ASTM E112: Análisis granulométrico

Introducción

La norma ASTM E112 establece la medición del tamaño de grano en metales y aleaciones para obtener coherencia y precisión en la aplicación de la ciencia de los materiales.

Las propiedades mecánicas de los metales y aleaciones se definen por el tamaño de grano. ASTM E112 estandariza una técnica para la medición del tamaño de grano que es importante en el control de calidad, la investigación y la ingeniería de materiales.

Métodos para el análisis del tamaño de grano (ASTM E112)

La norma ASTM E112 describe varios métodos normalizados de determinación del tamaño de grano, cada uno de ellos adecuado para materiales específicos, precisión y equipo disponible:

1. 1. Método de comparación

Este método consiste en la comparación visual de una muestra pulida y grabada con las tablas granulométricas ASTM. Es rápido y aceptable para el control de calidad cotidiano, para el que basta con una granulometría aproximada. Por ejemplo, en componentes de aluminio fundido, los operarios pueden verificar fácilmente si el tamaño de grano está dentro del rango deseable (por ejemplo, ASTM G8-G12).

2. Método planimétrico (o de recuento)

El método planimétrico cuenta los granos en un área en un microscopio. El método planimétrico proporciona una medición más cuantitativa y precisa, adecuada para la investigación, el desarrollo y las aleaciones de alto rendimiento. Por ejemplo, en las superaleaciones a base de níquel utilizadas para fabricar álabes de turbinas, el análisis planimétrico garantiza que los granos sean iguales, lo que es crucial para la resistencia a la fluencia a alta temperatura.

3. Método de intercepción (o lineal)

El método de intercepción consiste en trazar varias líneas de prueba a través de la micrografía y contar los límites de grano cruzados. Es muy adecuado para los sistemas automatizados de análisis de imágenes basados en ordenador, de modo que puede haber una medición de alto rendimiento con un sesgo reducido del operador. Se utiliza ampliamente en plantas de producción de acero, titanio y aleaciones de aluminio, donde es necesario establecer grandes conjuntos de datos para verificar la consistencia de los lotes.

Cada método tiene ventajas especiales: el método de comparación es rápido y práctico para las comprobaciones rutinarias, el método planimétrico proporciona datos precisos de grado de investigación y el método de intercepción es el más adecuado para la automatización y el cálculo estadístico. El método ideal depende del tipo de material, del grado de precisión y de la aplicación prevista.

Métodos de medición del tamaño del grano

Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Aplicaciones del análisis granulométrico

El tamaño de grano afecta directamente a las propiedades mecánicas de los metales y aleaciones, por lo que los ensayos ASTM E112 son necesarios en muchas industrias.

En el sector aeroespacial, las palas de turbina Ti-6Al-4V con granos finos (~10 μm) contienen más de 10⁶ ciclos de fatiga a 550°C, mientras que los granos gruesos (~40 μm) reducen la vida a fatiga en un 30-40%.

El análisis del tamaño de grano garantiza que los tratamientos térmicos produzcan microestructuras uniformes para su aplicación a altas temperaturas.

En la industria del automóvil, los tamaños de grano de 40 μm a 10 μm reducen el límite elástico en más de 100 MPa sin sacrificar la ductilidad, lo que mejora la resistencia a los choques. El examen del grano verifica que los procesos de laminado y recocido cumplen las especificaciones.

En la construcción, los aceros estructurales de grano fino mantienen la tenacidad a bajas temperaturas, reduciendo la posibilidad de fractura frágil. Las pruebas ASTM E112 verifican que los procesos de fundición y soldadura producen un material consistente y seguro.

La medición del tamaño de grano también es fundamental en el diseño de aleaciones y en el análisis de fallos. En las superaleaciones con base de níquel y en el acero inoxidable, un crecimiento anormal del grano o una distribución no uniforme pueden causar fluencia o agrietamiento antes del tiempo previsto. La medición del tamaño de grano permite a los ingenieros correlacionar directamente los fallos de rendimiento con parámetros del proceso como la velocidad de enfriamiento o las condiciones de forja.

En resumen, el ensayo ASTM E112 proporciona una verificación cuantitativa de la microestructura con garantía de solidez, resistencia a la fatiga y fiabilidad para los sectores aeroespacial, automoción, construcción y aleaciones avanzadas.

Preguntas más frecuentes

¿Para qué se utiliza la norma ASTM E112?

La norma ASTM E112 se utiliza para medir el tamaño de grano de metales y aleaciones con el fin de determinar sus propiedades mecánicas.

¿Por qué es importante el tamaño de grano en metales y aleaciones?

El tamaño de grano de los metales y aleaciones afecta a su resistencia, tenacidad y ductilidad, lo que influye en su rendimiento en diversas aplicaciones.

¿Qué industrias utilizan habitualmente la norma ASTM E112?

Industrias como la aeroespacial, la automoción y la construcción utilizan regularmente la norma ASTM E112 para el control de calidad y la innovación de materiales.

¿Cuáles son los principales métodos indicados en la norma ASTM E112?

La norma proporciona el método de comparación, el método planimétrico y el método de intercepción para la medición del tamaño de grano.

¿Cubre la norma ASTM E112 todos los metales y aleaciones?

Sí, la norma ASTM E112 es general y puede aplicarse a una amplia gama de materiales metálicos, proporcionando mediciones sólidas del tamaño de grano para todos los tipos.