La dureza de los tubos de acero al carbono sin costura es un indicador mecánico muy importante. Afecta directamente la resistencia al desgaste, la resistencia a la deformación plástica y el rendimiento de procesamiento del tubo de acero. Su dureza no es un valor fijo, sino que se ve afectada por numerosos factores y varía según los requisitos de la aplicación. Se resumen detalladamente los principales factores que influyen y el rango de dureza de los tubos de acero al carbono sin costura.
Factores que afectan la dureza de los tubos de acero al carbono sin costura
1. Contenido de Carbono
Este es el factor más importante que afecta la dureza del acero al carbono.
Acero con bajo contenido de carbono: El contenido de carbono suele ser inferior al 0,25 %, lo que resulta en una menor dureza, buena plasticidad y tenacidad, y facilidad de mecanizado y soldadura, como el acero de 20 lb.
Acero con contenido de carbono medio: El contenido de carbono oscila entre el 0,25 % y el 0,60 %. Presenta mayor resistencia y dureza que el acero con bajo contenido de carbono, pero menor plasticidad y tenacidad, como el acero de 35 lb y 45 lb.
Acero con alto contenido de carbono: El contenido de carbono es superior al 0,60 %, lo que resulta en la mayor dureza y buena resistencia al desgaste, pero baja plasticidad y tenacidad, lo que dificulta su soldadura.
2. Proceso de Tratamiento Térmico
El tratamiento térmico de las tuberías de acero puede alterar significativamente su microestructura y propiedades mecánicas, ajustando así significativamente su dureza.
Recocido: Reduce la dureza, aumenta la plasticidad y mejora la trabajabilidad.
Normalizado: Refina el tamaño del grano, mejora la resistencia y la tenacidad, y mantiene una dureza moderada.
Temple: Aumenta significativamente la dureza, pero puede volver el acero quebradizo.
Revenido: Se realiza después del temple, reduce la fragilidad y ajusta el equilibrio entre dureza y tenacidad.
4. Elementos de aleación
Aunque se considera "acero al carbono", incluso pequeñas cantidades de elementos como el manganeso y el silicio, así como trazas de elementos de aleación (como el vanadio, el titanio y el niobio), añadidas a ciertos grados, pueden afectar en cierta medida la dureza, la resistencia y la tenacidad del acero.
Rango de dureza de tubos de acero al carbono sin costura
La dureza de los tubos de acero sin costura generalmente se mide utilizando la dureza Brinell (HB), la dureza Rockwell (HRB/HRC) o la dureza Vickers (HV).
Dureza Brinell (HB): La más utilizada, especialmente para aceros más blandos.
Dureza Rockwell (HR): Esta escala tiene múltiples usos (p. ej., HRB para acero blando, HRC para acero duro).
Dureza Vickers (HV): Adecuada para medir un rango más amplio de durezas, incluyendo materiales muy duros.
Para tubos de acero al carbono sin costura de diferentes grados y estados, el rango de dureza es aproximadamente el siguiente:
Tubos de acero sin costura de acero bajo en carbono (p. ej., 20#, Q235B)
Suelen tener una dureza baja, de alrededor de HB 120-180.
La dureza puede aumentar ligeramente tras el trabajo en frío.
Algunas normas especifican un valor máximo de dureza (por ejemplo, algunos tubos para calderas requieren HB ≤ 179).
Tubos de acero sin costura de acero de medio carbono (como 35#, 45#)
La dureza es relativamente alta; los tubos sin tratamiento térmico suelen alcanzar valores de HRC entre 170 y 220.
Tras el temple y revenido, la dureza puede alcanzar niveles aún mayores, pero el valor específico depende de la temperatura de revenido y puede alcanzar valores de HRC entre 20 y 40 o incluso superiores.
Tubos de acero al carbono sin costura con tratamiento térmico
El rango de dureza de los tubos de acero al carbono sin costura sometidos a tratamientos de normalización o temple y revenido varía según el material y el proceso de tratamiento. Por ejemplo, algunos materiales indican que el rango de dureza estándar de los tubos de acero al carbono después del tratamiento térmico suele ser de HB 200-241, lo cual se utiliza generalmente para aplicaciones que requieren cierta resistencia.
Nota: Los requisitos y rangos de dureza específicos deben referirse a las normas nacionales (GB) o internacionales (como ASTM y ASME) que cumple la tubería de acero para los grados correspondientes. Estas normas establecerán límites superiores o rangos claros para la dureza de las tuberías de acero en diferentes estados (como laminado en caliente, normalizado y templado y revenido).
La importancia de la dureza
Resistencia al desgaste: Cuanto mayor sea la dureza, mayor será la resistencia al desgaste de la tubería de acero, y es adecuada para transportar medios abrasivos o piezas que requieren resistencia al desgaste.
Resistencia a la deformación plástica: Las tuberías de acero con mayor dureza tienen mayor capacidad para resistir la deformación plástica local (como indentaciones y abolladuras).
Rendimiento del procesamiento: La dureza afecta el procesamiento posterior (como corte, taladrado y soldadura). Una dureza excesiva aumentará la dificultad del procesamiento.
Tenacidad: La dureza y la tenacidad suelen estar en una relación de equilibrio. Una dureza excesiva puede implicar una menor tenacidad y existe el riesgo de fractura frágil al someterse a cargas de impacto.
Por lo tanto, al seleccionar tubos de acero al carbono sin costura, es necesario considerar exhaustivamente los requisitos de diversas propiedades como dureza, resistencia, tenacidad, soldabilidad, etc. de acuerdo con las condiciones de aplicación específicas y hacer la selección de acuerdo con los estándares correspondientes.
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