Aleación 625 Grade 1 y Grade 2: un estado de tratamiento térmico, no un nivel de calidad

En muchas normas de materiales, un número de grado más alto significa más resistencia o mejor calidad. La aleación 625 (UNS N06625) no funciona así. Quien pide Grade 2 suponiendo que es un escalón por encima del Grade 1 recibe un material con un límite elástico un tercio menor.

El grado es el último tratamiento térmico

ASTM divide la aleación 625 en dos grados, y la única diferencia es la temperatura del último tratamiento térmico antes del suministro.

Las resistencias indicadas corresponden a tubo y tubería sin soldadura (ASTM B444). Las demás formas de producto se ven en la sección siguiente.

Una temperatura de solubilización más alta produce un grano más grueso. El grano grueso cede algo de resistencia a temperatura ambiente, pero resiste mejor la fluencia bajo carga prolongada a alta temperatura. Por eso los dos grados sirven a dos tipos de servicio:

• Estructuras resistentes a la corrosión desde temperatura ambiente hasta 1100 °F, por ejemplo agua de mar, procesos químicos y fondo de pozo: elija Grade 1 por su resistencia.
• Piezas con carga prolongada por encima de 1100 °F, por ejemplo componentes de hornos y sistemas de escape: elija Grade 2.

Después de solubilizado, el Grade 2 puede recibir además un recocido de estabilización a 1800 °F (982 °C) mínimo para mejorar la resistencia a la sensibilización. Las normas lo admiten con o sin este paso, así que indíquelo en el pedido si lo necesita.

Los valores mínimos dependen de la forma de producto

El material marcado como Grade 1 no tiene la misma resistencia mínima como chapa fina, como chapa gruesa y como barra de gran diámetro. La tabla siguiente se comprobó con cada norma de producto. Cada celda indica resistencia a la tracción en ksi, límite elástico en ksi y alargamiento en %, todos valores mínimos.

En unidades SI, tal como se imprimen en las normas: 120 ksi son 827 MPa, 110 son 758, 100 son 690, 60 son 414, 55 son 379, 50 son 345 y 40 son 276. Solo B705 imprime 825, 415 y 275 para los valores de 120, 60 y 40 ksi.

Tres cosas a tener en cuenta:

• El Grade 1 tiene un escalón inferior. La chapa laminada en caliente, la barra de gran diámetro y las piezas forjadas de sección gruesa tienen un mínimo de tracción de 110 ksi, no de 120.
• El Grade 2 es igual en todas las formas de producto: 100 ksi de tracción y 40 ksi de límite elástico.
• La barra tiene un Grade 3. Solubilizada y luego deformada en frío, hasta 2.5 in. (63 mm), con mínimos de 135 ksi (930 MPa) de tracción, 100 ksi (690 MPa) de límite elástico y 25 % de alargamiento. Solo existe en la norma de barra B446. La chapa, la tubería y las piezas forjadas no tienen ese grado.

Las especificaciones aeroespaciales AMS fijan requisitos propios. La comparación completa por forma de producto está en la ficha de la aleación 625.

Sin grado en el pedido, se entrega Grade 1

Las cláusulas de pedido de las siete normas llevan la misma frase: si no se especifica grado, se suministrará Grade 1.

Así, si un servicio a alta temperatura necesita Grade 2 y el pedido dice solo «N06625, ASTM B444», el proveedor que envía Grade 1 ha cumplido el pedido por completo. También importa a la inversa. Si se escribe Grade 2 para un servicio de corrosión a temperatura ambiente, el material llega con el mínimo de resistencia más bajo, y los valores de diseño tomados del Grade 1 dejan de valer.

Cinco detalles que es fácil pasar por alto

Las cifras SI no son los valores de la norma. Las normas de chapa, tubo, barra, piezas forjadas y tubo y tubería soldados indican que las unidades pulgada-libra son las normativas y que los valores SI entre paréntesis son conversiones solo informativas. Los mismos 120 ksi se imprimen como 827 MPa en B704 y como 825 MPa en B705. Si la aceptación se discute sobre un informe de ensayo métrico y el resultado cae en ese intervalo, rige el valor en pulgada-libra.

Un accesorio toma su grado de su propio tratamiento térmico. Según ASTM B366, los accesorios Grade 1 y Grade 2 pueden fabricarse a partir de material de partida de cualquiera de los dos grados. La diferencia está en los ensayos. Los accesorios Grade 1 deben ensayarse a tracción por lote. Los accesorios Grade 2 solo quedan exentos cuando el informe de ensayo de la materia prima indica Grade 2 y el tratamiento térmico final del accesorio cumple el requisito de solubilización. El grado del certificado de la materia prima no es el grado del accesorio.

La tensión de la prueba hidrostática es distinta. Para tubo y tubería sin soldadura B444, la presión de prueba se calcula con una tensión admisible de 30 000 psi (207 MPa) para Grade 1 y de 25 000 psi (172 MPa) para Grade 2.

Algunos materiales no llevan garantía mecánica. El tubo de «calidad para conformado en caliente» y la barra de «calidad para forja» se suministran solo por composición química e inspección superficial, sin ensayo de tracción. La chapa fina y la banda muy delgadas también están exentas: el límite elástico no se aplica por debajo de 0.020 in. (0.508 mm) y el alargamiento no se aplica por debajo de 0.010 in. (0.254 mm).

Recalentar cambia el estado. Las normas incluyen una nota: el trabajo en caliente o un nuevo recocido pueden cambiar mucho las propiedades, según el historial de trabajo y las temperaturas. Si compra Grade 2 y lo conforma en caliente usted mismo, tiene que restablecer el estado después del conformado.

En el titanio, un grado es otra aleación

Las normas ASTM de titanio también usan la palabra, pero allí cada grado es una aleación distinta, con su propio número UNS y su propia composición. Estos son los más comunes en la norma de chapa ASTM B265. Resistencias en ksi, con MPa entre paréntesis.

• En los grados sin alear 1 a 4, un número más alto es más resistente, porque admite más oxígeno y hierro. El precio es un alargamiento que baja del 24 % al 15 % y un conformado más difícil. Un número más alto sigue sin ser un nivel de calidad más alto.
• El Grade 23 es menos resistente que el Grade 5. Es la versión de intersticiales extrabajos del Ti-6Al-4V, con el oxígeno reducido de 0.20 % a 0.13 %, para cuando se necesita más tenacidad.
• Los grados H (2H, 7H y otros) mantienen la misma composición y solo elevan el mínimo de tracción a 58 ksi (400 MPa), sobre todo para recipientes a presión.

Un tercer significado: nivel de resistencia

En el acero maraging 18Ni la palabra significa otra cosa más. Según MIL-S-46850D, los grados 200, 250, 300 y 350 son la resistencia nominal a la tracción en ksi. Es el número de los nombres 18Ni250, 18Ni300 y 18Ni350. La misma especificación tiene además los tipos I a IV, que indican la práctica de fusión. Un pedido tiene que indicar ambos.

Una palabra, tres significados. Cuando vea «Grade», compruebe primero de qué norma viene.