analisis comparativo acero: astm a499-89 vs astm a36

ANALISIS COMPARATIVO ACERO:
ASTM A499-89 VS ASTM A36
A continuación se presenta un breve análisis desde el punto de vista mecánico, a fin
de comparar las propiedades del Acero A499-89 y Acero A36.
Tabla 1.
COMPOSICIÓN QUÍMICA Y PROPIEDADES MECÁNICAS
ASTM
A36 (*)
A499-89/Gr 50 (**)
Carbono
Manganeso
Fósforo
Silicio
Azufre
COMPOSICIÓN QUÍMICA
0,25-0,29
_
0,04 máx.
_
0,05 min.
0,55-0,84
0,60-1,10
0,035-0,04
0,10-0,50
0,04-0,05
PROPIEDADES MECÁNICAS
Resistencia a la
Tensión, Ksi (Mpa)
Límite Fluencia, Ksi (Mpa)
Elongación (%)
Dureza (HB)
58 (400) min.
80 (550) min.
32 (220) min.
20-23
125-200
50 (345) min.
10-14.
200-300
(*) "ASTM A36, Standard Specification for Carbon Structural Steel".
(**) Mechanical Properties, "ASTM A499-89 Standard Specification, Steel Bars and Shapes,
Carbon, Rolled from "T" Rails, Grade 50".
Chemical Composition, "ASTM A1-92 Standard Specification for Carbon Steel "T" Rails".
En la Tabla 1, se muestra un resumen de la composición química y propiedades
Mecánicas del Acero A499-89 y Acero A36.
Las diferencias principales entre estos dos materiales, es el porcentaje de carbono y
de manganeso contenido. El que posee mayor incidencia en las propiedades mecánicas del
material es el carbono.
El carbono en el acero, tiene efectos tanto positivos, como negativos, en función de
la aplicación deseada. Al añadir una mayor cantidad de carbono a un acero, aumenta la
resistencia mecánica, la dureza y la capacidad de ser mecanizado, pero disminuyen en
pequeñas cantidades la ductilidad, la tenacidad y también la soldabilidad. A continuación se
realizará una comparación entre estos dos materiales en cuanto a sus propiedades
mecánicas.
04 de marzo de 2015
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Resistencia a la Tracción (UTS): El acero A499-89 es un material que posee una
resistencia mecánica mayor, en un 37%, en comparación al acero A36 (Figura 1), con lo
cual el material soportará mayor carga que el acero A36 antes de deformarse
permanentemente. Esta propiedad es determinante, ya que en la mayoría de las
aplicaciones, el objetivo es que el material resista las cargas que son aplicadas, sin adquirir
una deformación permanente, y lo más importante que no falle.
Figura 1.*
Límite de Fluencia (σy): El límite de fluencia indica el punto de inflexión en donde el
material, pasa de comportarse elásticamente, a comportarse plásticamente (deformación
permanente). El límite de fluencia del Acero A499-89 es mayor, en un 57%, en
comparación al Acero A36. Al comparar estos dos materiales desde el punto de vista del
límite de fluencia, para deformar plásticamente el Acero A499 se requiere una carga 57%
mayor que la requerida en el A36 (Figura 1).
Ductilidad: La ductilidad es la capacidad que tiene el material de deformarse plásticamente
antes de llegar al punto de fractura, esta se puede observar en la Figura 1. El Acero A49989 presenta una adecuada ductilidad, y no obstante de poseer una elevada resistencia
mecánica, su ductilidad es menor que la del acero A36, esto queda reflejado en el
porcentaje de deformación que posee cada uno de estos materiales. Lo expresado
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previamente implica que el Acero A499-89 desarrollara una menor deformación que el
material A36 antes de llegar al punto de fractura.
Tenacidad: La tenacidad es la capacidad que tiene el material de absorber la energía de
impacto, sin fracturarse. La tenacidad se puede observar en el gráfico de la Figura 1, está es
representada por el área bajo la curva. Entonces, según la Figura 1, el Acero A36 posee una
mayor capacidad para absorber impactos que el Acero A499-89, ya que su área bajo la
curva es mayor. Sin embargo, se debe tener en cuenta que el rango de temperatura de
transición de estos dos materiales presenta grandes diferencias. En el caso del acero A36, el
rango de temperatura es muy pequeño en comparación con el otro material, esto es
perjudicial si el material va a estar expuesto a cambios de temperaturas muy significativos,
ya que si se disminuye la temperatura, la tenacidad disminuye bruscamente llegando a
valores muy bajos, en cambio el material A499-89, la caída de la tenacidad es menos
pronunciada si disminuye la temperatura. (Figura 2)
Figura 2.*
Dureza: La dureza es una propiedad que depende de la resistencia a la tracción, y por lo
tanto depende de la composición que tenga el material. La presencia de una mayor cantidad
de carbono en el acero A499-89, le permite tener una mayor dureza, debido a su micro
estructura, que es mayormente perlita y pequeñas cantidades de ferrita pro, a diferencia del
Acero A36, que es un acero mayormente compuesto por ferrita. La mayor dureza implicará
que el material es más resistente al desgaste.
Resistencia a la Corrosión: Una propiedad importante, aunque no es precisamente
mecánica, pero que si influye en el comportamiento mecánico del material, es la resistencia
a la corrosión. Si comparamos estos dos materiales, no se encuentran grandes diferencias
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entre uno y el otro. Ya que ambos materiales son aceros al carbono, se puede concluir que
ambos presentan un adecuado comportamiento frente a la corrosión.
Existen otras propiedades mecánicas que no se han nombrado, ya que son
dependientes de las mencionadas previamente. Algunas de estas son la resistencia a la
flexión, torsión, compresión, pandeo, etc. Todas estas propiedades son proporcionales a la
resistencia a la tracción, entonces se entiende que si un material tiene más resistencia a la
tracción que otro, tendrá un mejor comportamiento cuando esté sometido a estos tipos de
cargas. Por último, otra propiedad relevante y que es el principal motivo de falla en muchos
mecanismos donde hay movimiento, es la resistencia a la fatiga. La resistencia a la fatiga es
la capacidad que tiene el material de soportar una determinada cantidad de cargas cíclicas
hasta producir su fallo. Esta propiedad, al igual que las mencionadas previamente,
dependen de la resistencia a la tracción, por lo tanto, el Acero A499-89, al tener una mayor
resistencia a la tracción, presenta una mejor resistencia a la fatiga en comparación con el
Acero A36.
Como conclusión, el material A499-89, en general, posee claramente mejores
propiedades mecánicas que el Acero A36, quizás en algunas aplicaciones específicas, el
Acero A36 tenga ventajas sobre el Acero A499-89, pero en general, desde el punto de vista
mecánico, el acero A499-89 va a tener un mejor comportamiento que el ASTM A36.
Uso Agrícola: Como conclusión se debe observar que los perfiles fabricados a partir de
Acero A499-89, presentarán un mejor comportamiento para el uso agrícola, debido
principalmente, a las características mecánicas superiores del material. Permitiendo así,
soportar de mejor manera las cargas aplicadas, obteniendo una menor deformación y
desgaste de la estructura, y por último, un mejor comportamiento frente a las variaciones de
temperatura normalmente presentes en las zonas agrícolas destinadas a la explotación de
viñedos.
* Los gráficos expuestos son sólo demostrativos, no están construidos por medio de ensayos ni valores reales,
son solo para comparar el comportamiento de estos dos materiales frente a distintos fenómenos.
** El presente documento se emite para el uso interno de la Empresa Santa Blanca-Chile.
Rodrigo F. Lagos C.
Dr. Ingeniero Civil Industrial
Profesor Asociado - Escuela Ing. Mecánica
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso
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