Acero AR235: Propiedades y descripción general de aplicaciones clave
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El acero AR235 se clasifica como acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA), utilizado principalmente en aplicaciones que requieren propiedades mecánicas mejoradas y resistencia al desgaste. Este grado de acero se caracteriza por su composición equilibrada, que generalmente incluye elementos como carbono, manganeso, fósforo, azufre y silicio, con el objetivo de lograr una estructura de grano fino que contribuye a su resistencia y tenacidad.
Descripción general completa
El acero AR235 está diseñado para ofrecer una combinación de resistencia, ductilidad y soldabilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones estructurales. Sus principales elementos de aleación incluyen:
- Carbono (C) : Mejora la resistencia y la dureza.
- Manganeso (Mn) : Mejora la templabilidad y la resistencia a la tracción.
- Silicio (Si) : Aumenta la resistencia y la resistencia a la oxidación.
Las propiedades inherentes del acero AR235 incluyen alta resistencia a la tracción, buena soldabilidad y excelente conformabilidad. Estas características lo convierten en la opción preferida en industrias como la construcción, la automoción y la manufactura, donde la integridad estructural y la durabilidad son primordiales.
Ventajas (Pros) :
- Alta relación resistencia-peso, permitiendo estructuras más ligeras.
- Excelente soldabilidad, facilitando una fácil fabricación.
- Buena resistencia al desgaste y a la abrasión, alargando la vida útil.
Limitaciones (Contras) :
- Resistencia a la corrosión limitada en comparación con los aceros inoxidables.
- Puede requerir tratamiento de superficie para una mayor durabilidad en entornos corrosivos.
Históricamente, AR235 ha ganado fuerza en el mercado debido a su versatilidad y rendimiento en aplicaciones exigentes, estableciéndose como una opción confiable para ingenieros y diseñadores.
Nombres alternativos, estándares y equivalentes
| Organización estándar | Designación/Grado | País/Región de origen | Notas/Observaciones |
|---|---|---|---|
| UNS | G10400 | EE.UU | Equivalente más cercano a A572 Gr. 50 |
| ASTM | A572 Gr. 50 | EE.UU | Pequeñas diferencias de composición |
| ES | S235JR | Europa | Propiedades mecánicas similares |
| JIS | SM490A | Japón | Comparables en resistencia pero con diferentes elementos de aleación. |
| ISO | 10025-2 | Internacional | Norma general para aceros estructurales |
La tabla anterior destaca diversas normas y equivalencias para el acero AR235. Cabe destacar que, si bien grados como el S235JR y el SM490A ofrecen propiedades mecánicas similares, pueden diferir en elementos de aleación específicos, lo que puede influir en el rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, la presencia de elementos de aleación adicionales en el SM490A puede mejorar la tenacidad a temperaturas más bajas.
Propiedades clave
Composición química
| Elemento (Símbolo y Nombre) | Rango porcentual (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0,12 - 0,21 |
| Manganeso (Mn) | 0,60 - 0,90 |
| Silicio (Si) | 0,15 - 0,40 |
| Fósforo (P) | ≤ 0,04 |
| Azufre (S) | ≤ 0,05 |
La función principal de los elementos de aleación clave en el acero AR235 incluye:
- Carbono : Aumenta la dureza y la resistencia, pero cantidades excesivas pueden reducir la ductilidad.
- Manganeso : Mejora la templabilidad y la resistencia a la tracción, crucial para aplicaciones estructurales.
- Silicio : Mejora la resistencia y la resistencia a la oxidación, beneficioso para aplicaciones de alta temperatura.
Propiedades mecánicas
| Propiedad | Condición/Temperamento | Valor/rango típico (métrico) | Valor/rango típico (imperial) | Norma de referencia para el método de prueba |
|---|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | Recocido | 450 - 550 MPa | 65 - 80 ksi | ASTM E8 |
| Límite elástico (0,2 % de compensación) | Recocido | 350 - 450 MPa | 50 - 65 ksi | ASTM E8 |
| Alargamiento | Recocido | 20 - 25% | 20 - 25% | ASTM E8 |
| Dureza (Brinell) | Recocido | 150 - 180 HB | 150 - 180 HB | ASTM E10 |
| Resistencia al impacto | Charpy con muesca en V, -20 °C | 30 - 40 J | 22 - 30 pies-lbf | ASTM E23 |
Las propiedades mecánicas del acero AR235 lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad. Su límite elástico y resistencia a la tracción son especialmente ventajosos en aplicaciones estructurales, donde la capacidad de carga es crucial. Su porcentaje de elongación indica una buena ductilidad, lo que permite la deformación sin fractura.
Propiedades físicas
| Propiedad | Condición/Temperatura | Valor (métrico) | Valor (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Densidad | Temperatura ambiente | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/pulgada³ |
| Punto de fusión | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Conductividad térmica | Temperatura ambiente | 50 W/m·K | 34,5 BTU·pulgada/h·pie²·°F |
| Coeficiente de expansión térmica | Temperatura ambiente | 11,5 x 10⁻⁶ /°C | 6,36 x 10⁻⁶ /°F |
La densidad del acero AR235 contribuye a su resistencia, mientras que su punto de fusión indica una buena estabilidad térmica. La conductividad térmica es importante para aplicaciones que implican transferencia de calor, mientras que el coeficiente de expansión térmica es crucial para aplicaciones sujetas a fluctuaciones de temperatura.
Resistencia a la corrosión
| Agente corrosivo | Concentración (%) | Temperatura (°C/°F) | Clasificación de resistencia | Notas |
|---|---|---|---|---|
| cloruros | 3-5% | 20-60 °C / 68-140 °F | Justo | Riesgo de picaduras |
| Ácido sulfúrico | 10% | 25°C / 77°F | Pobre | No recomendado |
| Atmosférico | - | - | Bien | Resistencia moderada |
El acero AR235 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en ambientes con cloruros y debe evitarse en condiciones ácidas. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del AR235 es significativamente menor, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones marinas o químicas.
En comparación con otros grados, como el A572 o el S235JR, el AR235 ofrece mayor resistencia al desgaste, pero podría no ser tan eficaz en entornos corrosivos. La elección del AR235 debe considerar las condiciones ambientales específicas a las que se enfrentará.
Resistencia al calor
| Propiedad/Límite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Observaciones |
|---|---|---|---|
| Temperatura máxima de servicio continuo | 400°C | 752°F | Adecuado para aplicaciones estructurales. |
| Temperatura máxima de servicio intermitente | 500°C | 932°F | Sólo exposición a corto plazo |
| Temperatura de escala | 600°C | 1112°F | Riesgo de oxidación más allá de este punto |
El acero AR235 mantiene sus propiedades mecánicas a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren calor. Sin embargo, la exposición prolongada a temperaturas superiores a 400 °C puede provocar oxidación e incrustaciones, lo que puede comprometer su integridad.
Propiedades de fabricación
Soldabilidad
| Proceso de soldadura | Metal de relleno recomendado (clasificación AWS) | Gas/fundente de protección típico | Notas |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argón + CO2 | Buena penetración |
| TIG | ER70S-2 | Argón puro | Soldaduras limpias, baja distorsión. |
| Palo | E7018 | - | Apto para uso en exteriores. |
El acero AR235 es conocido por su excelente soldabilidad, lo que lo hace apto para diversos procesos de soldadura. Puede requerirse precalentamiento para evitar el agrietamiento, especialmente en secciones de mayor espesor. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar sus propiedades mecánicas.
Maquinabilidad
| Parámetros de mecanizado | Acero AR235 | AISI 1212 | Notas/Consejos |
|---|---|---|---|
| Índice de maquinabilidad relativa | 70 | 100 | Buena maquinabilidad |
| Velocidad de corte típica (torneado) | 80-100 m/min | 120-150 m/min | Utilice herramientas de carburo |
El acero AR235 ofrece una buena maquinabilidad, aunque no se mecaniza tan fácilmente como algunos grados de mecanizado libre como AISI 1212. Las velocidades de corte y las herramientas óptimas pueden mejorar el rendimiento durante las operaciones de mecanizado.
Formabilidad
El acero AR235 presenta una buena conformabilidad, lo que permite procesos de conformado en frío y en caliente. Se puede doblar y conformar sin riesgo significativo de agrietamiento, lo que lo hace adecuado para diversas técnicas de fabricación. Se debe considerar el efecto de endurecimiento por acritud durante las operaciones de conformado, ya que puede aumentar la resistencia del material.
Tratamiento térmico
| Proceso de tratamiento | Rango de temperatura (°C/°F) | Tiempo típico de remojo | Método de enfriamiento | Propósito principal / Resultado esperado |
|---|---|---|---|---|
| Recocido | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 horas | Aire o agua | Suavidad, ductilidad mejorada |
| Temple | 800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F | 30 minutos | Agua o aceite | Mayor dureza |
| Templado | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 hora | Aire | Fragilidad reducida, tenacidad mejorada |
Los procesos de tratamiento térmico, como el recocido, el temple y el revenido, pueden alterar significativamente la microestructura y las propiedades del acero AR235. El recocido ablanda el acero, mientras que el temple aumenta su dureza. El revenido es esencial para reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad, lo que lo hace adecuado para aplicaciones estructurales.
Aplicaciones típicas y usos finales
| Industria/Sector | Ejemplo de aplicación específica | Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación | Motivo de la selección |
|---|---|---|---|
| Construcción | Vigas estructurales | Alta resistencia a la tracción, buena soldabilidad. | Estructuras portantes |
| Automotor | Componentes del chasis | Alta relación resistencia-peso | Diseño ligero |
| Fabricación | Bastidores de maquinaria pesada | Excelente formabilidad, resistencia al desgaste. | Durabilidad y resistencia |
Otras aplicaciones incluyen:
- Equipos agrícolas
- Maquinaria minera
- Infraestructura de transporte
El acero AR235 se elige para estas aplicaciones debido a su combinación de resistencia, ductilidad y soldabilidad, que son fundamentales para garantizar la seguridad y el rendimiento en entornos exigentes.
Consideraciones importantes, criterios de selección y más información
| Característica/Propiedad | Acero AR235 | A572 Gr. 50 | S235JR | Breve nota de pros y contras o compensación |
|---|---|---|---|---|
| Propiedad mecánica clave | Alta resistencia | Alta resistencia | Fuerza moderada | AR235 ofrece una mejor resistencia al desgaste |
| Aspecto clave de la corrosión | Justo | Bien | Bien | El AR235 es menos resistente a la corrosión |
| Soldabilidad | Excelente | Bien | Bien | AR235 es más fácil de soldar |
| Maquinabilidad | Bien | Moderado | Bien | El AR235 es menos mecanizable que el A572 |
| Formabilidad | Bien | Moderado | Bien | El AR235 tiene buena formabilidad. |
| Costo relativo aproximado | Moderado | Moderado | Bajo | El costo varía según las condiciones del mercado. |
| Disponibilidad típica | Alto | Alto | Alto | Ampliamente disponible en varias formas. |
Al seleccionar el acero AR235, se deben considerar la rentabilidad, la disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Su equilibrio de propiedades lo convierte en una opción versátil, aunque su resistencia a la corrosión puede requerir medidas de protección adicionales en ciertos entornos.
En resumen, el acero AR235 es un material robusto que destaca en aplicaciones estructurales, ofreciendo una combinación única de resistencia, ductilidad y soldabilidad. Su selección debe basarse en un conocimiento profundo de las exigencias específicas de la aplicación y las condiciones ambientales a las que se enfrentará.