Limpieza del acero y clasificación de inclusiones no metálicas

Qué significa la limpieza del acero y qué no significa una clasificación de inclusiones

La limpieza como población de partículas no metálicas

La limpieza del acero describe la población de inclusiones no metálicas presentes en un producto de acero, no un grado universal único. Una inclusión no metálica es una partícula de impureza insoluble que se forma durante la fabricación o la colada del acero y queda atrapada en el metal al solidificarse. En esta población pueden aparecer óxidos, sulfuros, silicatos, aluminatos y partículas globulares complejas. Algunas se forman mediante reacciones de desoxidación; otras proceden de la escoria, la erosión del refractario, el fundente de molde o la reoxidación.

Es preciso separar varias variables. La composición identifica qué contiene una inclusión, como sulfuro de manganeso, alúmina, aluminato de calcio u óxido modificado con calcio. El tamaño se refiere a sus dimensiones o a su área equivalente. El número describe cuántas partículas aparecen en un volumen determinado o en un área examinada. La distribución establece si las partículas están dispersas uniformemente, agrupadas, alineadas en cordones o concentradas en bandas específicas. La ubicación identifica dónde aparecen: cerca de la superficie, en la línea central, a lo largo de zonas de segregación, entre partículas forjadas mediante pulvimetalurgia o en una región que se convertirá en una parte sometida a grandes esfuerzos de un componente.

Estas variables no evolucionan conjuntamente. Una colada puede contener muchos óxidos muy pequeños, pero ninguna partícula inusualmente grande, mientras que otra puede presentar un recuento medio bajo y una inclusión perjudicial. Un cordón de sulfuro laminado y un óxido compacto con la misma dimensión máxima no producirán la misma concentración de tensiones ni responderán de forma idéntica durante la conformación. ASTM B796:2020 señala este aspecto en relación con el material forjado mediante pulvimetalurgia de densidad casi plena: la composición, el tamaño, la distribución y la ubicación de las inclusiones influyen considerablemente en el material resultante.

La conformación modifica el aspecto de las inclusiones. Los sulfuros viscosos pueden alargarse durante el laminado, los óxidos frágiles pueden fracturarse y algunas partículas pueden conservar una forma angular o volverse más globulares después del tratamiento con calcio. Por tanto, la población observada refleja tanto el historial de fabricación del acero como el historial de deformación. Un resultado de limpieza solo es significativo junto con la forma del producto, la posición de muestreo, el historial de reducción, el área examinada y el método de ensayo.

Por qué una clasificación no es un análisis químico directo

Una clasificación convencional de inclusiones es una observación de la morfología y la extensión definida por un método. No es un análisis químico de cada partícula. ASTM E45-25 proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinar y comunicar el contenido de inclusiones en acero trabajado. Sus categorías microscópicas habituales son A, B, C y D: tipos A-sulfuro, B-alúmina, C-silicato y D-óxido globular. Estas etiquetas describen el aspecto y la clase morfológica conforme al método; no demuestran que todas las partículas de una categoría tengan una única identidad química pura.

Las láminas de referencia de ASTM E45 utilizan imágenes de series ligera y pesada con un aumento de 100× y un área de campo de la probeta de aproximadamente 0,50 mm². Por tanto, un resultado comunicado como «B 1.5 heavy» significa que el campo observado se parecía a un nivel específico de la lámina conforme a un procedimiento de examen especificado. No significa que el acero contenga una concentración de alúmina determinada químicamente igual a un umbral universal. Tampoco establece cuál es la inclusión más grande presente en toda la colada.

Otras normas clasifican la misma microestructura de manera diferente. JIS G 0555:2020 utiliza el Tipo A para las inclusiones formadas por deformación viscosa durante la conformación, el Tipo B para las inclusiones granulares y discontinuas, y el Tipo C para las inclusiones dispersas irregularmente sin deformación viscosa. DIN EN 10247:2017 especifica el examen micrográfico mediante imágenes patrón, mientras que ISO 4967:2026 especifica el método internacional correspondiente para productos de acero laminados o forjados con una relación de reducción de al menos 3. Los nombres de las categorías no pueden transferirse entre normas sin comprobar las definiciones, la preparación, el aumento, la selección de campos y las reglas de comunicación de resultados.

Una cuestión química requiere otra herramienta. La microscopía electrónica de barrido con análisis de rayos X por dispersión de energía (SEM/EDS) puede caracterizar partículas individuales y distinguir, por ejemplo, un óxido rico en alúmina de un aluminato de calcio o de una inclusión compleja que contenga manganeso. El proyecto ASCAT, patrocinado por el DOE, utilizó microscopía electrónica de barrido controlada por ordenador con análisis de rayos X para relacionar el tamaño, la composición y la distribución de inclusiones individuales con la limpieza global. El análisis automatizado de imágenes puede contar y medir partículas en numerosos campos, pero sus reglas de umbralización y sus límites de contraste siguen afectando al resultado.

Separación entre limpieza, oxígeno total y comportamiento mecánico

El oxígeno total y la limpieza respecto de las inclusiones están relacionados, pero no son mediciones intercambiables. El oxígeno total mide el oxígeno presente en la muestra de acero analizada, incluido el oxígeno ligado a inclusiones de óxido y, según el procedimiento, el oxígeno disuelto. No describe la forma de las partículas, su distribución de tamaños, su ubicación ni si el óxido está concentrado en unas pocas inclusiones grandes. Por tanto, dos coladas con un contenido de oxígeno total similar pueden tener poblaciones de inclusiones y riesgos diferentes.

Una clasificación mediante láminas tampoco puede predecir por sí sola la vida útil de un componente. La resistencia a la fatiga, la tenacidad a la fractura, la fatiga por contacto de rodadura, la ductilidad, la maquinabilidad y la forjabilidad dependen, además de las inclusiones, del grado de acero, la estructura de la matriz, el tratamiento térmico, el estado tensional, el estado superficial, el espectro de carga y la geometría del componente. Una inclusión grande en una región subsuperficial sometida a grandes esfuerzos puede ser más importante que muchas partículas pequeñas situadas en otros lugares. La ubicación modifica la respuesta.

En aceros para rodamientos muy limpios, las clasificaciones convencionales de ASTM y JIS pueden no distinguir entre coladas porque los campos inspeccionados contienen pocas partículas o ninguna a la resolución de las láminas. El estudio revisado por pares sobre JIS mostró por qué el tamaño máximo de inclusión expresado como √area puede ser más informativo cuando se evalúa mediante estadística de valores extremos. ASTM E2283-08(2019), dentro del Subcomité E04.09 de ASTM junto con ASTM E45-25, aborda este tipo de análisis de valores extremos. La cuestión pasa entonces de «¿Qué clase de la lámina apareció en estos campos?» a «¿Qué tamaño de inclusión poco frecuente podría presentarse razonablemente en el volumen mayor inspeccionado o producido?».

Ningún resultado individual responde a todas las preguntas sobre la limpieza. Las clasificaciones mediante láminas comparan la morfología conforme a un método definido; el análisis de imágenes proporciona recuentos y distribuciones de tamaños; SEM/EDS identifica la composición química de las partículas; el oxígeno total mide una cantidad agregada de oxígeno; y los métodos de valores extremos abordan las inclusiones grandes y poco frecuentes. Tratar cualquiera de ellos como un número universal de aceptación o rechazo confunde mediciones diferentes y puede atribuir una predicción de vida útil que el ensayo nunca fue diseñado para proporcionar.

Cómo se forman y cambian las inclusiones no metálicas durante el procesamiento del acero

Fuentes durante la fabricación y la colada del acero

El National Institute of Standards and Technology (NIST) describe las inclusiones no metálicas como partículas de impurezas insolubles formadas durante la fabricación y la colada del acero, que quedan atrapadas durante la solidificación. Esta definición es importante porque una inclusión no es simplemente “suciedad” ya presente en la carga. Su composición y su forma pueden desarrollarse mediante reacciones entre el acero fundido, la escoria, los refractarios, las adiciones de aleación y la atmósfera.

Las inclusiones de óxido se forman habitualmente cuando los elementos disueltos reaccionan con el oxígeno. Por ejemplo, el acero calmado con aluminio puede producir alúmina, Al₂O₃, cuando el aluminio elimina el oxígeno disuelto de la masa fundida. Los productos de la desoxidación pueden chocar y aglomerarse, o pueden modificarse mediante un tratamiento con calcio para formar fases de aluminato de calcio con un comportamiento diferente en cuanto a fusión y deformación. Las inclusiones de silicato pueden surgir de reacciones entre el acero y la escoria, del ataque de los refractarios o de reacciones complejas de óxidos. La escoria y las partículas refractarias arrastradas proporcionan otra vía, especialmente cuando la turbulencia incorpora la capa de escoria al metal o cuando una boquilla, el revestimiento de la cuchara o un sistema de entrada sumergida desprende material.

Las inclusiones de sulfuro se forman principalmente cuando el azufre se combina con manganeso y otros elementos durante el enfriamiento. El sulfuro de manganeso, MnS, es especialmente importante en los aceros de baja aleación y de fácil mecanización. En un grado resulfurado, la población de sulfuros prevista puede ser mucho mayor que en un acero para rodamientos con bajo contenido de azufre; por tanto, una comparación numérica sin indicar el grado, la forma del producto y el método de ensayo puede inducir a error. Las partículas de nitruro y carbonitruro también pueden precipitar durante el enfriamiento o durante tratamientos térmicos posteriores, aunque las clasificaciones normalizadas de inclusiones no necesariamente las identifican químicamente.

La descripción de IMPACTS de NIST identifica la composición, el tamaño y el número de inclusiones como parámetros de limpieza. La distribución es igualmente determinante: unas pocas partículas grandes concentradas en una región no presentan el mismo riesgo que el mismo número de partículas dispersas por una sección. El oxígeno total mide el oxígeno transportado por las poblaciones de óxidos, pero no revela el tamaño de la inclusión más grande, su composición química ni si las partículas están agrupadas. El análisis automatizado de imágenes y la microscopía electrónica de barrido con análisis de rayos X de energía dispersiva (SEM/EDS) responden a preguntas diferentes de las que responde un ensayo de oxígeno total.

La colada determina el destino de esas partículas. Durante la colada continua, las inclusiones pueden flotar hacia la escoria, adherirse a burbujas, ser capturadas por el frente de solidificación o permanecer suspendidas hasta quedar englobadas. Los patrones de flujo, la velocidad de colada, el sobrecalentamiento del acero, la agitación electromagnética y el comportamiento del polvo de molde influyen en esta competencia. Por tanto, la población final de inclusiones registra el historial de procesamiento anterior a cualquier laminación.

Atrapamiento durante la solidificación

A medida que una línea de acero, un tocho o un lingote se solidifica, el frente de solidificación rechaza algunos elementos disueltos hacia el líquido restante. El azufre, las especies que contienen oxígeno y otros solutos pueden concentrarse en las regiones interdendríticas, donde se forman nuevas inclusiones o quedan atrapadas partículas existentes. Es más probable que una partícula sea englobada cuando la interfaz avanza más rápido de lo que la partícula puede apartarse, aunque también son importantes el tamaño de la partícula, la energía interfacial, el flujo del fluido y la química local.

Esto genera variaciones espaciales. Las inclusiones pueden concentrarse cerca de la línea central, alinearse con la segregación interdendrítica o distribuirse de manera desigual por un tocho. La porosidad y la contracción pueden proporcionar sitios adicionales para la acumulación de óxidos. Por ello, la misma colada puede producir resultados de ensayo diferentes según se tome la probeta del centro, de un cuarto del espesor, de la región superficial, del plano longitudinal o del plano transversal.

La ubicación también modifica la consecuencia desde el punto de vista de la ingeniería. Un pequeño óxido aislado en la matriz puede tener poco efecto, mientras que una agrupación de alúmina cerca de una superficie crítica para la fatiga puede iniciar una grieta. El riesgo suele estar controlado por una inclusión máxima o cercana al máximo, más que por el recuento medio. El Subcommittee E04.09 de ASTM enumera ASTM E45-25 y ASTM E2283-08(2019), esta última dedicada al análisis de valores extremos de inclusiones no metálicas en el acero. Un estudio revisado por pares sobre aceros para rodamientos informó de que las clasificaciones convencionales de ASTM y JIS pueden no distinguir materiales muy limpios; expresar el tamaño máximo de inclusión como √area y aplicar estadísticas de valores extremos puede separar poblaciones que parecen idénticas en una clasificación rutinaria mediante patrones de referencia.

La estructura de solidificación también determina cómo el trabajo posterior expondrá las inclusiones. Una partícula atrapada entre dendritas puede alargarse a lo largo del eje del producto durante la reducción. Otra partícula situada en una región menos confinada puede fracturarse, dispersarse o conservar una forma compacta.

Deformación durante la laminación y la forja

La laminación y la forja no eliminan todas las inclusiones. Alteran su geometría, orientación, separación y, en ocasiones, su estructura interna. Un sulfuro dúctil como MnS puede deformarse junto con el acero circundante y convertirse en una laminilla larga y estrecha paralela a la dirección de laminación. Los óxidos como la alúmina son, por lo general, más duros y menos dúctiles que la matriz. Pueden fracturarse en segmentos, girar, desprenderse del acero o permanecer relativamente globulares. Algunos silicatos se ablandan a las temperaturas de trabajo en caliente y pueden alargarse; otros se comportan más como partículas frágiles. La composición química controla la respuesta.

Por eso, las laminillas similares a sulfuros se diferencian de los óxidos globulares tanto en su aspecto como en sus efectos. Una sección longitudinal de acero laminado puede mostrar el MnS como líneas delgadas de apariencia continua, mientras que una sección transversal puede mostrar puntos cortos o manchas aplanadas. Una agrupación de alúmina puede aparecer como varios fragmentos angulares en un plano y como una única partícula irregular en otro. La población no necesariamente ha cambiado en número; lo que ha cambiado es la intersección de la sección con objetos tridimensionales.

La relación de reducción es importante. Un producto fuertemente laminado puede extender las inclusiones a lo largo de una distancia mayor y reducir su espesor aparente, mientras que la forja puede romper las agrupaciones y redistribuir las partículas mediante compresiones repetidas. Por el contrario, un trabajo insuficiente puede dejar agrupaciones concentradas o defectos relacionados con la contracción. ISO 4967:2026 especifica un método micrográfico para productos de acero laminados o forjados con una relación de reducción de al menos 3, un alcance que vincula el método de observación con la deformación previa en lugar de considerar equivalentes todas las condiciones de colada.

Las normas codifican estos efectos morfológicos de manera diferente. ASTM E45-25 proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco microscópicos para determinar y comunicar el contenido de inclusiones en acero trabajado. Sus categorías microscópicas A, B, C y D son clases de comunicación morfológica, no identificaciones químicas directas. Los patrones de referencia de ASTM E45 asocian A con sulfuro, B con alúmina, C con silicato y D con óxido globular; las series fina y pesada se clasifican con un aumento de 100× sobre un campo de probeta de aproximadamente 0,50 mm². Estas etiquetas son observaciones útiles, pero una línea de tipo A no constituye un análisis químico de MnS.

DIN EN 10247:2017 utiliza imágenes normalizadas para el examen micrográfico, mientras que ISO 4967 especifica el método internacional correspondiente. JIS G 0555:2020, en cambio, define el tipo A como inclusiones formadas por deformación viscosa durante el trabajo, el tipo B como inclusiones granulares y discontinuas, y el tipo C como inclusiones dispersas irregularmente sin deformación viscosa. Las categorías se solapan en cuanto a su finalidad, pero no son grados intercambiables.

En consecuencia, dos laboratorios pueden examinar material procedente de la misma colada e informar de poblaciones de inclusiones con aspectos diferentes si utilizan distintos planos, aumentos, campos de visión, historiales de reducción o normas. Una clasificación mediante patrones de referencia describe lo que observa el método seleccionado. SEM/EDS puede identificar la composición y la morfología partícula por partícula; el análisis de imágenes puede cuantificar el tamaño y la distribución; el oxígeno total estima el contenido de especies que contienen oxígeno; y el análisis de valores extremos aborda las partículas más grandes. Ninguno sustituye a los demás.

ASTM E45: Métodos, categorías y clasificaciones de las cartas de referencia

ASTM E45-25 es una familia de métodos macroscópicos y microscópicos, no un único grado universal de limpieza del acero. Strong evidence

[1][1] ASTM E45: Standard Practice for Determining the Inclusion Content of Steel. ASTM International. ASTM International standard, 2025.

ASTM E45-25 no es un único procedimiento microscópico ni asigna un grado universal de limpieza a un acero. Es una familia de métodos para determinar y notificar el contenido de inclusiones no metálicas en acero trabajado. ASTM International declara que la edición de 2025 proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos. El método seleccionado modifica la observación, el área examinada, la sensibilidad al tamaño y la forma de las inclusiones y el formato del resultado notificado.

Esta distinción es importante porque las inclusiones son partículas insolubles que se forman durante la fabricación o la colada del acero y quedan atrapadas cuando el metal se solidifica. Una clasificación puede describir lo que aparece en una sección preparada sin identificar completamente la composición química de las partículas ni predecir su efecto en todas las aplicaciones. El trabajo IMPACTS de NIST identifica la composición, el tamaño y el número como parámetros importantes de la limpieza; la distribución y la ubicación también afectan al comportamiento de las inclusiones durante la laminación, la forja, el mecanizado, la fatiga y la fractura.

Los cuatro métodos macroscópicos y los cinco métodos microscópicos

Los métodos macroscópicos examinan un área relativamente grande o una indicación de mayor escala en el acero. Son útiles para detectar segregación, agrupaciones, vetas, inclusiones grandes y otras discontinuidades que pueden pasar desapercibidas en un campo microscópico pequeño. Según el método y el producto, el examen puede implicar una superficie de fractura, una superficie atacada macroscópicamente, una sección atacada profundamente u otra área preparada para revelar discontinuidades de mayor escala. Estos métodos responden a una pregunta diferente de la que plantea el recuento de inclusiones en una sección pulida: no “¿cuántas partículas aparecen en este campo pequeño?”, sino “¿contiene el producto discontinuidades llamativas o inusualmente concentradas en la región examinada?”.

Los métodos microscópicos examinan secciones pulidas y atacadas con un aumento especificado y comparan las inclusiones observadas con criterios de clasificación definidos. ASTM E45 incluye clasificaciones basadas en cartas y métodos basados en el recuento o la medición de inclusiones; por tanto, los cinco métodos microscópicos no deben considerarse versiones intercambiables de un mismo ensayo. Uno puede hacer hincapié en el campo más desfavorable, otro puede registrar el número o la longitud de las inclusiones en un área definida y otro puede utilizar análisis automatizado de imágenes. El resultado depende de la orientación de la sección, el plan de muestreo, la selección de campos, los ajustes del microscopio, las reglas de umbral y de si el procedimiento notifica una observación máxima o un promedio.

La clasificación mediante cartas es especialmente sensible a la selección del campo. Si el operador busca y notifica el campo más desfavorable, una veta localizada de inclusiones puede determinar el resultado. Si los campos se seleccionan sistemáticamente y se promedian, el mismo acero puede recibir una descripción numérica inferior y, aun así, contener la misma característica local. Ninguno de los dos resultados es automáticamente “correcto” sin conocer el método exigido por la especificación del material.

El análisis automatizado añade mediciones de longitud, anchura, fracción de área, diámetro equivalente, relación de aspecto y densidad numérica, pero la automatización no elimina el problema del método. Los arañazos del pulido, el contraste del ataque, los poros, las partículas de carburo y las inclusiones en contacto pueden clasificarse incorrectamente si no se controlan las reglas de obtención y verificación de imágenes. El proyecto ASCAT, patrocinado por DOE, demostró el valor de la microscopía electrónica de barrido controlada por ordenador con análisis de rayos X para relacionar el tamaño y la composición de inclusiones individuales con su distribución. Eso es caracterización, no simplemente una comparación convencional con las cartas de E45.

Categorías morfológicas A, B, C y D

Las conocidas categorías microscópicas de ASTM E45 son clases de notificación morfológica. Describen cómo aparece una inclusión o una veta de inclusiones en la sección pulida.

Sulfuro A se refiere a inclusiones alargadas y deformables comúnmente asociadas con vetas de sulfuros. El suplemento de ASTM identifica el tipo A como sulfuro. En un producto laminado, estas inclusiones suelen presentar su dimensión longitudinal paralela a la dirección de trabajo.

Alúmina B describe inclusiones o agrupaciones angulares, a menudo de aspecto frágil, asociadas con la alúmina en las cartas de referencia. Pueden aparecer como partículas discretas, grupos alineados o agrupaciones fragmentadas, y su forma puede reflejar la deformación y la fragmentación durante el trabajo.

Silicato C describe inclusiones alargadas y deformables identificadas como silicato en el suplemento. Al igual que las inclusiones A, las inclusiones C pueden formar vetas, pero su morfología y su posición en la carta las distinguen de la serie A.

Óxido globular D abarca inclusiones de óxido generalmente redondeadas o globulares. Las cartas de referencia de ASTM identifican el tipo D como óxido globular, con clasificaciones basadas en el tamaño, el número y el aspecto de las partículas en el campo observado.

Estos nombres no deben interpretarse de manera simplista como identificaciones químicas completas. “Alúmina B”, por ejemplo, es una designación de referencia de ASTM vinculada a una morfología característica y a una clase de carta; no demuestra que todas las partículas de esa clase estén compuestas de Al₂O₃ puro. Las inclusiones pueden contener óxidos mixtos, sulfuros, silicatos, aluminatos de calcio, fases de espinela, escoria arrastrada o productos de reacción. La confirmación de la composición química requiere otra técnica, habitualmente microscopía electrónica de barrido con espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (SEM/EDS), e incluso SEM/EDS exige cautela porque las partículas pequeñas pueden verse afectadas por la matriz de acero circundante.

Otras normas utilizan sistemas de categorías diferentes. JIS G 0555:2020 utiliza el Tipo A para inclusiones formadas por deformación viscosa durante el trabajo, el Tipo B para inclusiones granulares y discontinuas y el Tipo C para inclusiones distribuidas irregularmente sin deformación viscosa. Estas designaciones de Tipo A, B y C no son intercambiables con las designaciones A, B, C y D de ASTM E45.

Series fina y pesada en el campo de referencia

Las cartas de referencia complementarias de ASTM E45 clasifican las inclusiones de sulfuro A, alúmina B, silicato C y óxido globular D en las series fina y pesada. “Fina” y “pesada” describen la cantidad y la gravedad visual de la población de inclusiones representada por la imagen de referencia; no son tipos químicos distintos.

La comparación con la carta se realiza con un aumento de 100× sobre un área de campo de la probeta de aproximadamente 0,50 mm². Este campo de referencia fijo proporciona al número de la carta una escala definida. No significa que todo el semiproducto, la barra, la placa o la pieza forjada contenga únicamente las partículas visibles en un campo. Una clasificación es una observación realizada a partir de secciones y campos muestreados, por lo que la ubicación y la orientación del muestreo siguen siendo fundamentales. Las secciones longitudinales pueden mostrar las vetas de manera diferente a las secciones transversales, mientras que una población escasa de partículas grandes puede no detectarse en absoluto en un examen de área pequeña.

Esta limitación explica por qué un resultado de clasificación según E45 no debe convertirse en una declaración universal de aceptación o rechazo sin la especificación del producto aplicable. Un acero notificado, por ejemplo, como D 1.0 tiene un resultado vinculado a la categoría D, la serie fina o pesada, el aumento, el campo de referencia, la sección examinada y el procedimiento de clasificación seleccionado. No es un porcentaje único de limpieza y, por sí solo, no informa sobre el tamaño máximo de las inclusiones fuera de los campos inspeccionados.

En los aceros para rodamientos muy limpios, las clasificaciones convencionales de ASTM o JIS pueden no distinguir diferencias relevantes porque aparecen muy pocas inclusiones en los campos de las cartas. El análisis de valores extremos puede abordar un riesgo diferente: el tamaño máximo probable de una inclusión en un volumen muestreado. ASTM E2283-08(2019), incluida junto con ASTM E45-25 en el Subcomité E04.09 de ASTM, aborda el análisis de valores extremos de inclusiones no metálicas en el acero. Un estudio japonés informó de que el tamaño máximo de inclusión, expresado como √área, puede evaluarse mediante estadística de valores extremos. ISO 4967:2026 también especifica un método micrográfico que utiliza cartas de referencia o análisis de imágenes para productos de acero laminados o forjados con una relación de reducción de al menos 3.

Por tanto, las clasificaciones mediante cartas de E45 siguen siendo útiles para la comparación normalizada basada en la morfología, pero no son ensayos químicos, mediciones del oxígeno total ni garantías contra una inclusión grande poco frecuente. Cada una responde a una pregunta más específica.

ISO 4967 y DIN EN 10247: el marco de las imágenes patrón micrográficas

Ámbito de aplicación y relación de reducción de ISO 4967:2026

ISO 4967:2026 define un método micrográfico para evaluar inclusiones no metálicas en productos de acero laminados o forjados que tengan una relación de reducción de al menos 3. Esta condición no es un detalle menor. El laminado y la forja modifican la forma y el espaciamiento de las partículas atrapadas, por lo que el método presupone que el producto ha sido sometido a un grado de elaboración suficiente para producir la morfología de inclusiones a la que se aplica el procedimiento. Una sección de acero colado, o un producto con menor deformación, no debería recibir automáticamente la misma interpretación conforme a esta norma.

El método examina una sección pulida preparada y atacada o sin atacar, mediante comparación con cartas de referencia patrón, o mediante análisis de imágenes cuando el procedimiento y el sistema de informe lo permiten. Por tanto, el resultado es una descripción de lo que aparece en determinados campos microscópicos, no un análisis químico directo del acero. Las inclusiones no metálicas son partículas insolubles formadas durante la fabricación o la colada del acero y retenidas durante la solidificación. Su composición, tamaño, número, morfología, distribución y ubicación pueden afectar al comportamiento, pero una clasificación convencional mediante cartas solo recoge algunas de estas variables.

La reducción también modifica la morfología de forma dependiente de la dirección. Una partícula de sulfuro de manganeso puede convertirse en una banda alargada, mientras que un cúmulo duro de alúmina puede fracturarse, extenderse o permanecer como un grupo compacto. Por tanto, una clasificación realizada en una sección longitudinal puede diferir sustancialmente de otra realizada en una sección transversal. La dirección de muestreo, la ubicación de la sección y el número de campos deben acompañar a la clasificación para que otro laboratorio pueda interpretarla correctamente.

ISO 4967:2026 no establece un único grado universal de limpieza. Establece un método y sus condiciones. Un resultado informado puede distinguir clases de inclusiones y niveles de severidad, pero la importancia de dicho resultado depende del producto, del grado de acero, del plano de inspección y de la especificación de aceptación. El oxígeno total puede indicar la carga global de inclusiones portadoras de oxígeno, pero no puede identificar la forma de las partículas ni indicar si están presentes unas pocas inclusiones grandes. A la inversa, una clasificación micrográfica puede mostrar la morfología sin demostrar la identidad química de cada partícula.

DIN EN 10247:2017 e imágenes patrón

DIN EN 10247:2017 es la adopción alemana de la norma europea EN 10247:2017, titulada Examen micrográfico de inclusiones no metálicas en aceros mediante imágenes patrón. “DIN EN” indica que el documento europeo ha sido adoptado en el sistema alemán de normalización; no es simplemente una traducción informal alemana de un procedimiento nacional no relacionado. Su marco de imágenes patrón está estrechamente relacionado con el enfoque micrográfico internacional especificado por ISO 4967.

El operador compara los campos observados con imágenes de referencia que representan el aspecto y la severidad de las inclusiones. En la práctica, esto implica valorar características como la longitud, el espesor, la angularidad, la continuidad, la agrupación y la deformación aparente. La serie de imágenes proporciona un lenguaje visual común, pero no convierte el aspecto en composición química. Por ejemplo, una característica oscura y alargada puede ser compatible con una banda de sulfuro, mientras que un grupo compacto y angular puede sugerir alúmina; la confirmación requeriría un método como la microscopía electrónica de barrido con análisis de rayos X de energía dispersiva (SEM/EDS).

El conocido sistema ASTM E45-25 ilustra la misma limitación desde otra familia de normas. ASTM E45-25 proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinar e informar el contenido de inclusiones en acero trabajado. Sus categorías microscópicas A, B, C y D describen la morfología, en lugar de identificar directamente la composición. Las cartas complementarias de ASTM E45 identifican los tipos A-sulfuro, B-alúmina, C-silicato y D-óxido globular, con series de inclusiones finas y abundantes, clasificadas con un aumento de 100× sobre un área de campo de aproximadamente 0,50 mm². Estas denominaciones y valores de las cartas no deben transferirse a DIN EN 10247:2017 ni a ISO 4967 como si las escalas fueran intercambiables.

JIS G 0555:2020 demuestra por qué los sistemas de designación requieren cautela. Utiliza el Tipo A para inclusiones formadas por deformación viscosa durante la elaboración, el Tipo B para inclusiones granulares y discontinuas, y el Tipo C para inclusiones dispersas irregularmente sin deformación viscosa. Características visuales similares pueden recibir nombres, clases o límites diferentes conforme a distintas normas.

Cartas de referencia frente al análisis de imágenes

La comparación con imágenes patrón es rápida, familiar y útil para el control de producción. También implica el criterio del operador. Dos examinadores pueden seleccionar campos diferentes, clasificar un campo límite en clases de severidad distintas o interpretar un cúmulo de manera diferente. La selección de campos es especialmente importante porque las inclusiones no se distribuyen uniformemente por una barra o un tocho. Un área pequeña de inspección puede no detectar en absoluto una partícula grande poco frecuente.

El análisis de imágenes sustituye parte del criterio visual por magnitudes medidas, como la fracción de área de inclusiones, el diámetro equivalente, la longitud, la anchura, la relación de aspecto y el número por unidad de área. No elimina la dependencia del método. La preparación de la probeta controla los arañazos, los arrancamientos, el redondeo de los bordes y el relieve superficial. El aumento controla la partícula detectable más pequeña. La iluminación, el enfoque, la calibración de la cámara y las reglas de selección de campos afectan a la segmentación. La umbralización puede fusionar partículas adyacentes, rechazar inclusiones débiles o clasificar daños de pulido como inclusiones. Las convenciones de informe determinan posteriormente si el resultado se expresa como número, fracción de área, dimensión máxima, distribución de tamaños o frecuencia de clases.

En consecuencia, una clasificación mediante cartas conforme a ISO 4967:2026 y un resultado de análisis de imágenes no deberían considerarse mediciones intercambiables. Pueden examinar el mismo acero y, sin embargo, responder a preguntas diferentes. El análisis de imágenes puede cuantificar numerosos campos, mientras que un método mediante cartas puede ajustarse más directamente a una especificación de compra o de proceso. SEM/EDS aporta información sobre la composición y la morfología de partículas individuales; ASTM E2283-08(2019) aborda el análisis de valores extremos cuando la preocupación se centra en la inclusión más grande. Un estudio de JIS sometido a revisión por pares constató que las clasificaciones convencionales de ASTM y JIS pueden no diferenciar aceros para rodamientos muy limpios, mientras que el tamaño máximo de inclusión expresado como √área puede evaluarse mediante estadística de valores extremos. Por tanto, el resultado correcto es aquel cuyo método, probeta y convenciones de informe se ajustan a la cuestión relativa al fallo.

JIS G 0555 y SAE J422: preguntas similares, límites de clasificación diferentes

JIS G 0555:2020 y SAE J422:201801 examinan inclusiones no metálicas en acero pulido, pero no definen la limpieza mediante categorías ni lógicas de notificación idénticas. Cada uno produce una observación dependiente del método. El resultado depende de la ubicación de la probeta, la preparación de la superficie, el aumento, el campo examinado, la morfología de las inclusiones y las reglas utilizadas para asignar una clase o una cantidad. Por lo tanto, una «clasificación de limpieza JIS» no puede considerarse equivalente directa de una clasificación SAE o ASTM sin comparar las propias normas.

Tipo A, Tipo B y Tipo C según JIS

JIS G 0555:2020 clasifica las inclusiones según su aspecto después del conformado y según la forma en que se distribuyen en la matriz de acero. La clasificación es morfológica, no una identificación química directa.

Las inclusiones de Tipo A se forman por deformación viscosa durante el conformado. En el acero laminado o forjado, suelen aparecer como partículas alargadas o en forma de filamentos, alineadas con la dirección de conformado. El sulfuro de manganeso (MnS) es un ejemplo frecuente de inclusión que puede producir este aspecto, particularmente en aceros con suficiente azufre y un comportamiento favorable durante el trabajo en caliente. Sin embargo, la clasificación describe el patrón de deformación observado; no establece que toda indicación de Tipo A sea químicamente MnS.

Las inclusiones de Tipo B son granulares y discontinuas. En lugar de formar un filamento largo y continuo, aparecen como partículas separadas o grupos cortos de partículas. Los productos de desoxidación ricos en alúmina pueden producir este tipo de aspecto, aunque la confirmación química requiere un método como la microscopía electrónica de barrido con espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (SEM/EDS). Los grupos de partículas pequeñas pueden ser importantes incluso cuando sus dimensiones individuales son modestas, porque el grupo puede actuar como un campo concentrado de defectos.

Las inclusiones de Tipo C están dispersas irregularmente y no presentan deformación viscosa. Su aspecto aleatorio o disperso las distingue de la población alineada de Tipo A. En esta categoría pueden encontrarse partículas de óxido o silicato, pero, nuevamente, la designación Tipo C se basa en la morfología y la distribución, no en un análisis químico.

Esta distinción es importante cuando la forma de la inclusión controla el comportamiento frente a la fatiga o la fractura. Un sulfuro delgado y alargado y una partícula compacta de óxido pueden ocupar áreas proyectadas similares y, sin embargo, producir concentraciones de tensiones, trayectorias de grieta y efectos sobre la maquinabilidad diferentes. JIS G 0555 registra la clase visual establecida por su procedimiento; no reduce la composición, el tamaño, la ubicación y la consecuencia mecánica a un único número universal de limpieza.

Práctica microscópica cuantitativa de SAE J422

SAE J422:201801 aborda la cuestión como una práctica microscópica cuantitativa para determinar la limpieza del acero. En lugar de tratar una imagen de referencia como una descripción completa del material, el examen cuenta y mide las indicaciones de inclusiones dentro de observaciones microscópicas definidas. En consecuencia, el resultado notificado está vinculado al área de muestreo, el aumento, las reglas de medición y la población de inclusiones visibles en esas condiciones.

Este es un límite diferente del que supone simplemente asignar Tipo A, B o C según JIS. Una clase JIS comunica principalmente las características de deformación y dispersión. SAE J422 puede cuantificar la población de inclusiones observada, pero el resultado numérico sigue representando únicamente las secciones inspeccionadas y los límites de detección de la práctica. Un número reducido de inclusiones grandes puede tener más consecuencias que muchas partículas finas, mientras que un recuento promedio puede ocultar una partícula excepcional de tamaño máximo capaz de causar daños. Los métodos de valores extremos abordan esa cuestión independiente; ASTM E2283-08(2019), bajo el Subcomité ASTM E04.09, se ocupa del análisis de valores extremos de inclusiones no metálicas en el acero.

SAE J422:201801 también establece una limitación directa de su alcance: sus microfotografías «no están destinadas a calidades resulfuradas ni a aceros de alta calidad para rodamientos, generalmente clasificados mediante ASTM E45». Esta frase evita un uso indebido frecuente. Las fotografías y la práctica cuantitativa no deben aplicarse como si fueran el sistema de clasificación determinante para esas familias de aceros.

Exclusiones de aceros resulfurados y de calidad para rodamientos

Los aceros resulfurados contienen una cantidad de azufre deliberadamente elevada, normalmente para mejorar la maquinabilidad. Su población de sulfuro de manganeso puede diferir sustancialmente, en cantidad, relación de aspecto y distribución, de la población de inclusiones de los aceros limpios con bajo contenido de azufre. Por lo tanto, un método de clasificación desarrollado en torno a la morfología de inclusiones ordinaria puede informar de un contenido aparente elevado de inclusiones sin distinguir entre una ingeniería intencionada de sulfuros y una contaminación perjudicial por óxidos.

Los aceros de alta calidad para rodamientos presentan otro límite. El rendimiento de los rodamientos puede depender en gran medida de inclusiones de óxido raras y muy grandes, no simplemente de la población media del campo. Las clasificaciones convencionales mediante diagramas pueden no distinguir los aceros para rodamientos muy limpios, porque el método toma muestras de áreas limitadas y comprime distribuciones de tamaño diferentes en clasificaciones ordinales similares. Un estudio JIS sometido a revisión por pares informó de esta limitación y analizó el tamaño máximo de inclusión mediante el parámetro de raíz cuadrada del área, √area, combinado con estadísticas de valores extremos.

ASTM E45-25 proporciona por sí misma cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinar y notificar el contenido de inclusiones en acero trabajado. Sus diagramas de referencia complementarios identifican los tipos A-sulfuro, B-alúmina, C-silicato y D-óxido globular, utilizando series ligera y pesada a 100× sobre un campo de aproximadamente 0,50 mm². Estas designaciones no son intercambiables con Tipo A, Tipo B y Tipo C de JIS, pese a compartir las mismas letras.

La regla práctica es sencilla: no convierta las clasificaciones basándose únicamente en la letra, el número o una supuesta jerarquía de limpieza. Compruebe primero la calidad del acero, la población de inclusiones, el historial de reducción, la orientación de la probeta, el área inspeccionada, el aumento y las cláusulas de exclusión. Cuando la cuestión se refiera a la composición química, utilice SEM/EDS; cuando se refiera al oxígeno total, mida el oxígeno total; cuando se refiera a la partícula dañina de mayor tamaño, utilice un método adecuado de valores extremos o de √area. Cada método responde a una pregunta diferente.

Preparación de probetas, microscopía y rigor en la elaboración de informes

Dirección del muestreo y preparación metalográfica

Un resultado sobre inclusiones comienza con la probeta, no con el microscopio. El plan de muestreo debe indicar si la sección es longitudinal, transversal o está tomada en otro plano definido, porque el proceso de conformado modifica tanto la forma como el espaciamiento de las inclusiones. Un sulfuro laminado puede aparecer como una banda larga en una sección longitudinal, pero como una partícula corta, o casi como un punto, en una sección transversal. Ambas observaciones describen la misma característica tridimensional desde direcciones diferentes.

La forma del producto también es importante. ASTM E45-25 aborda el contenido de inclusiones en acero trabajado y proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinarlo y comunicarlo. ISO 4967:2026 especifica un método micrográfico para productos laminados o forjados con una relación de reducción de al menos 3. Un resultado obtenido de una barra sometida a una reducción intensa no debe presentarse como si representara un producto colado, un material forjado por pulvimetalurgia o una forma de acero no especificada. La ubicación del muestreo —superficie, cuarto del espesor, centro u otra posición indicada— debe acompañar al resultado, ya que las inclusiones pueden segregarse o concentrarse en regiones determinadas.

Antes de la preparación, debe identificarse la cara de corte con respecto a la dirección principal de conformado. El corte puede embadurnar constituyentes blandos, arrancar partículas o introducir rayas que se asemejen a inclusiones alargadas. El desbaste y el pulido deben producir una superficie plana y limpia, con las rayas y la deformación eliminadas en un grado suficiente para el método de examen seleccionado. Un relieve excesivo alrededor de óxidos duros puede distorsionar las dimensiones aparentes; los daños de pulido pueden romper o desalojar inclusiones; y los residuos de paños, abrasivos, compuestos de montaje o manipulación pueden confundirse con materia extraña. Por tanto, la limpieza entre las distintas etapas de preparación y la protección de la superficie acabada forman parte del control de la medición, incluso cuando una norma no prescribe una única secuencia universal de preparación.

El ataque químico requiere una precaución similar. Si el objetivo es valorar las inclusiones, el informe debe indicar si la superficie se examinó sin atacar o después de aplicar un reactivo especificado, porque el contraste de la matriz y el límite aparente de una inclusión pueden cambiar. Una sección pulida que sea técnicamente legible, pero esté contaminada o muy rayada, no se corrige aumentando el aumento del microscopio. La calidad de la preparación establece el límite.

Campos bidimensionales y morfología de las inclusiones

Un campo metalográfico es una muestra bidimensional de una población tridimensional. Por sí solo, no puede establecer el volumen real, la longitud máxima ni la distribución espacial de todas las inclusiones del producto. Por ello, la selección de los campos afecta al resultado. Examinar únicamente regiones visualmente limpias puede subestimar las inclusiones dispersas; seleccionar deliberadamente el campo más sucio puede sobrestimar la limpieza ordinaria, aunque quizá responda a una pregunta distinta sobre la ubicación más desfavorable. El método, el plan de muestreo y la regla de selección de campos deben determinar qué práctica es adecuada.[2][2] ASTM E45 Adjunct Reference Charts for Inclusion Rating. ASTM International. ASTM International adjunct, 2025.

El aumento y el área del campo no son intercambiables. Las cartas de referencia complementarias de ASTM E45 utilizan un aumento de 100× y un área de campo de la probeta de aproximadamente 0,50 mm². Identifican categorías de las cartas según la morfología: sulfuro tipo A, alúmina tipo B, silicato tipo C y óxido globular tipo D, con imágenes de series delgadas y gruesas para la valoración. Estas denominaciones describen el aspecto y la morfología observados mediante el método; no son análisis químicos directos. Una inclusión que parezca una partícula de tipo B no queda identificada químicamente como alúmina simplemente porque la carta denomine esa categoría «B-alúmina».

La forma, la continuidad, la deformación y la dispersión aportan información metalúrgica. JIS G 0555:2020 utiliza el tipo A para inclusiones formadas por deformación viscosa durante el conformado, el tipo B para inclusiones granulares y discontinuas, y el tipo C para inclusiones distribuidas irregularmente sin deformación viscosa. Estas categorías no deben convertirse implícitamente en grados ASTM E45 A, B, C o D. Las designaciones pertenecen a sistemas de clasificación diferentes.

La comparación con cartas es útil cuando coinciden el tamaño del campo, el aumento, la orientación de la probeta y el procedimiento de valoración con la norma seleccionada. El análisis de imágenes responde a una pregunta diferente. La aplicación de umbrales puede medir la fracción de área, el número de partículas, la longitud, la anchura, la relación de aspecto o la distribución de tamaños en un área mayor, pero sus resultados dependen de la iluminación, el enfoque, los umbrales de segmentación, la calibración y las reglas aplicadas a las partículas en contacto. El informe debe conservar esas decisiones. La microscopía electrónica de barrido automatizada con análisis de rayos X, desarrollada en el marco del proyecto ASCAT patrocinado por el DOE, añade información sobre la composición a las mediciones del tamaño y la distribución de inclusiones individuales. El oxígeno total proporciona un indicador global relacionado con el oxígeno, no un mapa de la morfología o la ubicación de las inclusiones. El análisis de valores extremos, incluido el enfoque de √area tratado en trabajos JIS sometidos a revisión por pares y abordado por ASTM E2283-08(2019), se centra en partículas inusualmente grandes, no en un campo medio de una carta.

Qué debe identificar un informe defendible

Un informe defendible cita la norma completa, incluida la edición o el año: por ejemplo, ASTM E45-25, ISO 4967:2026, DIN EN 10247:2017 o JIS G 0555:2020. Identifica la forma del producto y, cuando procede, la condición de reducción; ISO 4967:2026 se aplica a productos laminados o forjados con una relación de reducción de al menos 3. El documento también registra la identificación de la colada o del lote, la ubicación del muestreo, la orientación de la sección con respecto a la laminación o la forja y si la superficie fue atacada químicamente.

El sistema de valoración debe ser explícito. Deben indicarse las categorías utilizadas, como ASTM E45 A, B, C y D con series delgadas o gruesas, o JIS G 0555 Tipo A, Tipo B y Tipo C. Deben especificarse el aumento, el protocolo de la carta o del análisis de imágenes, el tamaño del campo cuando esté indicado, el número o el área de los campos examinados y la regla utilizada para seleccionarlos. Si se examinaron varias probetas u orientaciones, deben comunicarse por separado en lugar de condensarlas en una única cifra sin explicación.

La caracterización química requiere su propia descripción. Un informe que utilice SEM/EDS debe identificar dicho método e indicar si los resultados son cualitativos o cuantitativos; un resultado de oxígeno total debe identificar el método analítico y la base de la probeta. Si se utilizó análisis de imágenes, deben registrarse la calibración, los criterios de segmentación, la definición del tamaño de partícula, el tratamiento de las partículas en contacto y el área analizada. Un resultado de inclusión máxima debe indicar si el tamaño se comunica como longitud, diámetro equivalente o √area, y si se aplicó un procedimiento de valores extremos.

Sin estos detalles, «acero limpio» es un resultado incompleto. La cifra puede ser reproducible dentro de un laboratorio, pero seguir siendo incomparable con una valoración mediante cartas, un valor de oxígeno total o una estimación de la partícula máxima obtenida conforme a otra norma.

Por qué las clasificaciones convencionales pueden pasar por alto la inclusión más grande y más rara

Una clasificación de limpieza del acero no es una afirmación directa de que una colada contenga, por ejemplo, inclusiones de «grado 1» y, por tanto, tenga un tamaño máximo de defecto conocido. Es el resultado de aplicar un método de observación definido a un área definida de una probeta. Si se cambian el aumento, el área inspeccionada, la clase de inclusión, la regla de notificación o la ubicación del muestreo, la limpieza notificada puede cambiar sin que cambie el acero en sí.

Esto es especialmente importante en los aceros para rodamientos, donde el daño por fatiga puede comenzar en una inclusión inusualmente grande, en lugar de hacerlo en la población media de partículas. Las inclusiones no metálicas son partículas insolubles formadas durante la fabricación o la colada del acero y atrapadas durante la solidificación. Su composición, tamaño, número, morfología, distribución y ubicación influyen en su efecto. El oxígeno total puede indicar la carga global de óxidos, mientras que el análisis óptico automatizado o la microscopía electrónica de barrido (SEM/EDS) pueden describir partículas individuales; ninguno de estos resultados es intercambiable con una clasificación mediante gráficos.

Apariencia media frente al tamaño extremo de las inclusiones

Las clasificaciones microscópicas convencionales describen bien el aspecto de un campo inspeccionado típico. Son menos eficaces para responder a una pregunta diferente: ¿cuál es la inclusión más grande que probablemente aparezca en todo el volumen del producto?

ASTM E45-25 proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinar y notificar el contenido de inclusiones en acero trabajado. Sus gráficos de referencia microscópicos identifican los tipos A-sulfuro, B-alúmina, C-silicato y D-óxido globular. Con un aumento de 100×, los gráficos utilizan imágenes de las series fina y gruesa sobre un área de campo de la probeta de aproximadamente 0,50 mm². Este procedimiento crea una comparación reproducible, pero también limita la observación a un área pequeña de muestreo y a las categorías visuales definidas por el método.

La misma limitación aparece en JIS G 0555:2020, aunque sus categorías están organizadas de forma diferente. El tipo A abarca las inclusiones formadas por deformación viscosa durante el trabajado; el tipo B, las inclusiones granulares y discontinuas; y el tipo C, las inclusiones dispersas irregularmente sin deformación viscosa. Se trata de clases de morfología y distribución, no de identificaciones químicas completas. Una clasificación de tipo B no demuestra por sí sola que cada partícula sea alúmina, del mismo modo que una clasificación ASTM D no establece un único compuesto de óxido mediante un ensayo químico.

Las clasificaciones convencionales de ASTM y JIS pueden no distinguir los aceros para rodamientos muy limpios que difieren en sus inclusiones de mayor tamaño. Limited evidence

El estudio revisado por pares que examinó las clasificaciones de limpieza JIS para aceros para rodamientos muy limpios mostró por qué esta distinción es importante. Los resultados convencionales ASTM y JIS podían no diferenciar aceros que se distinguían por el tamaño de sus inclusiones más grandes, incluso cuando ambos parecían excepcionalmente limpios según los procedimientos rutinarios de clasificación. Un recuento medio bajo o un aspecto favorable en los gráficos puede coexistir con una partícula rara de gran importancia por sus consecuencias. Si los campos inspeccionados no contienen esa partícula, la clasificación registra el aspecto ordinario, no la cola extrema de la distribución de tamaños.

Este es un problema de muestreo, no necesariamente un defecto del método de los gráficos. Una clasificación mediante gráficos pregunta cuánto contenido de inclusiones es visible en un campo y una categoría prescritos. No promete estimar la partícula máxima en un aro de rodamiento, una barra o una gran colada de producción. La probabilidad de encontrar una inclusión rara aumenta con el área y el volumen inspeccionados. Un ensayo que examina unos pocos milímetros cuadrados no puede proporcionar la misma información que otro que represente estadísticamente un gran volumen de acero.

El concepto de √area

√área√área La raíz cuadrada del área proyectada bidimensional de una inclusión en una sección pulida, utilizada como parámetro práctico de tamaño en el análisis de inclusiones de valores extremos y sensibles a la fatiga.

Para la evaluación de inclusiones extremas, el tamaño máximo de inclusión suele expresarse como √area, escrito como la raíz cuadrada del área proyectada de la inclusión. Si una inclusión ocupa un área transversal pulida $A$, su parámetro de tamaño es

$$\sqrt{\text{area}}=\sqrt{A}.$$

Si $A$ se mide en micrómetros cuadrados, √area se expresa en micrómetros. Por tanto, una inclusión aproximadamente circular con un área proyectada de 400 µm² tiene √area = 20 µm. El parámetro no afirma que la inclusión sea una esfera ni que se haya medido su volumen tridimensional real. Es un descriptor bidimensional práctico del defecto que presenta la sección pulida.

Esta medida adquirió importancia en el análisis de la fatiga sensible a las inclusiones porque el inicio de una grieta depende de algo más que del recuento de inclusiones. Un óxido grande, duro y débilmente adherido puede crear una concentración local de tensiones intensa, especialmente cerca de la superficie o en una ubicación sometida a una tensión cíclica elevada. La forma, la dureza, la incompatibilidad elástica, el estado de la matriz circundante y la posición siguen siendo importantes. √area no sustituye a estas variables; proporciona una variable de tamaño coherente para comparar partículas observadas inusualmente grandes.

El estudio JIS sobre acero para rodamientos utilizó √area máxima como variable de valores extremos, en lugar de tratarla como otro índice medio de limpieza. Este cambio en la pregunta es decisivo. En lugar de preguntar cuántas inclusiones aparecen en un campo ordinario, el analista pregunta cómo se comportan los valores observados más grandes a medida que aumenta el área inspeccionada y qué tamaño máximo puede esperarse con un nivel de riesgo especificado.

Por tanto, un acero puede tener pocas inclusiones en conjunto y, aun así, requerir atención porque su valor máximo de √area es elevado. A la inversa, un acero con más sulfuros pequeños puede recibir una clasificación menos favorable en un recuento rutinario y, sin embargo, presentar un menor riesgo de fatiga que un acero que contenga un único aglomerado grande de aluminato de calcio o alúmina. La química sigue siendo importante: SEM/EDS puede distinguir la alúmina, los aluminatos de calcio, los silicatos, los sulfuros y las inclusiones complejas de óxidos que un gráfico óptico agrupa únicamente por su apariencia.

ASTM E2283 y el análisis de valores extremos

ASTM E2283-08(2019) aborda el análisis de valores extremos de las inclusiones no metálicas en el acero. Pertenece a la jurisdicción del Subcomité E04.09 de ASTM, que también abarca ASTM E45-25. Por tanto, ambas normas se sitúan dentro de la misma área técnica de ASTM, pero responden a preguntas de medición diferentes. ASTM E45 proporciona métodos establecidos para determinar y notificar el contenido de inclusiones; ASTM E2283 aborda el tratamiento estadístico de las inclusiones grandes y raras.

El análisis de valores extremos no revela mágicamente una partícula no observada. Estima la distribución de los máximos a partir de observaciones medidas, por lo que el resultado depende de la preparación de la probeta, el área inspeccionada, el plan de muestreo, el umbral de detección y de que las observaciones sean independientes y representativas. Una sección longitudinal pulida puede mostrar las inclusiones alargadas de forma diferente a una sección transversal. Las partículas cercanas a la superficie pueden ser más perjudiciales que las partículas situadas a mayor profundidad en la sección, mientras que un aglomerado grande puede contarse como una sola característica o como varias, según la regla de análisis de imágenes.

Por este motivo, √area y ASTM E2283 no sustituyen a todas las mediciones de limpieza. Las clasificaciones mediante gráficos siguen siendo útiles para la comparación morfológica rutinaria. El análisis automatizado de imágenes puede cuantificar el número, la longitud, el área y la distribución. SEM/EDS puede identificar la composición. El análisis del oxígeno total puede realizar un seguimiento del nivel de oxígeno en el volumen total. ASTM E2283 añade una forma de estimar la importancia de las observaciones más grandes y más raras.

La pregunta práctica debe establecerse antes del ensayo: ¿el objetivo es comparar el contenido medio de inclusiones, identificar la química de las inclusiones, verificar una tendencia de producción o estimar el defecto máximo relevante para la fatiga? Una clasificación convencional puede responder bien a la primera pregunta y mal a la última. Los campos de aspecto limpio son evidencia sobre esos campos. No demuestran que la inclusión más grande del acero sea pequeña.

Análisis automatizado de inclusiones: análisis de imágenes, SEM y caracterización mediante rayos X

Exploración y clasificación asistidas por ordenador

El análisis de inclusiones asistido por ordenador convierte una sección de acero pulida en una imagen medida, en lugar de una impresión visual. Una cámara o un microscopio explora un área definida, separa las partículas de la matriz de acero mediante el contraste y registra la longitud, la anchura, el área, la relación de aspecto, la orientación y la posición de cada característica detectada. A continuación, el software puede clasificar las partículas por su forma o mediante reglas derivadas de una norma de referencia. Este método permite obtener mediciones más reproducibles que pedir a un operador que compare un campo con una tabla impresa, especialmente cuando las inclusiones son numerosas, pequeñas o están ampliamente distribuidas.

La automatización no genera un valor universal de limpieza. ASTM E45-25 proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinar y notificar el contenido de inclusiones en acero trabajado, y cada método responde a preguntas diferentes. Sus tablas microscópicas de referencia utilizan las categorías A-sulfuro, B-alúmina, C-silicato y D-óxido globular, con series delgadas y pesadas evaluadas a 100× en un campo de probeta de aproximadamente 0,50 mm². Estas designaciones son principalmente clases morfológicas de notificación, no identificaciones químicas directas. Una partícula clasificada como inclusión de tipo B presenta una forma y una disposición compatibles con esa clase; la clasificación no demuestra que todas las partículas sean alúmina químicamente pura.

El análisis de imágenes puede reproducir este tipo de mediciones basadas en tablas, pero también puede informar de cantidades que una tabla oculta. Puede contar miles de partículas, calcular la distribución de tamaños, cartografiar sus posiciones a lo largo de una sección y distinguir vetas alargadas de sulfuros de óxidos aproximadamente globulares. ISO 4967:2026 permite utilizar tablas estándar de referencia o análisis de imágenes para productos de acero laminados o forjados con una relación de reducción de al menos 3. DIN EN 10247:2017 especifica un examen micrográfico europeo relacionado mediante imágenes estándar, mientras que JIS G 0555:2020 asigna los tipos A, B y C según la deformación, la continuidad y la dispersión, y no según la composición química.

El resultado sigue dependiendo de las decisiones de procesamiento de imágenes. Un umbral que detecte un débil halo de óxido también puede incluir rayas de pulido. Un umbral demasiado alto puede descartar inclusiones pequeñas. El aumento, la iluminación, el ataque químico, el enfoque, las reglas de segmentación, el área mínima de partícula y el tratamiento de las partículas en contacto modifican la población notificada. Es necesario calibrar el sistema con un micrómetro de platina y probetas de control; la concordancia entre dos paquetes de software no demuestra que ninguno de ellos haya identificado todas las inclusiones.

SEM con análisis de rayos X

La microscopía electrónica de barrido añade sensibilidad química a la geometría obtenida mediante imágenes ópticas. En el modo de electrones retrodispersados, las fases con un número atómico medio más elevado suelen aparecer más brillantes que el acero, mientras que la obtención de imágenes con electrones secundarios resalta la forma superficial. A continuación, un detector de rayos X de dispersión de energía puede recoger los rayos X característicos de una partícula seleccionada. El espectro resultante puede indicar manganeso y azufre en un sulfuro de manganeso, aluminio y oxígeno en una partícula rica en alúmina, calcio y oxígeno en un aluminato de calcio, o titanio y nitrógeno en un nitruro de titanio. El análisis también puede revelar partículas mixtas o estratificadas que tienen un aspecto similar en una micrografía óptica.

El proyecto ASCAT, patrocinado por el DOE, es un ejemplo concreto de este enfoque. ASCAT desarrolló un sistema de microscopía electrónica de barrido controlado por ordenador, con análisis de rayos X, para caracterizar inclusiones individuales y relacionar su tamaño, composición y distribución con la limpieza general del acero. Esta distinción es importante. Una clasificación basada únicamente en la morfología registra el aspecto de una inclusión después del trabajo mecánico y el pulido; la caracterización al estilo de ASCAT pregunta qué contiene cada partícula, cuál es su tamaño y dónde aparecen las partículas con esa composición química.

El SEM/EDS no es un análisis químico perfecto. El volumen de interacción puede extenderse por debajo de una inclusión pequeña hasta la matriz de acero, de modo que el análisis de una partícula de solo unos pocos micrómetros de diámetro puede contener hierro procedente del material circundante. La contaminación superficial, la rugosidad, la geometría del detector, la tensión de aceleración, la selección de patrones y las correcciones de matriz afectan a los resultados cuantitativos. Los elementos ligeros pueden ser difíciles de medir con precisión, y un espectro de EDS normalmente respalda una clase composicional más que una fórmula estequiométrica exacta. La confirmación de oxígeno, carbono o nitrógeno puede requerir patrones adecuados o métodos complementarios, como la espectroscopia de dispersión de longitudes de onda.

El análisis del oxígeno total mide una cantidad completamente diferente. Estima el oxígeno total retenido en una muestra de acero, incluido el oxígeno presente en inclusiones de óxido y, dependiendo del procedimiento y del estado de la muestra, el oxígeno disuelto u otras contribuciones asociadas al oxígeno. No identifica cada inclusión, no establece su morfología, no localiza su posición a lo largo de la sección ni revela si el oxígeno está concentrado en unos pocos grupos grandes de alúmina. Por el contrario, una exploración automatizada de imágenes puede pasar por alto inclusiones inferiores a su límite de detección y, aun así, describir detalladamente la población visible. Por tanto, el oxígeno total y las imágenes de inclusiones se complementan, en lugar de sustituirse.

Relación entre las inclusiones individuales y la población de acero

Una partícula medida no es automáticamente representativa de la colada, la hebra, la palanquilla o la barra acabada. Las inclusiones se segregan durante la solidificación, se alinean durante el laminado y pueden agruparse cerca de la línea central, en la región de un cuarto del espesor, en la superficie o en un plano de muestreo determinado. La ubicación puede controlar el riesgo de fallo incluso cuando el recuento medio es bajo. ASTM B796 señala lo mismo en el caso de polvos ferrosos destinados a la forja pulvimetalúrgica: la composición, el tamaño, la distribución y la ubicación de las inclusiones influyen considerablemente en el material con una densidad casi completa.

Un estudio automatizado sólido define el plan de muestreo antes de la exploración. Especifica la orientación del producto, la ubicación de la sección, el área pulida, el aumento, el límite de detección, el número de campos y si se incluyen las partículas que intersectan un borde. También registra la distribución completa, en lugar de limitarse a un promedio. Un acero con muchas inclusiones pequeñas puede comportarse de manera diferente de otro que contenga unas pocas partículas grandes con la misma área total de inclusiones.

Los métodos de valores extremos abordan esta diferencia. El Subcomité E04.09 de ASTM incluye ASTM E2283-08(2019), relativa al análisis de valores extremos de inclusiones no metálicas en acero, junto con ASTM E45-25. Un estudio revisado por pares sobre JIS informó de que las clasificaciones convencionales de ASTM y JIS pueden no distinguir entre aceros para rodamientos muy limpios, en los que la inclusión más grande puede ser más importante que el promedio del campo. El tamaño máximo de inclusión, expresado como √área, puede evaluarse mediante estadística de valores extremos, relacionando las partículas observadas con una cola superior estimada, en lugar de suponer que una exploración limitada ha encontrado el defecto más grande posible.

La automatización mejora la consistencia y el volumen de datos. No elimina el error de muestreo, las decisiones sobre los umbrales, los requisitos de calibración ni la necesidad de interpretar qué significa una población notificada para el producto y su mecanismo de fallo. Por tanto, el resultado útil no es un único grado de acero «limpio», sino una medición documentada de partículas especificadas mediante un método especificado.

De los Datos de Limpieza a la Interpretación de Ingeniería

Un resultado de limpieza no es una calificación universal asignada a una colada de acero. Es una observación producida mediante una probeta definida, un método de preparación, un área examinada, un aumento, un sistema de clasificación y una regla de presentación de resultados determinados. ASTM E45-25, por ejemplo, proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinar y presentar el contenido de inclusiones en acero trabajado. Estos métodos no responden exactamente a la misma pregunta. Una clasificación mediante patrones puede describir el campo más severo observado bajo una comparación prescrita, mientras que el análisis automatizado de imágenes puede medir muchas más partículas e informar sobre sus dimensiones y frecuencia espacial.

Por lo tanto, la interpretación de ingeniería debe relacionar la población medida con el mecanismo de fallo. Un acero con menos inclusiones no es automáticamente más seguro en todas las aplicaciones si las partículas restantes son más grandes, más angulares, más frágiles o están concentradas en una región crítica. A la inversa, un número mayor de inclusiones pequeñas y redondeadas puede tener un efecto diferente al de un número menor de agrupaciones alargadas de alúmina. Un solo número no puede conservar toda esa información.

Composición, tamaño, distribución y ubicación como variables independientes

La composición de las inclusiones controla propiedades como la dureza, la resistencia a la fractura, la deformabilidad y la adhesión interfacial con la matriz de acero. El sulfuro de manganeso puede deformarse durante el laminado, produciendo una población alargada de Tipo A conforme a JIS G 0555:2020. Las partículas de alúmina son generalmente duras y angulares; los silicatos pueden deformarse o fragmentarse durante el trabajado; los óxidos globulares presentan una respuesta de forma diferente. Las categorías A, B, C y D de los patrones de ASTM E45 son clases morfológicas de presentación de resultados, no ensayos químicos directos. Sus patrones de referencia identifican los tipos A-sulfuro, B-alúmina, C-silicato y D-óxido globular, con series fina y gruesa evaluadas a 100× sobre un campo de aproximadamente 0,50 mm².

El tamaño es importante porque la concentración de tensiones aumenta a medida que una inclusión se vuelve más grande en relación con la microestructura circundante y la sección sometida a carga. La partícula más grande puede dominar el comportamiento a fatiga incluso cuando el campo promedio parece limpio. Un diámetro promedio o un recuento medio de inclusiones oculta la cola de la distribución de tamaños: la pequeña fracción que contiene el defecto crítico. ASTM E2283-08(2019), bajo el Subcomité ASTM E04.09, aborda por este motivo el análisis de valores extremos. En los aceros para rodamientos, el tamaño máximo de inclusión suele expresarse como √area, la raíz cuadrada del área proyectada de la inclusión, y se evalúa estadísticamente en lugar de inferirse a partir de un campo promedio convencional.

La distribución es, nuevamente, una variable independiente. Las partículas pueden estar dispersas uniformemente, alineadas en bandas de laminación, agrupadas en conglomerados o concentradas cerca de una zona de segregación. Dos coladas con la misma área total de inclusiones pueden presentar riesgos diferentes de iniciación de grietas si una contiene partículas aisladas y la otra contiene filamentos o conglomerados. JIS G 0555:2020 distingue las inclusiones de Tipo A, formadas por deformación viscosa durante el trabajado; las inclusiones granulares y discontinuas de Tipo B; y las inclusiones de Tipo C, dispersas irregularmente sin deformación viscosa. Estas distinciones describen el comportamiento espacial y de deformación, no simplemente la cantidad de partículas.

La ubicación determina si una partícula está expuesta a un campo de tensiones perjudicial. Una inclusión próxima a la región de máximo esfuerzo cortante, a una zona de contacto de la pista de rodadura, a una superficie mecanizada o a un área afectada por la soldadura puede ser más importante que una partícula igual situada en profundidad, dentro de un volumen sometido a bajas tensiones. Por lo tanto, la ubicación del muestreo debe representar la geometría del producto y la dirección del proceso. El oxígeno total puede indicar la carga global de óxidos, pero no identifica qué partícula es la más grande, dónde se encuentra ni si se trata de una agrupación de alúmina o de un óxido redondeado. SEM/EDS, el análisis automatizado de inclusiones y el examen metalográfico proporcionan partes diferentes de esa respuesta.

Acero para rodamientos y aplicaciones sensibles a la fatiga

El acero para rodamientos ilustra por qué la limpieza no puede reducirse a una única clasificación. La fatiga por contacto de rodadura somete repetidamente un pequeño volumen subsuperficial a elevados esfuerzos cíclicos de corte y compresión. Una inclusión dura y angular o un conglomerado puede iniciar una grieta, mientras que una inclusión más blanda puede deformarse y producir un campo de tensiones diferente. La comparación pertinente no es simplemente «la colada A tiene menos inclusiones que la colada B». La cuestión es si ambas coladas presentan una química, un √area máximo, una frecuencia de conglomerados, una orientación y una confianza de muestreo comparables en el material sometido a mayores tensiones.

Las clasificaciones convencionales de ASTM E45 y JIS pueden no distinguir entre aceros para rodamientos muy limpios, porque las clases de los patrones y los campos examinados quizá no resuelvan la rara partícula extrema que controla la vida útil. Por ello, el estudio de JIS revisado por pares sobre la limpieza del acero para rodamientos consideró el tamaño máximo de inclusión mediante estadística de valores extremos. Este enfoque estima la inclusión probablemente más grande en un volumen especificado a partir de una población medida; no pretende que una pequeña sección pulida haya observado todos los defectos posibles.

Las afirmaciones relativas a la aplicación deben seguir siendo condicionales. Si los fallos se originan en partículas grandes de óxido, la determinación del tamaño mediante valores extremos y la caracterización por SEM/EDS pueden ser más informativas que el oxígeno total. Si los sulfuros alargados controlan la ductilidad anisotrópica o la maquinabilidad, la orientación y la clase de deformación merecen mayor ponderación. Si predomina la fatiga iniciada en la superficie, son esenciales el muestreo próximo a la superficie y la inspección específica de la ubicación. El método debe responder al mecanismo sospechado.

Implicaciones para la forja de polvos conforme a ASTM B796

ASTM B796 aborda las inclusiones no metálicas en polvos ferrosos destinados a la forja de polvos, donde la compactación, la sinterización y la forja producen un material de densidad casi completa. Su punto central desde la perspectiva de ingeniería es directo: la composición, el tamaño, la distribución y la ubicación de las inclusiones influyen notablemente en el material resultante. Una inclusión en un polvo no equivale automáticamente a una inclusión en acero fundido o trabajado. Puede encontrarse dentro de una partícula individual de polvo, en el límite entre partículas o en una región alterada durante la sinterización y la forja.

La composición influye en si la partícula se deforma, se fragmenta, reacciona o permanece como una discontinuidad frágil durante la densificación. El tamaño influye en la escala del poro o de la grieta remanente después de la forja. La distribución determina si los defectos están aislados o conectados formando una cadena perjudicial, mientras que la ubicación determina su proximidad a la porosidad residual, a los límites previos entre partículas y al campo de tensiones de tracción o de fatiga del componente final. La densidad casi completa reduce la porosidad, pero no elimina un óxido refractario grande ni una agrupación concentrada de inclusiones.

Por lo tanto, ASTM B796 debe interpretarse como una advertencia contra la transferencia directa de una clasificación mediante patrones para acero trabajado al material forjado a partir de polvos. Es necesario relacionar la población de partículas medida con el historial de procesamiento de la pieza terminada. Una evaluación adecuada puede combinar la observación metalográfica con el análisis de imágenes y la identificación química, y posteriormente examinar si las inclusiones detectadas coinciden con los orígenes de fractura o con daños por fatiga. El resultado es una interpretación de ingeniería, no una puntuación universal de limpieza.

Cómo comparar resultados entre normas sin crear equivalencias falsas

Una clasificación de limpieza es una observación producida por un ensayo definido, no un grado universal del material. Dos laboratorios pueden examinar acero de la misma colada y comunicar resultados diferentes sin que ninguno de ellos sea incorrecto. La diferencia puede deberse a la serie de gráficos, el plano de la probeta, el área inspeccionada, el aumento, las definiciones de las inclusiones o la forma de tratar una partícula grande pero poco frecuente.

ASTM E45-25 ilustra este aspecto. Proporciona cuatro métodos macroscópicos y cinco métodos microscópicos para determinar y comunicar el contenido de inclusiones en acero trabajado (ASTM International, 2025). Su método microscópico mediante gráficos asigna categorías morfológicas —A, B, C y D— a las apariencias de sulfuro, alúmina, silicato y óxido globular. Esas letras no son identificaciones químicas directas. Una clasificación “A” no demuestra que cada partícula sea sulfuro de manganeso, del mismo modo que una clasificación “D” no establece una composición química de óxido concreta sin confirmación analítica.

Preguntas que deben plantearse antes de comparar clasificaciones

Antes de colocar dos valores comunicados en la misma tabla, registre lo siguiente:

• Norma y edición: ¿Se obtuvo el resultado conforme a ASTM E45-25, ISO 4967:2026, DIN EN 10247:2017, JIS G 0555:2020, SAE J422:201801 u otro documento? Los cambios de edición pueden modificar las definiciones y el procedimiento.
• Forma del producto e historial de reducción: ¿El material fue laminado, forjado, fabricado en forma de barra, de chapa, pulviforjado o fundido? ISO 4967:2026 se aplica a productos laminados o forjados con una relación de reducción de al menos 3. Un producto fundido o ligeramente trabajado no debe tratarse como si cumpliera esa base de muestreo.
• Orientación de la probeta: ¿La sección era longitudinal, transversal o en la dirección del espesor? El trabajo de conformado alarga muchas inclusiones, por lo que el mismo acero puede mostrar longitudes y distribuciones diferentes en distintos planos.
• Aumento y área del campo: Los gráficos de referencia de ASTM E45 utilizan un aumento de 100× y un área de campo de la probeta de aproximadamente 0,50 mm². Un resultado basado en otro aumento o en otra área inspeccionada no es automáticamente equivalente.
• Serie de clasificación: ¿Estaban disponibles tanto la serie de inclusiones finas como la de inclusiones gruesas, o solo se comunicó una de ellas? Una observación de la serie de inclusiones gruesas representa un umbral de población diferente del de una observación de la serie de inclusiones finas.
• Definiciones de las categorías: ASTM E45 utiliza tipos de gráficos A-sulfuro, B-alúmina, C-silicato y D-óxido globular. En cambio, JIS G 0555:2020 define el Tipo A como inclusiones formadas por deformación viscosa durante el trabajo, el Tipo B como inclusiones granulares y discontinuas, y el Tipo C como inclusiones dispersas irregularmente sin deformación viscosa. Las letras coincidentes no tienen significados coincidentes.
• Configuración del análisis de imágenes: Para los trabajos automatizados, registre la aplicación de umbrales, las reglas de segmentación, el tamaño mínimo detectable, la definición del diámetro equivalente o del área, el tratamiento de las partículas en contacto y si se excluyeron los poros o las rayaduras.
• Medición de la composición química: ¿Se midió la composición de las inclusiones mediante SEM/EDS, o el resultado se basó únicamente en la morfología observada con luz reflejada? El oxígeno total es un indicador global, no un recuento ni una identificación de inclusiones individuales.

La ubicación también es importante. Una población dispersa de óxidos pequeños y un cúmulo de inclusiones situado cerca de una superficie crítica para la fatiga pueden producir consecuencias de ingeniería diferentes incluso cuando su recuento medio sea similar. ASTM B796:2020 plantea el mismo aspecto general para los polvos ferrosos destinados al pulviforjado, al identificar la composición, el tamaño, la distribución y la ubicación como influencias importantes en el material de densidad casi total.

Cuándo las clasificaciones de los gráficos no son transferibles numéricamente

ASTM E45, ISO 4967, DIN EN 10247, JIS G 0555 y SAE J422 deben tratarse como métodos definidos, no como tablas de conversión. ISO 4967:2026 especifica un procedimiento micrográfico que utiliza gráficos de referencia o análisis de imágenes; DIN EN 10247:2017 es la norma alemana y europea para el examen micrográfico mediante imágenes normalizadas. Su relación no significa que una clasificación ISO de 1,0 pueda convertirse aritméticamente en una clasificación DIN, ASTM o JIS.

SAE J422:201801 define una práctica microscópica para la determinación cuantitativa de la limpieza, pero sus microfotografías no están destinadas, en general, a calidades resulfuradas ni a aceros de calidad para rodamientos con alto contenido de carbono que se clasifican normalmente utilizando ASTM E45. Esa limitación por sí sola impide establecer una regla de conversión universal.

Los sistemas de gráficos también comprimen la información. Destacan si el campo observado se parece a una imagen de referencia, mientras que el análisis automatizado puede medir el recuento de partículas, el área, el tamaño equivalente, la relación de aspecto y la posición espacial. El proyecto ASCAT demostró el valor de la microscopía electrónica de barrido controlada por ordenador con análisis de rayos X al relacionar el tamaño y la composición de inclusiones individuales con su distribución. Se trata de mediciones diferentes, no de versiones intercambiables de una misma puntuación.

Los aceros para rodamientos de gran limpieza ponen de manifiesto el problema. Un estudio JIS revisado por pares comunicó que las clasificaciones convencionales de ASTM y JIS pueden no distinguir estos materiales porque los campos inspeccionados contienen pocas inclusiones visibles. En esa situación, el tamaño máximo de inclusión expresado como √area y evaluado mediante estadística de valores extremos puede ser más informativo que una clasificación media de los gráficos. ASTM E2283-08(2019), incluida por el Subcomité E04.09 de ASTM junto con ASTM E45-25, aborda este tipo de análisis de valores extremos. Una estimación del valor máximo no sustituye a una clasificación de los gráficos; responde a la pregunta: «¿Qué tamaño podría tener la inclusión más grande en un volumen mayor de material?».

Plantilla para comunicar datos de limpieza del acero

Un informe defendible debe conservar el método antes de presentar el valor:

Material: calidad, colada, forma del producto, tamaño de la sección e historial de reducción. Método: designación y edición de la norma; método de preparación; orientación de la probeta; aumento; área del campo o área escaneada; número y selección de campos. Clasificación: serie de gráficos o de análisis de imágenes; definiciones de las categorías; clasificación observada por categoría, incluida la designación de inclusiones finas/gruesas cuando corresponda. Composición química: indicación de si SEM/EDS u otro método identificó la composición de las inclusiones; comunique fases como MnS, alúmina, aluminato de calcio o silicato únicamente cuando hayan sido medidas. Tamaño y distribución: recuento, fracción de área, métrica de tamaño, relación de aspecto, agrupamiento y ubicación. Valor extremo: tamaño máximo observado, definición de √area, método de confianza y volumen o área muestreados. Interpretación: indique expresamente que el resultado depende del método y no lo convierta a otra norma sin un estudio de correlación validado.

Este formato mantiene separada una clasificación observada de la composición química, la distribución de tamaños y el riesgo asociado a los valores extremos: distinciones necesarias para comparar datos sin fabricar equivalencias.

Referencias

1. [1]ASTM International. ASTM E45: Standard Practice for Determining the Inclusion Content of Steel. ASTM International standard, 2025. https://store.astm.org/standards/e45
2. [2]ASTM International. ASTM E45 Adjunct Reference Charts for Inclusion Rating. ASTM International adjunct, 2025. https://store.astm.org/adje004502a.html