Tabla de tamaño de grano ASTM para acero para herramientas

Qué mide el número de tamaño de grano ASTM

El número de tamaño de grano ASTM es un conteo más que una medición. Se toma una micrografía a 100 aumentos, se cuentan los granos que caen dentro de una pulgada cuadrada de ella y el conteo se convierte en un número de tamaño de grano. Un conteo de n granos por pulgada cuadrada a 100x da un número G mediante n igual a dos elevado a la potencia G menos uno, que se reordena a G igual a uno más el logaritmo de n dividido por el logaritmo de dos. Duplicar el conteo de granos eleva el número exactamente un paso, por lo que cada paso en la escala reduce a la mitad el número de granos en esa pulgada cuadrada. Recorriendo la tabla en sentido inverso, un paso reduce el diámetro promedio de grano por un factor de aproximadamente 1,41, que es la raíz cuadrada de dos que fija la duplicación del conteo.

Los límites entre los granos solo se hacen visibles después de pulir y atacar la muestra, por lo que una lectura de tamaño de grano se cita junto al ataque y al aumento con que se tomó. El conteo no se ve afectado por la aleación, por lo que la misma escala se usa para una barra de acero al carbono simple, una banda inoxidable y un bloque de acero para herramientas.

Número de tamaño de grano y diámetro promedio de grano

Número ASTM frente a diámetro promedio y banda

Fuente, números de tamaño de grano ASTM, Tabla 8.1 en la página impresa 67 de la fuente, que es la página 71 del PDF de la copia consultada. Los valores se leyeron de la imagen renderizada de la página.

El diámetro promedio se da en micras, donde una micra es 0,001 mm. La columna de tamaño relativo es la agrupación propia de la fuente de la escala en bandas, cada banda de tres números de ancho excepto la primera, que abarca menos uno y cero.

En qué banda cae un tamaño

La columna de la derecha de la tabla es la forma propia de la fuente de agrupar la escala y no una medición separada. Muy grueso abarca menos uno y cero y solo aparece en lingotes grandes o en acero mantenido cerca de su punto de fusión durante mucho tiempo. Grueso abarca de uno a tres, medio abarca de cuatro a seis y fino abarca de siete a nueve, y esos son los rangos en que cae una austenización y temple normales. Muy fino abarca de diez a doce y ultrafino abarca de trece a quince, y ambos requieren algo hecho al acero que retenga los granos. Una lectura de ocho en un certificado de acería y una lectura de ocho en un bloque de matriz son el mismo ocho.

Cómo la austenización fija el tamaño de grano

El tamaño de grano se fija mientras el acero es austenítico, por lo que el paso de austenización lo decide. Cuando el acero se calienta al rango austenítico, los nuevos granos de austenita están en su tamaño más pequeño inmediatamente después de que se ha consumido la perlita y antes de que el crecimiento de grano haya tenido tiempo de avanzar. El crecimiento de grano es impulsado por la tensión superficial en los límites de grano y opera haciendo que los granos pequeños se reduzcan mientras los grandes ocupan su lugar, por lo que el tamaño promedio solo avanza en una dirección una vez que el acero está caliente. Hay dos formas de llegar al tamaño inicial más pequeño. Una velocidad de calentamiento más rápida hace que la austenita nuclee en más lugares, y una estructura inicial más fina da austenita más fina porque los nuevos granos nuclean en los límites antiguos. Una temperatura de austenización más baja dentro del rango y una permanencia más corta dejan menos tiempo y menos fuerza motriz para el crecimiento.

Ciclar el acero a través de la transformación es la otra palanca. Cada pasada calienta al rango austenítico, mantiene brevemente y templa, y cada pasada parte de una estructura más fina que la anterior, por lo que el número de tamaño de grano sube con cada ciclo. Repetir el ciclo varias veces es la forma estándar de alcanzar los números muy fino y ultrafino sin cambiar el grado.

Por qué el número importa en el trabajo con acero para herramientas

Un grano de austenita más fino hace que la martensita también sea más fina, porque el tamaño de listón y de placa en la martensita sigue a la austenita previa. La tenacidad es la propiedad que sigue eso, que es la razón práctica por la que una lectura de tamaño de grano importa en un acero para herramientas que se usará en una aplicación de impacto. Dos coladas del mismo grado, templadas a la misma dureza, pueden estar dos o tres números de diferencia en esta escala y comportarse de manera distinta en servicio. El número también es lo más fácil de verificar contra lo que se pidió, por lo que pertenece a la orden de compra junto a la dureza y la condición de entrega, y pertenece al certificado que regresa con el acero. Una lectura tomada en una pequeña probeta aplica a esa probeta, y el tratamiento térmico dado a la probeta tiene que coincidir con el dado a la pieza antes de que los dos puedan compararse.

Datos de referencia relacionados

Las temperaturas que fijan el número están en la tabla de temperaturas de recocido y normalizado para acero para herramientas y la guía de temperaturas de forja del acero para herramientas, y la secuencia completa de temple y revenido por grado está en la guía de tratamiento térmico del acero para herramientas. Los grados que mantenemos y enviamos incluyen acero para herramientas D2 y acero para herramientas H13, y sus pasos de tratamiento térmico se detallan en la Guía de tratamiento térmico D2. Cómo se comporta la microestructura que resulta de ese tratamiento se cubre en la Tabla de tenacidad al impacto del acero para herramientas.

Datos de referencia compilados de Metallurgy of Steel for Bladesmiths and Others Who Heat Treat and Forge Steel (John D. Verhoeven). La Tabla 8.1 está impresa en la página 67 del libro, que es la página 71 del PDF de la copia consultada. La tabla es una referencia publicada y no una especificación nuestra.