla de aceros fiable debe identificar el documento que confiere autoridad a cada valor. Una designación de grado por sí sola no es suficiente. “S355”, “304”, “AISI 4140” o “ASTM A36” pueden referirse a familias de materiales relacionadas, pero la norma de producto aplicable, la forma del producto, el estado de suministro, las dimensiones y los requisitos de ensayo determinan qué significa la designación en una tabla concreta.

ASTM A400, Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties, demuestra claramente el problema. Sus orientaciones tabuladas tienen en cuenta el grado, la composición química, el estado de procesamiento, el tamaño de la sección y el límite elástico mínimo deseado. Una tabla de barras copiada en una tabla de chapas no es simplemente incompleta; puede asignar requisitos incorrectos al producto equivocado. AISC también explica que las especificaciones ASTM para perfiles y chapas de acero estructural generalmente contienen tanto requisitos de composición química como requisitos de propiedades mecánicas. Estos dos grupos de requisitos no deben fusionarse en una única tabla indiferenciada de «propiedades del acero».

Campos obligatorios para las tablas de composición

Toda tabla de composición debe comenzar con la designación exacta del grado tal como aparece en el documento normativo aplicable, seguida de la forma del producto. Algunos ejemplos son «chapa ASTM A240 Type 304», «barra ASTM A276 Type 316», «chapa EN 10025-2 S355JR» o «SAE J403 4140». «Acero inoxidable 304» por sí solo es una etiqueta de búsqueda, no una especificación completa.

La norma aplicable debe figurar en un campo propio. Incluya la edición o revisión cuando afecte al requisito e indique si el documento citado es una especificación de material, una norma de designación, un manual comparativo o una ficha de datos informativa. ASTM A400 proporciona orientación para barras de acero; no debe presentarse como si controlara todos los productos fabricados con un grado incluido en ella. Para los aceros estructurales europeos, EN 10025-2 y la norma de cálculo pertinente tienen funciones diferentes. Una lista comparativa de designaciones debe identificarse como comparativa y no como normativa.

Enumere cada elemento notificado junto con su unidad. El porcentaje en masa debe escribirse como wt.% o como fracción másica, y no dejarse a la interpretación. Un encabezado útil podría ser: «C, wt.% máximo», «Mn, wt.%», «P, wt.% máximo», «S, wt.% máximo», «Cr, wt.%», «Ni, wt.%», «Mo, wt.%» y «N, wt.% máximo». Distinga entre máximo, mínimo, intervalo, residual y resto. «Fe—resto» no significa que todos los elementos no enumerados estén permitidos sin límite.

La tabla debe identificar el estado del producto y el intervalo de tamaño o espesor asociado al requisito químico. Algunas normas aplican el mismo análisis de colada a distintos productos, mientras que otras distinguen entre análisis de colada y análisis de producto. La nota editorial debe indicar cuál de los dos se muestra. Si una norma permite un elemento únicamente como adición o lo informa como residual, ese estado debe figurar junto al valor.

No convierta comparaciones representativas en límites de especificación. Engineering ToolBox, por ejemplo, compara grados mediante valores representativos del porcentaje en masa de carbono, cromo, manganeso, molibdeno, níquel, fósforo, azufre y silicio. Una tabla de este tipo puede mostrar relaciones composicionales generales, pero no puede sustituir los límites normativos establecidos en ASTM, EN, JIS, SAE u otra norma de producto. El Handbook of Comparative World Steel Standards también separa las tablas comparativas de composición de las tablas de propiedades mecánicas entre distintos sistemas de designación; dicha separación debe conservarse.

Por tanto, un registro de tabla de composición necesita estos campos: designación del grado; forma del producto; norma aplicable; edición o revisión; análisis de colada o de producto; elemento químico; valor; unidad; tipo de límite; estado; intervalo de tamaño o espesor; adiciones permitidas o estado residual; y enlace a la fuente. Si un valor es una comparación editorial, márquelo como «representativo», no como «especificado».

Campos obligatorios para las tablas de propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas requieren más contexto que la composición. La tabla debe indicar si cada número es especificado, es decir, un requisito normativo, o típico, es decir, un valor representativo observado o publicado. Un límite elástico mínimo especificado no es intercambiable con un límite elástico típico, y ninguno de los dos constituye automáticamente una resistencia de cálculo.

Defina la propiedad con precisión. «Resistencia» es demasiado impreciso. Utilice límite elástico, tensión de prueba, resistencia a la tracción, alargamiento, reducción de área, dureza, energía de impacto, resistencia a la fatiga o tenacidad a la fractura, con el símbolo correspondiente cuando sea útil: $R_e$, $R_{p0.2}$, $R_m$ o $A$. Indique si el alargamiento se mide sobre 50 mm, 80 mm u otra longitud de referencia. Especifique la escala de dureza —HBW, HRC, HV— y no combine escalas diferentes en una única clasificación sin fuente.

La forma del producto y la norma aplicable siguen siendo obligatorias. Una tabla para chapa ASTM A36 no puede aplicarse silenciosamente a una barra ASTM A36, y un valor para EN 10025-2 S355JR no es automáticamente un valor para S355J2. Incluya el estado de suministro, como laminado, normalizado, laminado normalizado, templado y revenido, recocido, recocido en solución o trabajado en frío. El tratamiento térmico puede modificar la resistencia y la ductilidad aunque el grado nominal permanezca sin cambios.

Registre el intervalo de tamaño o espesor asociado al requisito. El límite elástico de los aceros estructurales suele cambiar con el espesor, razón por la cual un único valor junto a S235, S275, S355, S420, S450 o S460 puede inducir a error. Las tablas de propiedades de los materiales del Eurocode 3 identifican las propiedades de cálculo conforme a EN 1993-1-1, sección 3.2.6; esos valores pertenecen a un marco de cálculo y no a una tabla universal de certificados de colada.

La dirección del ensayo debe indicarse explícitamente: longitudinal, transversal, transversal corto, a través del espesor o no especificada. Añada el método de ensayo y su edición, como ASTM E8/E8M para tracción, ASTM E23 para ensayos de impacto Charpy, ASTM E18 para dureza Rockwell o el método EN aplicable. Incluya la orientación de la probeta, la temperatura de ensayo y la ubicación del muestreo cuando la fuente las especifique. Un valor Charpy a −20 °C no puede compararse con un valor de impacto a temperatura ambiente sin calificación.

Separe los datos mecánicos de las propiedades físicas. El Nickel Institute organiza la composición química, las propiedades mecánicas, las propiedades físicas y las especificaciones como clases de datos diferentes. Esta organización evita que la densidad, el módulo, la dilatación térmica, la resistividad eléctrica y la conductividad térmica se confundan con requisitos de resistencia. Los valores de cálculo merecen una cuarta tabla. Dependen de una norma de cálculo aplicable, del formato de seguridad, de las hipótesis de exposición, de las reglas de pandeo y, en ocasiones, de la temperatura.

Un registro de propiedades mecánicas debe contener: grado; forma del producto; norma y edición; estado; tamaño o espesor; definición de la propiedad; valor y unidad; estado especificado o típico; dirección del ensayo; temperatura de ensayo; método de ensayo y edición; detalles de la probeta; y enlace a la fuente. Añada una advertencia explícita siempre que un valor se haya convertido, promediado, redondeado u obtenido de una fuente secundaria.

Prácticas de citación, revisión y trazabilidad

Cada fila o bloque estrechamente agrupado debe enlazar con su fuente, no limitarse a citar una página de inicio. Registre el título del documento, el número de cláusula o tabla, la edición, la fecha de acceso y el localizador de página o sección. Un editor de wiki debe poder rastrear «S355, 355 MPa» hasta el intervalo exacto de espesores y la cláusula de la que procede.

Mantenga visible el historial de revisiones. Cuando ASTM, EN, JIS, SAE o el manual de una organización cambien, conserve el valor anterior junto con su edición, en lugar de sobrescribirlo sin explicación. Indique si una fuente está vigente, ha sido reemplazada, es informativa o es una reproducción secundaria. Las tablas de aceros inoxidables austeníticos de SSINA, por ejemplo, proporcionan composiciones en porcentaje en masa y propiedades mecánicas especificadas para grados cubiertos por especificaciones de producto ASTM; aun así, la tabla debe identificar qué especificación ASTM controla cada entrada.

No infiera la resistencia únicamente a partir de la composición química. ASM International afirma que las propiedades de los aceros al carbono y aleados resultan de los efectos combinados de la composición, el procesamiento y la microestructura. Un valor más alto de carbono puede aumentar la dureza con un tratamiento térmico determinado, al tiempo que reduce la soldabilidad o la tenacidad al impacto; los efectos del cromo y el níquel también dependen del equilibrio de fases y del historial de procesamiento.

La plantilla editorial y de ingeniería reproducible es:

Designación del grado | Forma del producto | Norma aplicable y edición | Estado | Intervalo de tamaño o espesor | Clase de composición química o propiedad | Elemento o propiedad definida | Valor y unidad | Tipo de límite o estado especificado/típico | Dirección del ensayo | Método de ensayo y edición | Temperatura o estado de la probeta | Fuente, cláusula y nota de revisión.

Publique tablas separadas para la composición química, las propiedades mecánicas, las propiedades físicas y los valores de cálculo. Coloque los enlaces a las fuentes y las advertencias explícitas junto a cada tabla, y marque toda comparación entre normas como no normativa, salvo que la norma citada le otorgue expresamente carácter normativo.

Referencias

1. [1]ASTM International. Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties. ASTM standard. https://store.astm.org/a0400-69r12.html
2. [2]ASM International. Mechanical Properties of Carbon and Alloy Steels. ASM Metals Handbook. https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/49/chapter-abstract/613530/Mechanical-Properties-of-Carbon-and-Alloy-Steels
3. [3]American Institute of Steel Construction. General Content and Format of ASTM Standard Specifications for Steel Products. AISC Engineering FAQ. https://www.aisc.org/aisc/solutions-center/engineering-faqs/10-general-content-and-format-of-astm-standard-specifications-for-steel-products/
4. [4]Specialty Steel Industry of North America. Composition and Properties. SSINA technical resources. https://www.ssina.com/education/technical-resources/composition-properties/
5. [5]Nickel Institute. Properties of Some Metals and Alloys. Nickel Institute technical guide. https://nickelinstitute.org/en/resources/technical-guides/properties-of-some-metals-and-alloys-297/