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- Tutorial nº 135 -

Designación de los Tipos y Grados de Acero

Índice de contenidos:

1- Introducción

1.1- Generalidades

1.2- Tipos de aceros estructurales

2- Aceros no aleados laminados en caliente

2.1- Tipos y grados normalizados

2.2- Valor del carbono equivalente (CEV)

2.3- Contenidos máximos en Fósforo y Azufre

2.4- Límite elástico y resistencia a la tracción

2.5- Resiliencia

3- Aceros con características especiales

3.1- Aceros soldables de grano fino, en la condición de normalizado

3.2- Aceros soldables de grano fino, laminados termomecánicamente

3.3- Aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

3.4- Aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido

3.5- Aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto

4- Ejemplos de designación de los tipos y grados de aceros

5- Soldabilidad de los aceros. Valor del carbono equivalente (CEV)

ANEXOS:

Anexo nº 1.- Tabla Resumen de Grados de aceros estructurales sin alear según EN 10025-2

Anexo nº 2.- Tabla Resumen de Grados de aceros soldables de grano fino según EN 10025-4

Anexo nº 3.- Tabla Resumen de Grados de acero según las normas americanas ASTM

Anexo nº 4.- Tabla Resumen de Grados de acero según las normas rusas GOST

Anexo nº 5.- Tabla Resumen de Grados de acero según los estándares chinos GB/T

Anexo nº 6.- Tabla Resumen de Grados de acero estructurales soldables para aplicaciones en alta mar

Anexo nº 7.- Tabla Resumen de Grados de aceros resistentes a la intemperie

Anexo nº 8.- Tabla comparativa de designaciones de los grados y tipos de aceros entre normas internacionales

 


DESARROLLO DEL CONTENIDO


1- Introducción

1.1- Generalidades

En este tutorial se va a mostrar la forma de nombrar los aceros estructurales en España de acuerdo a lo dictado por la normativa que le es de aplicación, así como las características y propiedades mecánicas, químicas y de soldabilidad de cada uno de los tipos y grados de acero que se emplean en la construcción de estructuras metálicas.

En general, la forma de designar a los aceros estructurales en España sigue el siguiente esquema básico, que también podrá complementarse con otro tipo de información adicional:

S XXX YY

donde,

Designación de los Tipos y Grados de Acero

S,  indica que se trata de un acero estructural;

XXX,  indica el tipo de acero que se trata, y que coincide con el valor de su límite elástico, expresado en N/mm2 ó MPa;

YY,  se usa para definir el grado del acero. La información de este campo depende según se trate de un acero no aleado laminado en caliente, que entonces se emplea para mostrar la resiliencia que tiene el acero, mientras que si se trata de un acero soldable de grado fino, entonces este campo añade otro tipo de información adicional sobre las características del acero en cuestión, pudiendo tomar ciertos valores que podrán consultarse más adelante en este tutorial.

Un ejemplo de designación es un acero S 275 JR, que se trata de un tipo de acero estructural no aleado laminado en caliente de límite elástico 275 N/mm2, y de grado JR que marca las especificaciones de resiliencia para este acero. Recordar que la resiliencia mide el grado de tenacidad o de ductilidad del acero a una determinada temperatura (generalmente, se establecen valores de resiliencia a temperatura ambiente, a 0ºC, o a temperatura de -20ºC).

 

1.2- Tipos de aceros estructurales

Los denominados aceros estructurales son los que se utilizan generalmente para la fabricación de perfiles de acero y chapas, los cuales son empleados para la construcción de estructuras de acero en obras industriales, de edificación y obra civil.

A su vez, los tipos de aceros estructurales se pueden agrupar en dos grandes grupos:

-  Aceros no aleados laminados en caliente: en este tipo de acero se incluyen todos aquellos aceros no aleados, que no ofrecen unas características especiales en cuanto a resistencia mecánica, ni resistencia a la corrosión, y que poseen una microestructura interna normal de ferrita-perlita.

-  Aceros con características especiales: son aceros de características especiales los aceros soldables de grano fino, los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica (o aceros patinables), aceros de alto límite elástico, y aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto.

La forma de designación de los aceros estructurales en España está definido según la normativa europea, como se muestra en la siguiente tabla en función del tipo de acero que se trate:

Tipo de Acero

Norma UNE EN

Aceros no aleados laminados en caliente

UNE EN 10025-2

Aceros soldables de grano fino, en la condición de normalizado

UNE EN 10025-3

Aceros soldables de grano fino, laminados termomecánicamente

UNE EN 10025-4

Aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica (aceros patinables)

UNE EN 10025-5

Aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido

UNE EN 10025-6:2007+A1

Aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto

UNE EN 10164
UNE EN 10025-1


 

2- Aceros no aleados laminados en caliente

2.1- Tipos y grados normalizados

Los tipos y grados utilizables para los aceros no aleados laminados en caliente, son los que se muestran en la siguiente tabla extraída de la Instrucción de Acero Estructural (EAE):

Tipos y grados de aceros no aleados laminados en caliente

(*) Fuente: Tabla 27.1.a  Aceros no aleados laminados en caliente de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


La norma española admite los estados de desoxidación FN (no admite acero efervescente), en el caso de los grados JR y J0, y FF (acero calmado), en el caso de los grados J2 y K2.

Todos los tipos y grados de acero de la anterior tabla son, generalmente, aptos para el soldeo por cualquiera de los procedimientos, siendo creciente la soldabilidad desde el grado JR hasta el K2.

 

2.2- Valor del carbono equivalente (CEV)

Para los aceros no aleados laminados en caliente, el valor del carbono equivalente (CEV) para cada uno de sus tipos es el mostrado en la tabla siguiente extraída de la Instrucción de Acero Estructural (EAE):

Valor del carbono equivalente para aceros no aleados laminados en caliente

(*) Fuente: Tabla 27.1.b  CEV Máximo para aceros no aleados laminados en caliente de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


Para una mayor información sobre este concepto, más adelante en este tutorial, se pasa a definir lo que es el valor del carbono equivalente (CEV) y su relación que tiene con el grado de soldabilidad del acero.

 

2.3- Contenidos máximos en Fósforo y Azufre

Para los aceros no aleados laminados en caliente, los porcentajes máximos de fósforo (P) y azufre (S) presentes en la composición química de los distintos tipos y grados de estos aceros, son los que se muestran en la tabla siguiente extraída de la Instrucción de Acero Estructural (EAE):

Contenidos Máximos en Fósforo y Azufre para aceros no aleados laminados en caliente

(*) Fuente: Tabla 27.1.c  Contenidos Máximos en P y S para aceros no aleados laminados en caliente de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

2.4- Límite elástico y resistencia a la tracción

En general, las características y valores de la resistencia mecánica que alcanzan los aceros depende del espesor del material que se trate.

De este modo, tanto los valores del límite elástico como los valores de la resistencia máxima a la tracción de los aceros, alcanzan valores decrecientes a medida que aumenta el espesor de la pieza del material.

Por ello, es habitual en las normas para los distintos tipos de aceros indicar los valores del límite elástico y la resistencia máxima a tracción en función del espesor nominal del producto.

Para el caso concreto de la normativa española, en las distintas tablas de resistencia mecánica se incluyen los valores que corresponden a los intervalos de espesor nominal t (mm) siguientes:  t ≤ 40, 40 < t ≤ 80.

A continuación, se incluye la siguiente tabla de la Instrucción de Acero Estructural (EAE) que recoge los valores correspondientes al límite elástico (fy, N/mm2) y resistencia a la tracción (fu, N/mm2) para los distintos tipos de aceros no aleados laminados en caliente:

Límite elástico mínimo y resistencia a tracción para aceros no aleados laminados en caliente

(*) Fuente: Tabla 27.1.d  Límite elástico mínimo y resistencia a tracción (N/mm2) para aceros no aleados laminados en caliente de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

2.5- Resiliencia

Para los aceros no aleados laminados en caliente, la tabla siguiente indica las especificaciones de resiliencia de los distintos grados de estos aceros:

Valores de resiliencia para aceros no aleados laminados en caliente

(*) Fuente: Tabla 27.1.e  Resiliencia (J), según el espesor nominal del producto (t, mm) de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


3- Aceros con características especiales

A continuación, se indicarán los grados y propiedades de los distintos tipos de aceros con características especiales existentes en el mercado.

3.1- Aceros soldables de grano fino, en la condición de normalizado

3.1.1- Tipos y grados normalizados

Se denominan aceros de grado fino a aquellos tipos de aceros que tienen un índice equivalente de tamaño de grano ferrítico igual o mayor que 6, valor determinado según dicta la norma UNE EN ISO 643.

El proceso de laminado normalizado de estos aceros es un procedimiento de laminación en el que la deformación final tiene lugar en un intervalo determinado de temperatura, que conduce a un estado del material que resulta equivalente al que se obtendría después de un tratamiento de normalización.

Como se verá a continuación, la letra  N  incluida en la designación de este tipo de aceros hace referencia precisamente al procedimiento de normalizado al que se ven sometido.

Los tipos y grados utilizables para los aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado, son los que se muestran en la siguiente tabla extraída de la Instrucción de Acero Estructural (EAE):

Tipos y grados de aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado

(*) Fuente: Tabla 27.2.1.a  Aceros soldables de grano fino, en la condición de normalizado, de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


Es importante destacar que todos los tipos y grados de acero de la anterior Tabla 27.2.1.a son aptos para el soldeo por cualquiera de los procedimientos habituales.

 

3.1.2- Valor del carbono equivalente (CEV)

Para los aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado, el valor del carbono equivalente (CEV) según el tipo de estos aceros es el mostrado en la tabla siguiente, extraída de la Instrucción de Acero Estructural (EAE):

Valor del carbono equivalente para aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado

(*) Fuente: Tabla 27.2.1.b  CEV máximo de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.1.3- Contenidos máximos en Fósforo y Azufre

Para los aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado, los porcentajes máximos de fósforo (P) y azufre (S) que están presentes en la composición química de los distintos tipos y grados de estos aceros, son los que se muestran en la tabla siguiente de la Instrucción de Acero Estructural (EAE):

Contenidos Máximos en Fósforo y Azufre para aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado

(*) Fuente: Tabla 27.2.1.c  Contenidos máximos en P y S de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.1.4- Límite elástico y resistencia a la tracción

En general, tanto los valores del límite elástico como los valores de la resistencia máxima a la tracción de los aceros, alcanzan valores decrecientes a medida que aumenta el espesor de la pieza del material.

Por ello, es habitual en las normas para los distintos tipos de aceros indicar los valores del límite elástico y la resistencia máxima a tracción en función del espesor nominal del producto. En este caso, en la normativa española se incluyen los valores que corresponden a los intervalos de espesor nominal t (mm) siguientes:  t ≤ 40, 40 < t ≤ 80.

Para los aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado, la siguiente tabla extraída de la Instrucción de Acero Estructural (EAE) recoge los valores correspondientes al límite elástico (fy, N/mm2) y resistencia a la tracción (fu, N/mm2) para estos tipos de aceros:

Límite elástico mínimo y resistencia a tracción para aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado

(*) Fuente: Tabla 27.2.1.d  Límite elástico mínimo y resistencia a tracción (N/mm2) de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.1.5- Resiliencia

En la siguiente tabla de la EAE se indican las especificaciones de resiliencia de los distintos grados de este tipo de acero:

Valores de resiliencia para aceros soldables de grano fino en la condición de normalizado

(*) Fuente: Tabla 27.2.1.e  Resiliencia (J) según la dirección, longitudinal (L) o transversal (T), de ensayo de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


En esta tabla, la verificación de valores se efectuará, salvo que el pliego de prescripciones técnicas particulares disponga otra cosa, sobre ensayos efectuados en la dirección longitudinal, y a una temperatura de -20 ºC, o -50 ºC, para los grados N y NL, respectivamente.

 

3.2- Aceros soldables de grano fino, laminados termomecánicamente

3.2.1- Tipos y grados normalizados

Se denominan aceros soldables de grado fino laminados termomecánicamente a aquellos aceros que han sido sometidos a un procedimiento especial de laminación, denominado laminado termomecánico, en el que la deformación final de la pieza se realiza en un intervalo determinado de temperatura que conduce al producto a un estado del material que adquiere ciertas características las cuales no serían posibles obtener mediante sólo con un tratamiento térmico habitual.

El proceso de laminación termomecánica puede incluir procesos de refrigeración acelerados, con o sin revenido, incluyendo el auto-revenido, pero excluyendo el temple directo y el temple y revenido.

En este tipo de aceros, un calentamiento posterior por encima de los 580 ºC puede disminuir los valores de resistencia mecánica. Por ello, en el caso de aportaciones locales de calor (por ejemplo, con soldadura, oxicorte, etc.), al estar limitada la zona afectada por este calentamiento, el efecto de reducción de las características mecánicas se circunscribe al entorno inmediato de la zona de soldadura, sin que esto pueda afectar al comportamiento global de la pieza de acero.

La letra  M  incluida en la designación de estos aceros hace referencia precisamente a este proceso de laminado termomecánico.

Los tipos y grados utilizables para los aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente, son los que se muestran en la siguiente tabla de la EAE:

Tipos y grados de aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente

(*) Fuente: Tabla 27.2.2.a  Aceros soldables de grano fino, laminados termomecánicamente, de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


Es importante destacar que todos los tipos y grados de acero de la anterior Tabla 27.2.2.a son aptos para el soldeo por cualquiera de los procedimientos habituales.

 

3.2.2- Valor del carbono equivalente (CEV)

Para los aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente, el valor del carbono equivalente (CEV) según el tipo de acero es el mostrado en la tabla siguiente extraída de la propia EAE:

Valor del carbono equivalente para aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente

(*) Fuente: Tabla 27.2.2.b  CEV máximo de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.2.3- Contenidos máximos en Fósforo y Azufre

Para los aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente, los porcentajes máximos de fósforo (P) y azufre (S) presentes en la composición química de los distintos tipos y grados de estos aceros, son los que se muestran en la tabla siguiente extraída de la EAE:

Contenidos Máximos en Fósforo y Azufre para aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente

(*) Fuente: Tabla 27.2.2.c  Contenidos máximos en P y S de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.2.4- Límite elástico y resistencia a la tracción

Como ya se ha indicado anteriormente, los valores del límite elástico y la resistencia máxima a tracción vienen dados en función del espesor nominal del producto.

En la siguiente tabla extraída de la EAE, se incluyen los valores correspondientes al límite elástico (fy, N/mm2) y resistencia a la tracción (fu, N/mm2) de los aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente, que corresponden a los siguientes intervalos de espesor nominal t (mm):  t ≤ 40, 40 < t ≤ 80.

Límite elástico mínimo y resistencia a tracción para aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente

(*) Fuente: Tabla 27.2.2.d  Límite elástico mínimo y resistencia a tracción (N/mm2) de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.2.5- Resiliencia

En la siguiente tabla se indican las especificaciones de resiliencia de los distintos grados de estos aceros:

Valores de resiliencia para aceros soldables de grano fino laminados termomecánicamente

(*) Fuente: Tabla 27.2.2.6  Resiliencia (J) según la dirección, longitudinal (L) o transversal (T), de ensayo de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


En esta tabla, la verificación de valores se efectuará, salvo que el pliego de prescripciones técnicas particulares disponga otra cosa, sobre ensayos efectuados en la dirección longitudinal, y a una temperatura de -20 ºC, o -50 ºC, para los grados M y ML, respectivamente.

 

3.3- Aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

3.3.1- Tipos y grados normalizados

Los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, también llamados aceros patinables o aceros auto-protectores, son un tipo de acero de los denominados especiales que para mejorar su comportamiento frente a fenómenos de corrosión, presentan en su composición química ciertos elementos de aleación, como son el cobre, cromo, níquel, molibdeno, etc., que le proporcionan a estos aceros una mejor resistencia a la corrosión atmosférica.

De hecho, la presencia de estos elementos de aleación en la composición química de estos aceros hace que se forme una capa superficial de óxido o pátina autoprotectora que protege al acero de la corrosión atmosférica. De ahí, que a este tipo de aceros se les conozca también como aceros patinables o aceros auto-protectores.

La letra  W  incluida en la designación de estos tipos de aceros hace referencia a esta condición de patinables.

Debe tenerse en cuenta que la resistencia mejorada a la corrosión atmosférica de estos aceros depende mucho del contenido y distribución de los elementos microaleados que le confiere tal resistencia (cobre, cromo, níquel, etc.), pero también de que existan periodos sucesivos alternados de humedad-sequedad que permitan una correcta formación de la pátina o capa autoprotectora.

Por ello, es necesario proteger superficialmente el acero en los casos en que se prevé que su superficie vaya a estar en contacto con agua durante largos períodos de tiempo, permanentemente húmeda, o sometida a un ambiente marino con salinidad moderada o elevada (clases de exposición C4, C5-I, C5-M, Im1, Im2).

En todo caso, en igualdad de condiciones, un acero patinable con protección superficial siempre va a ser más resistente a la corrosión que un acero convencional con la misma protección.

Los tipos y grados utilizables para los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, son los que se muestran en la siguiente tabla extraída de la EAE:

Tipos y grados de aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

(*) Fuente: Tabla 27.2.3.a  Aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.3.2- Valor del carbono equivalente (CEV)

Para los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, el valor del carbono equivalente (CEV) basado en el análisis de colada de estos tipos de acero deberá ser menor o igual que 0,44 para el tipo S 235, y que 0,52 para el tipo S 355.

 

3.3.3- Contenidos máximos en Fósforo y Azufre

Para los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, los porcentajes máximos de fósforo (P) y azufre (S) presentes en la composición química de este tipo de acero, son los que se muestran en la tabla siguiente:

Contenidos Máximos en Fósforo y Azufre para aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

(*) Fuente: Tabla 27.2.3.b  Contenidos máximos en P y S de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.3.4- Límite elástico y resistencia a la tracción

Como se viene diciendo en este tutorial, los valores del límite elástico y la resistencia máxima a tracción vienen dados en función del espesor nominal del producto.

En la siguiente tabla extraída de la EAE, se incluyen los valores correspondientes al límite elástico (fy, N/mm2) y resistencia a la tracción (fu, N/mm2) de los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, que corresponden a los siguientes intervalos de espesor nominal t (mm):  t ≤ 40, 40 < t ≤ 80.

Límite elástico mínimo y resistencia a tracción para aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

(*) Fuente: Tabla 27.2.3.c  Límite elástico mínimo y resistencia a tracción (N/mm2) de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.3.5- Resiliencia

En la siguiente tabla se indican las especificaciones de resiliencia de los distintos grados de estos aceros especiales:

Valores de resiliencia para aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

(*) Fuente: Tabla 27.2.3.d  Resiliencia (J) de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


Todos estos tipos de aceros indicados en la tabla anterior son soldables, pero su soldabilidad no es ilimitada para los diferentes procesos de soldadura. Por ello, se recomienda para estos aceros consultar al propio suministrador los procedimientos que son más adecuados para realizar, cuando sea necesario, las soldaduras.

En todo caso, deberá eliminarse, antes de proceder a ejecutar la soldadura, la pátina autoprotectora que se haya formado en la zona próxima (a menos de 20 mm) de los bordes de la soldadura. Además, deberá asegurarse que la soldadura sea también resistente a la corrosión atmosférica.

 

3.4- Aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido

3.4.1- Tipos y grados normalizados

Antes de definir estos tipos de acero, conviene recordar que el proceso de templado y revenido consiste en someter al producto de acero a un enfriamiento rápido seguido de un calentamiento a temperatura especificada, y por último, de nuevo un enfriamiento a velocidad controlada. Este proceso conduce a un estado del material que le dota de ciertas características que no se pueden alcanzar mediante un tratamiento térmico común de normalizado.

No obstante, hay que tener presente que someter a estos tipos de acero a un calentamiento posterior por encima de los 580 ºC puede hacer disminuir los valores de la resistencia mecánica de la pieza, por lo que si pudiera darse tal situación, se recomienda consultar las recomendaciones del fabricante.

Para el caso de las aportaciones locales de calor en determinadas zonas de la pieza (por ejemplo, en casos de soldadura, oxicorte, etc.), al estar limitada la zona del acero afectada por este calentamiento, el efecto de reducción de las características mecánicas del acero se limita al entorno inmediato de la soldadura, sin que llegue a afectar al comportamiento global de la pieza.

En la designación de este tipo de acero se incluye la letra  Q  que se corresponde al proceso anteriormente indicado.

Los tipos y grados utilizables para los aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido, son los que se muestran en la siguiente tabla extraída de la EAE:

Tipos y grados de aceros de alto límite elástico en la condición de templado y revenido

(*) Fuente: Tabla 27.2.4.a  Aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido, de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.4.2- Contenidos máximos en Fósforo y Azufre

Para los aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido, los porcentajes máximos de fósforo (P) y azufre (S) presentes en la composición química de este tipo de acero, son los que se muestran en la tabla siguiente extraída de la EAE:

Contenidos Máximos en Fósforo y Azufre para aceros de alto límite elástico en la condición de templado y revenido

(*) Fuente: Tabla 27.2.4.b  Contenidos máximos en P y S de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.4.3- Límite elástico y resistencia a la tracción

Los valores del límite elástico y la resistencia máxima a tracción vienen dados en función del espesor nominal del producto. En la siguiente tabla extraída de la EAE, se incluyen los valores correspondientes al límite elástico (fy, N/mm2) y resistencia a la tracción (fu, N/mm2) de los aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido, que corresponden a los siguientes intervalos de espesor nominal t (mm):  t ≤ 40, 40 < t ≤ 80.

Límite elástico mínimo y resistencia a tracción para aceros de alto límite elástico en la condición de templado y revenido

(*) Fuente: Tabla 27.2.4.c  Límite elástico mínimo y resistencia a tracción (N/mm2) de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


 

3.4.4- Resiliencia

En la siguiente tabla se indican las especificaciones de resiliencia de los distintos grados de estos aceros:

Valores de resiliencia para aceros de alto límite elástico en la condición de templado y revenido

(*) Fuente: Tabla 27.2.4.d  Resiliencia (J) según la dirección (L) o transversal (T), de ensayo, de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


Todos los valores de la anterior tabla se verificarán, salvo que el pliego de prescripciones técnicas particulares disponga otra cosa, sobre ensayos efectuados en la dirección longitudinal, y a una temperatura de -20 ºC, -40 ºC o -60 ºC, para los grados Q, QL y QL1, respectivamente.

Dada la composición química de este tipo de aceros, y al objeto de poder garantizar la soldabilidad del mismo, el suministrador deberá informar de los elementos de aleación que se han incorporado al contenido del acero, además de los procedimientos de soldadura recomendados, en el caso que fuera necesario.

 

3.5- Aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto

Los aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto se refiere a cualquiera de los tipos anteriores definidos en este tutorial, y por tanto, cumplen con las condiciones del apartado correspondiente a su tipo, pero que además ofrecen una resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a su superficie, lo que les confiere de una mayor isotropía, propiedad que puede ser importante en algunos tipos de construcciones soldadas.

Esta mejora en la resistencia a la deformación transversal se evalúa a través de la medida de la estricción obtenida en el ensayo de tracción en la dirección del espesor de la pieza.

La letra  Z  incluida en la designación de los grados de estos aceros hace referencia precisamente a la estricción.

Así, por ejemplo un acero del tipo S 355 y grado J0, que tuviera además unas características mejoradas de deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto de grado Z 25, se designaría formalmente como S 355 J0 Z25.

Por tanto, los aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie del producto son los tipificados en cualquiera de los apartados anteriores, que cumplen además con unos valores mínimos de estricción que se muestran en la siguiente tabla extraída de la Instrucción de Acero Estructural (EAE):

Grados y valores mínimos de estricción de aceros con resistencia mejorada a la deformación en la dirección perpendicular a la superficie

(*) Fuente: Tabla 27.2.5  Grados y valores mínimos de estricción de la Instrucción de Acero Estructural (EAE)


Los valores que se recogen en la tabla anterior han sido obtenidos mediante ensayos de tracción en la dirección del espesor de la pieza.

4- Ejemplos de designación de los tipos y grados de aceros

Como ya se ha visto en este tutorial, la serie de normas europea EN 10025-2, EN 10025-3, EN 10025-4, EN 10025-5 y EN 10025-6 establece los criterios para la designación de los aceros estructurales según el tipo de acero que se trate:

•  EN 10025-2 para designar a los aceros no aleados laminados en caliente

•  EN 10025-3 para designar a los aceros soldables de grano fino, en la condición de normalizado

•  EN 10025-4 para designar a los aceros soldables de grano fino, laminados termomecánicamente

•  EN 10025-5 para designar a los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

•  EN 10025-6 es la norma para designar a los aceros de alto límite elástico, en la condición de templado y revenido.

A continuación, se expondrá de una manera resumida y práctica los esquemas de designación para los aceros estructurales que le son de aplicación las normas EN 10025-2 y EN 10025-4.

 

-  La norma europea EN 10025-2 recoge cuál es el criterio de designación de los aceros del tipo no aleados y laminados en caliente, el cual sigue el siguiente esquema:

S XXX YY     (+AAA)     (+BB)

donde los campos incluidos entre paréntesis es información adicional que en ocasiones puede que no aparezca en la designación del acero. A continuación se identifican cada uno de los anteriores símbolos:

S, indica que se trata de un acero estructural;

XXX, indica el límite elástico del acero en N/mm2 ó MPa;

YY, se usa para definir la resiliencia que tiene el acero, según los valores recogidos en la tabla del apartado 2.5. No obstante, y de una manera resumida, este campo puede adoptar los valores siguientes que se indican:

Resiliencia

Mín. 27 J

Mín. 40 J

Temp. ºC

JR

KR

20

J0

K0

0

J2

K2

-20

 

 

A continuación, como ya se ha dicho, en la designación de los acero según la EN 10025-2 puede incluirse información adicional, por ejemplo, acerca de las condiciones especiales o de agresividad bajo las que estará sometida la pieza de acero, o para indicar las condiciones de tratamiento a que se ha visto sometido para su fabricación. Así se tiene que:

+ AAA, indica las condiciones especiales a las que estará sometida la pieza de acero. Puede tomar los siguientes valores:

Condiciones especiales

Z15

Mín. 15% reducción del área

Z25

Mín. 25% reducción del área

Z35

Mín. 35% reducción del área

 

+ BB, se usa para indicar las condiciones de tratamiento del acero. Los valores que puede tomar son los siguientes:

Condiciones de tratamiento

+M

Laminación termomecánica

+N

Laminación normalizada

+AR

Bruto de laminación

 

Ejemplo de designación según EN 10025-2:

S 355 J2     +Z35     +M

 

-  Por otro lado, la designación según la EN 10025-4 recoge las instrucciones para la designación de los aceros soldables de grano fino, laminados termomecánicamente. El esquema de designación es el siguiente:

S XXX YY

Donde los campos S y XXX representan los mismos valores ya indicados en el apartado anterior, mientras que el último campo YY añade información adicional sobre las características físicas de la pieza de acero en cuestión, pudiendo tomar los siguientes valores:

Características físicas

L

Para bajas temperaturas

M

Laminación termomecánica

N

Laminación normalizada

W

Patinable con protección a la corrosión atmosférica

 

Ejemplo de designación según EN 10025-4:

S 355 ML

 

A continuación, se muestra en la siguiente figura otro ilustrativo ejemplo de cómo se lleva a cabo la designación habitual de los grados de los aceros estructurales:

Ejemplo de Designación de los Grados de los Aceros Estructurales

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  Designación de los Grados de los Aceros Estructurales


5- Soldabilidad de los aceros. Valor del carbono equivalente (CEV)

La soldabilidad es la aptitud de un acero para ser soldado sin que posteriormente aparezca ningún tipo de fisuración en frío en el material.

Generalmente, la fisuración en frío de la zona soldada de un acero suele producirse por una combinación de los siguientes factores: existencia de hidrógeno presente durante el proceso de soldeo y que puede difundirse en el metal de aportación, aparición de una microestructura frágil en la zona afectada térmicamente por la soldadura, y aparición de concentraciones importantes de tensiones de tracción en la unión soldada.

No obstante, un factor muy importante a tener en cuenta en cuanto a la soldabilidad de un acero, es su composición química, aspecto clave que va a determinar principalmente su buena o mala disposición para la soldadura.

Así por ejemplo, para un acero no aleado de uso común en estructuras, lo más determinante para que presente una buena soldabilidad es su contenido máximo en carbono (C ≤ 0,22%) y la presencia de impurezas, como son el azufre (S ≤ 0,035%), el fosforo (P ≤ 0,035%) y el nitrógeno (N ≤ 0,012%).

Un parámetro fundamental y muy útil para evaluar la soldabilidad de los aceros es el concepto de CARBONO EQUIVALENTE (CEV), que equipara la soldabilidad relativa de diferentes aleaciones de acero y las compara con las propiedades de un acero al carbono simple.

El Código API 1104- A B presenta la ecuación desarrollada por el Instituto Internacional de Soldadura para el cálculo del valor del carbono equivalente CEV, y cuya expresión es la siguiente:

CEV = C +   Mn   +   Cr + Mo + V   +   Ni + Cu



6 5 15

(*) donde los contenidos de los elementos químicos en la anterior fórmula se expresan en tanto por ciento (%).

A medida que se eleva el contenido equivalente de carbono, la soldabilidad de la aleación de acero que se trate decrece. Como regla general, un acero se considera soldable si el carbono equivalente (CEV), obtenido según la fórmula anterior, es inferior a un valor de 0,4%.

El CEV, en cierto modo, mide la susceptibilidad para que se produzca una rotura en frío en la zona de la pieza de acero afectada térmicamente (ZAT) por la soldadura.

Para barras de acero con espesores de pared inferiores a 16 mm, generalmente se acepta que si CEV ≤ 0,4% no aparecen grietas con la soldadura. Para 0,4 ≤ CEV ≤ 0,45 hay que tomar algunas precauciones dependiendo del proceso de soldadura. Para un CEV mayor que 0,45%, normalmente se necesita un precalentamiento previo de la pieza antes de soldar.

Así por ejemplo, supongamos el caso de tener que aplicar una soldadura en una pieza fabricada en acero S 355 JR, que es la designación para un tipo de acero no aleado laminado en caliente. Como se puede comprobar en la tabla incluida en el apartado 2.2 de este tutorial, una pieza de este tipo de acero con un grosor de entre 30 y 40 mm presenta un CEV = 0,47, por lo que, según la recomendación anterior, requerirá someter a la pieza antes de soldar a un calentamiento previo, con objeto de evitar que aparezcan posteriormente grietas y otros defectos no deseados en las zonas afectadas por las soldaduras.

 


ANEXOS


•  Anexo nº 1.-  Tabla Resumen de Grados de aceros estructurales sin alear según EN 10025-2

A continuación, se adjuntan en las siguientes tablas las características mecánicas y la composición química de los grados de acero estructural sin alear según la norma EN 10025-2:

Características mecánicas de los grados de acero estructural sin alear según EN 10025-2

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

Composición química de los grados de acero estructural sin alear según EN 10025-2

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

•  Anexo nº 2.-  Tabla Resumen de Grados de aceros soldables de grano fino según EN 10025-4

A continuación, se adjuntan en las siguientes tablas las características mecánicas y la composición química de los grados de aceros soldables de grano fino según la norma EN 10025-4:

Características mecánicas de los grados de aceros soldables de grano fino según EN 10025-4

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

Composición química de los grados de aceros soldables de grano fino según EN 10025-4

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

•  Anexo nº 3.-  Tabla Resumen de Grados de acero según las normas americanas ASTM

A continuación, se adjuntan en las siguientes tablas las características mecánicas y la composición química de los grados de aceros según dictan las normas americanas ASTM:

Características mecánicas de los grados de aceros según las normas americanas ASTM

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

Composición química de los grados de aceros según las normas americanas ASTM

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

•  Anexo nº 4.-  Tabla Resumen de Grados de acero según las normas rusas GOST

A continuación, se adjuntan en las siguientes tablas las características mecánicas y la composición química de los grados de acero según dictan las normas rusas GOST:

Características mecánicas de los grados de acero según las normas rusas GOST

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

Composición química de los grados de acero según las normas rusas GOST

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

•  Anexo nº 5.-  Tabla Resumen de Grados de acero según los estándares chinos GB/T

A continuación, se adjuntan en las siguientes tablas las características mecánicas y la composición química de los grados de acero según los estándares chinos GB/T:

Características mecánicas de los grados de acero según los estándares chinos GB/T

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

Composición química de los grados de acero según los estándares chinos GB/T

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

•  Anexo nº 6.-  Tabla Resumen de Grados de acero estructurales soldables para aplicaciones en alta mar

A continuación, se adjuntan en las siguientes tablas las características mecánicas y la composición química de los grados de aceros estructurales soldables para aplicaciones en alta mar para la construcción de estructuras marinas fijas:

Características mecánicas de los grados de aceros estructurales soldables para aplicaciones en alta mar

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

Composición química de los grados de aceros estructurales soldables para aplicaciones en alta mar

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

•  Anexo nº 7.-  Tabla Resumen de Grados de aceros resistentes a la intemperie

A continuación, se adjuntan en las siguientes tablas las características mecánicas y la composición química de los grados de aceros resistentes a la intemperie:

Características mecánicas de los grados de aceros resistentes a la intemperie

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

Composición química de los grados de aceros resistentes a la intemperie

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

•  Anexo nº 8.-  Tabla comparativa de designaciones de los grados y tipos de aceros entre normas internacionales

A continuación, se adjunta la siguiente tabla comparativa de designaciones de los grados y tipos de aceros más usuales entre las normas europeas con las normas americanas, de Canadá, China y los antiguos estándares nacionales europeos:

Tabla comparativa de designaciones de los grados y tipos de aceros entre normas

(*) Fuente: ArcelorMittal Commercial Sections S.A.  (www.sections.arcelormittal.com)


 

 

>> FIN DEL TUTORIAL

 

 

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