CLASIFICACION DE LOS METALES FERROSOS Y NO FERROSOS

CONTENIDO

1.1. Clasificación de los aceros de acuerdo a normas ASTM.....................................4

1.2. Clasificación de los aceros de acuerdo a normas AISI/SAE...............................7

1.3. Clasificación de los aceros de acuerdo a organismos europeos (ISO, AFNOR, DIN, BS)........................................................................................................................... 9

1.4. Clasificación del aluminio y sus aleaciones.........................................................14

1.5. Clasificación del cobre y sus aleaciones................................................................15

1.6. Bibliografia..................................................................................................................... 17

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ESPECIALIZACION EN TECNOLOGIA DE LA SOLDADURA INDUSTRIAL

INGENIERIA DE LOS MATERIALES

1.1. Clasificación de los aceros de acuerdo a normas ASTMASTM = American Society for Testing Materials.El esquema general que esta norma emplea para la clasificación de los aceros es:

Y XXXDonde:

Y: Primera letra de la norma que indica el grupo de aplicación según la siguiente lista:

A productos de hierro y aceroB Productos metálicos no ferrosos.C construcción, concreto, estructuras civilesD especificaciones para químicos, aceites, pinturas, lubricantesE Métodos de ensayos.

XXX Numero arbitrario asignado secuencialmente.

Las normas en sistema métrico tienen como sufijo la letra “M”

EJEMPLOS DEL SISTEMA DE CLASIFICACION DE METALES FERROSOS ASTMASTM A 582/A 582M-95b (2000), Grade 303Se - Free-Machining Stainless Steel Bars:A describe un metal ferroso, pero no indica la sub-clasificación

(hierro fundido, acero al carbón, acero aleado, acero de herramienta o acero inoxidable)

582 Numero secuencial, sin ninguna relación con las propiedades del material.

M Indica que la norma está escrita en el sistema SI de unidades, la “M” viene de “métrico”.

95b Indica el año de adopción o la última revisión y la letra indica la revisión de la norma (tercera en este caso)

(2000) Indica el año de la ultima re-aprobaciónGrade 303 Se Indica el grado del acero y en este caso que tiene adiciones de Se

(selenio)

El término “Grado” es usado para describir la composición química.El término “Tipo” es usado para definir la práctica de desoxidación.El término “Clase” indica diferentes características, tales como resistencia, acabado de la superficie, contenido de carbono.

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ASTM A 106-02a Grade A, Grade B, Grade C – Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service

Típicamente un incremento en el alfabeto (A,B,C,…) resulta en aceros con un alto esfuerzo a la tensión o esfuerzo de cedencia, y si es un acero al carbón puro, en un incremento en el contenido de carbón.

En este caso:o Grade A: 0.25% C (max.), 48 ksi tensile strength (min)o Grade B: 0.30% C (min.), 60 ksi tensile strength (min), yo Grade C: 0.35% C, 70 ksi tensile strength (min).

ASTM A 276-03, Type 304, 316, 410 – Stainless and heat-resisting steel bars and shapes:

Los tipos 304, 316, 410 y otros están basados en el sistema de clasificación SAE para aceros inoxidables

Otro uso del término “Grado” de la ASTM se encuentra en tuberías, perfiles tubulares y en productos forjados.En la designación las letras empleadas tienen el siguiente significado:

P Indica tuberíaT Indica perfil tubularTP

Puede ser tubería o perfil tubular

F forjadoEjemplos:

ASTM A 335/A 335 M-03, Grade P22; Seamless Ferritic Alloy-Steel Pipe for High-Temperature Service.

ASTM A 213/A 213 M-03a, Grade T22; Seamless Ferritic and Austenitic Alloy-Steel Boiler, Superheater, and Heat-Exchanger Tubes.

ASTM A 312/A 312 M-03, Grade TP304; Seamless and Welded Austenitic Stainless Steel Pipes.

ASTM A 336/A 336 M-03a, Class F22 – Steel Forgings, Alloy, for pressure and High-Temperature Parts.

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CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS MÁS COMUNES, DE ACUERDO A LA ASTM

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1.2. Clasificación de los aceros de acuerdo a normas AISI/SAE

AISI es el acrónimo en inglés de American Iron and Steel Institute (Instituto americano del hierro y el acero), mientras que SAE es el acrónimo en inglés de Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros Automotores).

Este sistema de clasificación utiliza cuatro dígitos. El primer digito especifica la aleación principal, el segundo modifica al primero y los dos últimos dígitos dan la cantidad de carbono en centésimas, en algunos casos se utilizan cinco dígitos de los cuales los tres últimos dan el porcentaje de carbono contenido.

X X X X

En la tabla que sigue se muestra la clasificación AISI/SAE para varios tipos de acero.DESIGNACIÓ

NTIPO

10XX Aceros ordinarios al carbón 11XX Aceros al carbono re sulfurados de fácil maquinado 13XX Aceros con 1.75% de Mn (1.5-2%) 15XX Aceros al manganeso (1.0-1.65%) 23XX Aceros al níquel, 3.5% de Ni (3.25-3.75%) 25XX Aceros al níquel, 5% de Ni (4.75-5.25%) 31XX Aceros al níquel-Cromo, 1.25% Ni y 0.65% Cr 33XX Aceros al níquel-Cromo, 3.5% Ni y 1.60% Cr 40XX Aceros al molibdeno, 0.25% Mo. 41XX Aceros con Cr (0.4-1.2%), Mo (0.08-0.25%) 43XX Aceros al Ni-Cr-Mo (1.8%Ni, 0.65%Cr, 0.25%Mo) 44XX Molibdeno, (0.4-0.53%) 45XX Molibdeno, (0.55%) 46XX Níquel- Molibdeno, (1.8%Ni, 0.2%Mo) 47XX Níquel- Cromo- Molibdeno, (1.05%Ni, 0.45%Cr, 0.2%Mo) 48XX Níquel- Molibdeno, (3.5%Ni, 0.25%Mo) 50XX Aceros al Cromo (bajo cromo, 0.28-0.40%) 51XX Medio Cromo, (0.8-1.05%)

50XXX Acero resistente al desgaste, 0.5%Cr 51XXX Acero resistente al desgaste, medio Cr 1% 52XXX Acero resistente al desgaste, alto Cr 1.45% 61XX Aceros al Cromo-Vanadio, (0.75% Cr, 0.15%V) 8XXX Aceros de triple aleación 81XX 0.3%Ni, 0.4%Cr, 0.12%Mo 86XX 0.55%Ni, 0.50%Cr, 0.20%Mo 87XX 0.55%Ni, 0.50%Cr, 0.25%Mo 88XX 0.55%Ni, 0.50%Cr, 0.35%Mo 92XX Acero al Silicio-Manganeso, (2%Si y 0.8%Mn) 93XX Aceros de triple aleación, 3.25%Ni, 1.2%Cr, 0.12%Mo 98XX Aceros de triple aleación, 1%Ni, 0.8%Cr, 0.25%Mo

XXBXX Aceros con Boro, (mínimo 0.0005% B) 50BXX 0.5%Cr

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Cantidad de carbono, en centésimas

Modificación del primero

Aleación principal

51BXX 0.8%Cr 81BXX 0.3%Ni, 0.45%Cr, 0.12%Mo

XXBVXX Acero al Boro-Vanadio XXLXX Acero con plomo XXXH Acero con banda de templabilidad

EX Nuevos tipos de acero con designación temporal

Debido al desarrollo de aceros multicomponentes, hay muchos aceros que no se encontraban en el sistema original ahora las convenciones para el primer digito son:

IDENTIFICADOR

ALEANTE

1 MANGANESO 2 NIQUEL

3NIQUEL-CROMO Principal aleante el cromo.

4 MOLIBDENO. 5 CROMO.

6CROMO-VANADIO Principal aleante el cromo.

7NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO Principal aleante el molibdeno.

8NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO Principal aleante el níquel.

EJEMPLO:

1 0 3 0

Acero ordinario al carbono con 030%de carbonoComo el proceso de fabricación de acero afecta los elementos residuales, tales como óxidos, sulfuros, silicatos, nitruros; los que a su vez afectan las propiedades del acero, a veces se añade una letra como prefijo al número AISI-SAE:

LETRA PROCESO DE FABRICACIÓNA Acero Siemens Martin básico aleado B Acero al carbono, Bessemer C Acero al carbono, Siemens Martin básico

CB Acero al carbono, Bessemer o Thomas D Acero Siemens Martin ácido E Acero de horno eléctrico

MT Acero al carbono S-M básico, para tubos.

EJEMPLO: AISI C 1030

La letra C indica que el proceso de fabricación fue SIEMENS MARTIN BÁSICO

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Aleación principal: manganeso

0.30% C

No hay modificador

Las especificaciones AISI pueden incluir un prefijo mediante letras para indicar el proceso de manufactura; las especificaciones SAE emplean las mismas designaciones numéricas que las AISI pero eliminando todos los prefijos literales.

1.3. Clasificación de los aceros de acuerdo a organismos europeos (ISO, AFNOR, DIN, BS)

AFNOR, Asociación Francesa De NormalizaciónLos estándares AFNOR son desarrollados por la ASOCIACION FRANCESA DE NORMALIZACION en Paris, Francia. El formato para la designación de aceros que se emplea en esta norma es como sigue:Las letras NF en mayúsculas son colocadas a la izquierda del código alfanumérico, este código consiste de una letra en mayúsculas y una serie de dígitos que son acompañados por una secuencia alfanumérica. Ejemplo:

NF A35-562 35MF6 acero refulzurizado con la siguiente composición:Elemento Porcentaje/Rango

Carbono 0.33 – 0.39Silicón 0.10 – 0.40Manganeso 1.10 – 1.70Fosforo 0.040Azufre 0.09 – 0.13

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BS, British Standard (Norma Britanica)Las BS son desarrolladas por el INSTITUTO DE NORMAS BRITANICAS en Londres, Inglaterra. En la tabla que se inserta abajo se lista los aceros que abarca este estándar. Al igual que las normas japonesas, cada designación de este estándar incluye una nomenclatura para la forma del producto y un código para la aleación.Por ejemplo, de acuerdo a la tabla adjunta, BS 970 708A37 es un acero de baja aleación con la siguiente composición química:

Elemento Porcentaje/RangoCarbono 0.35 – 0.40Silicón 0.10 – 0.35Manganeso 0.70 – 1.00Fosforo 0.040Azufre 0.050Cromo 0.90-1.20Molibdeno 0.15-0.25

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DIN; Instituto Alemán para la Estandarización (Deustcher Industrie Normen – Normas de la Industria Alemana)

La designación de materiales para el hierro y el acero está fijada DIN 17006. Mediante esta designación pueden expresarse la fabricación, la composición, el estado de tratamiento y las propiedades de los materiales férreos. Se emplean para ello letras y cifras. Su significado depende del lugar que ocupan y del orden de sucesión en que aparecen en la designación del material. Una designación de material completa se compone de tres miembros principales: la parte referente a la fabricación, la referente a la composición y la referente al tratamiento, de acuerdo a la siguiente estructura:

Parte referente a la fabricación

Parte referente a la composición

Parte referente al tratamiento

Clase de fusión, propiedades especiales, signos de materiales colados

Composición, resistencia a tracción, grupo de calidad

Tratamiento térmico, clase de deformación, alcance de la garantía

Contiene solamente letras, no hay cifras

Empieza con C o St o con cifras y termina con cifras

Empieza con letras o con un punto

EjemplosParte referente a la

fabricaciónParte referente a la

composiciónParte referente al

tratamientoGS- 17CrMoV5 11 NTR St42-2

Ck 45 V 7518 CrNi 8

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Multiplicadores para los materiales de adición4 10 100

Cromo Cr Aluminio Al Carbono CCobalto Co Cobre Cu Fosforo P

Manganeso Mn Molibdeno Mo Azufre SNíquel Ni Tantalio Ta Nitrógeno NSilicio Si Titanio Ti

Tungsteno W Vanadio VLos porcentajes en peso de los materiales de adición de las aleaciones se multiplican dados en esta tabla. El resultado redondeado es lo que aparece entonces como cifra característica en la designación abreviada.

Significado de las letras según su posición en la designación completa de un materiallas letras significan en la parte referente a

la fabricación la composición tratamiento

A= resistente al envejecimiento

Ag = plata (arg)A =recocidoAl = aluminio (al)

As = arsénico (as)

B = acero BessemerB = boro

B=trabajabilidad inmejorable

Be = berilioBi = bismuto

C -

C = carbono

C -Ce = cerioCo = cobaltoCr = cromoCu = cobre

E =acero de horno eléctricoE - E

= endurecido por cementaciónEB = acero de horno eléctrico

básico

F= acero de horno de reverbero

Fe HierroF

= resistencia a la tracción en kp/mm2f = templable con llama o

por inducciónG = colado

G -

G = recocido blandoGG = hierro colado con grafito

en laminillas

GGG = hierro colado con grafito en bolas

GH = fundición duraGS = acero fundidoGTW =fundición maleable

blancag = liso

GTS = fundición maleable negra

GTP = fundición maleable perlitica

GGK = hierro fundido en coquilla

GSZ = acero fundido centrifugado

H = colado semicalmado H = chapa sin alear para calderas

H = templadoHF = superficie templada a

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Significado de las letras según su posición en la designación completa de un materiallas letras significan en la parte referente a

la fabricación la composición tratamientola llama

HJ = superficie templada por inducción

J = acero de horno eléctrico de inducción

J - J -

K - K = pequeño contenido de fosforo y de azufre

K = deformado en frio

L = resistente a las grietas de las lejías

Li =litio L -LE = acero del horno

eléctrico de arcoM = acero Siemens – Martin Mg = magnesio

m = mateMB = acero Siemens – Martin

básicoMn = manganeso

MY = acero Siemens – Martin básico

Mo = molibdeno

N -

N = nitrógeno N = recocido de normalización

Nb = niobioNi = níquel NT = nitrurado

P Disposición para forja en estampa

P = fosforoP -

Pb = plomoQ = disposición para

rebordonarq = indicado para recalcado

en frioQ

R = colado calmadoR - r = ásperoRR = colado especialmente

calmadoS = soldable por fusión S =azufre S = recocido exento de

tensionesSb = antimonioSi = silicioSn = estaño SH = mondadoSt = acero sin datos químicos

T = acero Thomas Ta = tantalioT -

Ti = titanioU = colado sin calmar U - UV - V = vanadio V = mejoradoW = acero refinado con

vientoW = tungsteno

W= acero de herramientas sin alear

X - X = en aceros de alta aleación multiplicador 1

X -

Y = acero soplado con oxigeno

Y -Y -

Z Disposición para estirado de barras

Zn = cincZ -

Zr = circonio

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1.4. Clasificación del aluminio y sus aleaciones Francia: Normas AFNOR – NF – STANDARD

Se basan en los símbolos de la composición química cuyos dígitos son:Aluminio Al A tomando la 1ª letra del símbolo químicoSilicio Si S tomando la 1ª letra del símbolo químicoCobre Cu U tomando la 2ª letra del símbolo químicoManganeso

Mn M tomando la 1ª letra del símbolo químico

Cromo Cr C tomando la 1ª letra del símbolo químicoTitanio Ti T tomando la 1ª letra del símbolo químicoPlomo Pb PbMagnesio Mg G tomando la 2ª letra del símbolo químicoZinc Zn Z tomando la 1ª letra del símbolo químico

Colocando detrás de la letra el contenido (%) nominal del metal que tiene la aleación, siempre que este sea superior a la unidad.EJEMPLO:

AU4G = Al 4% Cu Mg Estado unidos: normas AA (Aluminium Association)

Se designan con un numero de 4 dígitos el primer digito indica el tipo de aleación de acuerdo al elemento principal; el segundo el control de impurezas y los dos últimos indican la aleación especifica del aluminio o la pureza de este.

La designación del temple indica el tratamiento que ha recibido la aleación para llegar a su condición y propiedades actuales. El temple se indica con las letras:

O recocidasF tal como fue fabricada

H trabajada en frio

T tratada térmicamente

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Los números que siguen a la T o H indican la cantidad de endurecimiento por deformación, el tipo exacto de tratamiento térmico u otros aspectos del procesamiento de la aleación.

Ejemplos:

AA 5 0 56 Aleación original, predomina el magnesio

AA 5 3 56 La anterior, modificada para controlar el magnesio

AA 5 4 56 La AA 5056 modificada para controlar el Silicio

1.5. Clasificación del cobre y sus aleaciones

La designación del cobre y las aleaciones de cobre forman parte del “Unified Numbering System” (UNS) para metales y aleaciones, normalizado por “American Society for Testing and Materials” (ASTM) y la “Society of Automotive Engineers” (SAE). Pero el sistema de denominación más antiguo es el desarrollado por “Copper Development Association” (CDA), actualmente todavía utilizado, y en la que las aleaciones numeradas del 100 al 190 son mayormente de cobre con menos del 2 % de aleantes. Los números del 200 al 799 comprenden otras aleaciones para forja y las series 800 y 900 incluyen todas las aleaciones para moldeo, así por ejemplo las series del 200 al 299 son latones Cu-Zn y las del 300 al 399 latones al plomo ambos para forja. Del numero 833 al 838 latones rojos y latones rojos al plomo para moldeo

Sistema UNS.

El cobre y las aleaciones de cobre se designan por 5 dígitos numéricos precedidos de la letra “C”. En realidad este sistema añade dos dígitos a la designación de CDA. Por ejemplo, latón libre de mecanizado en CDA se denomina con el número: 360, y en sistema UNS: C36000.

El sistema UNS clasifica el cobre en dos grandes grupos. Aleaciones para forja, denominadas entre C10000 y C79999, y aleaciones para colada denominadas entre C80000 y C99999. En los dos casos se clasifican en familias como: cobres, aleaciones de alto contenido en cobre, latones, bronces, cupro-níqueles y níquel-plata. Las aleaciones que no se encuentran en estos casos se clasifican como “otras aleaciones de cobre-cinc” en aleaciones para forja y “aleaciones especiales” en aleaciones para colada. Las aleaciones de cobre también se describen por sus estados metalúrgicos, que vienen definidos por sus condiciones metalúrgicas, tratamiento térmico y/o el método de colada. Las aleaciones de cobre pueden presentar endurecimiento mecánico, ya sea por trabajo en frío o por tratamiento térmico. Y también pueden presentar reblandecimiento si son conformadas en caliente o cuando el efecto del

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trabajo en frío, y/o el tratamiento térmico han sido eliminados por un recocido posterior.

Los estados metalúrgicos de las aleaciones de cobre se definen en ASTM B 601, “Standard Practice for Temper Designations for Copper and Copper Alloys Wrought and Cast”. Esta norma establece un sistema alfanumérico para designar los estados metalúrgicos de los productos.

Sistema ISO:La Organización Internacional de Normalización (ISO) describe el sistema composicional en ISO 1190 Parte 1. Se basa en los símbolos de los elementos de aleación puestos en orden decreciente del porcentaje. Por ejemplo: CuZn39

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1.6. Bibliografia

Smallman, R.E. Bishop, R.J. (1998). Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering - Science, Process, Applications (6th Edition). Elsevier. Online version available at:http://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpMPMMESP2/modern-physical-metallurgy

Tooley, Mike (2010). Design Engineering Manual. Elsevier. Online version available at:http://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpDEM00008/design-engineering-manual

ASM International Handbook Committee (1990). ASM Handbook, Volume 01 - Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys. ASM International. Online version available at:http://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpASMHVPS1/asm-handbook-volume-01

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