ASTM B381 es una especificación de material para piezas forjadas de titanio y aleaciones de titanio. Define las calidades cubiertas y sus requisitos químicos y mecánicos para productos como discos, anillos, bloques y piezas forjadas según plano. Una solicitud de oferta completa de piezas forjadas también necesita la calidad, el estado, el plano, las dimensiones, el sobremetal de mecanizado, el alcance de la inspección y los requisitos documentales.
Qué cubre ASTM B381
Beiyu Titanium revisa solicitudes de oferta de piezas forjadas ASTM B381 para calidades seleccionadas y formas según plano. Los registros de composición química y propiedades mecánicas, la documentación EN 10204 3.1, la trazabilidad por número de colada o lote y cualquier inspección adicional se suministran conforme al alcance acordado en la oferta y el pedido.
ASTM B381 se aplica a piezas forjadas de titanio y aleaciones de titanio. No es la especificación aplicable a todas las formas de productos de titanio: la barra y el tocho están cubiertos por ASTM B348, la chapa fina y la chapa gruesa por ASTM B265, y los accesorios de soldadura por ASTM B363. El pedido debe identificar la norma aplicable a cada forma entregada.
Una solicitud de oferta para una pieza forjada debería indicar la calidad B381, condición, plano con dimensiones forjadas y acabadas, sobremedida de mecanizado, requisitos de ensayos mecánicos, ubicación de la probeta cuando corresponda, y el paquete de inspección y certificados requerido. Los exámenes no destructivos, como la inspección ultrasónica, radiográfica o superficial, son especificados por el comprador cuando se requieren.
Para las dos cuestiones del plano que requieren más detalle, utilice la guía de procesos de anillos forjados frente a anillos laminados y la guía de espesor e inspección de discos forjados.
Para comparar páginas de empresas antes de enviar el mismo plano, utilice la lista de proveedores de piezas forjadas de titanio; su orden sigue una regla fijada de la página de resultados, no una puntuación de calidad.
Calidades comunes de ASTM B381
La calidad se selecciona según el entorno de corrosión, el requisito de resistencia, el código de diseño y el plan de inspección. La tabla es una referencia de selección preliminar; prevalecen la revisión vigente de la norma y el pedido.
| Calidad | UNS | Resistencia a la tracción mínima (MPa) | Límite elástico mínimo (MPa) | Contexto de selección |
|---|---|---|---|---|
| F-2 | R50400 | 345 | 275 | Bridas, cuerpos de válvula y accesorios para servicio corrosivo |
| F-5 | R56400 | 895 | 828 | Discos, anillos y piezas forjadas estructurales de mayor resistencia |
| F-7 | R52400 | 345 | 275 | Servicios seleccionados con ácidos reductores y sensibles a la corrosión por resquicio |
| F-12 | R53400 | 483 | 345 | Equipos de proceso seleccionados para cloruros calientes y salmuera |
| F-23 | R56407 | 828 | 759 | Piezas forjadas ELI cuando la especificación de ingeniería exige B381 F-23 |
Los valores indicados son los mínimos de ASTM B381 para las calidades enumeradas en condición recocida. Verifique la revisión vigente, las unidades, las disposiciones de tamaño u orientación y todos los requisitos suplementarios aplicables antes de realizar un pedido. Los resultados de ensayo y los documentos de trazabilidad se suministran conforme al alcance de inspección y certificados solicitado.
ASTM B381 frente a ASTM B363: piezas forjadas y accesorios de soldadura
ASTM B381 cubre piezas forjadas de titanio. ASTM B363 cubre accesorios de soldadura de titanio sin soldadura y soldados fabricados en fábrica, como codos, retornos, tapas, tes, reductores y extremos cortos para junta solapada. Una brida forjada puede especificarse según B381 más la norma dimensional o de diseño aplicable, mientras que un codo de soldadura puede pedirse según B363.
Ambas normas hacen referencia a calidades de titanio e identidades UNS, pero sus formas de producto, designaciones, rutas de fabricación, ensayos y requisitos de aceptación no son intercambiables. Aplique cada norma únicamente a la forma entregada dentro de su alcance.
Si una lista de materiales incluye tanto una brida forjada como un codo de soldadura, enumere los requisitos de material y dimensionales aplicables para cada partida en lugar de utilizar una sola norma para todo el conjunto.
¿Qué significa la designación F en ASTM B381?
El prefijo F es la designación de calidad de pieza forjada utilizada en ASTM B381, y el número corresponde a la conocida calidad de titanio. F-1 es titanio no aleado (UNS R50250), F-2 es titanio no aleado (R50400), F-3 es titanio no aleado (R50550), F-5 es la aleación Ti-6Al-4V (R56400), F-7 (R52400) y F-11 (R52250) son titanio no aleado con 0.12 a 0.25 por ciento de paladio, y F-12 es la aleación de 0.3 por ciento de molibdeno y 0.8 por ciento de níquel (R53400). La norma abarca de F-1 a F-38 y cubre 39 calidades en total, incluidas las variantes con sufijo H, como F-2H y F-7H. Como ejemplo práctico, las piezas forjadas F-2 con un área de sección de hasta 3 in.² (1935 mm²) deben cumplir una resistencia mínima a la tracción de 50 ksi (345 MPa), un límite elástico mínimo de 40 ksi (275 MPa), 20 por ciento de alargamiento y 30 por ciento de reducción de área; para secciones mayores, las propiedades mecánicas se acuerdan entre el fabricante y el comprador.
Hay un aspecto que puede confundir a los compradores. La calidad de pieza forjada ELI F-23 corresponde a UNS R56407 según ASTM B381, y las normas industriales de productos de fábrica ASTM B348 para barra, B265 para chapa gruesa y B863 para alambre utilizan el mismo número para Grade 23. Solo la especificación de implantes quirúrgicos ASTM F136 designa su Ti-6Al-4V ELI como UNS R56401. Indique conjuntamente la norma y la designación de calidad en el pedido para que el certificado de fábrica informe el número que espera el plano.
¿Qué condición y ensayos exige ASTM B381?
ASTM B381 cubre piezas forjadas suministradas recocidas y, para determinadas calidades, las tablas de propiedades también enumeran otras condiciones de suministro, como material beta transformado y tratado en solución y envejecido, por lo que el pedido debería indicar la condición junto con la calidad. La aceptación de las propiedades mecánicas se basa en ensayos de tracción, que informan resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento y reducción de área frente a la calidad y el tamaño de sección solicitados; se realizan ensayos de dureza cuando el pedido lo exige, en lugar de ser un requisito predeterminado. El examen no destructivo, como la inspección ultrasónica, radiográfica o superficial, también se aplica cuando el comprador lo especifica, en lugar de automáticamente en cada pedido, por lo que el método, la cobertura y los criterios de aceptación requeridos deben figurar en el pedido. Cuando una pieza forjada se mecaniza a partir de la forma en estado forjado, indique también el sobremetal de mecanizado y las dimensiones finales, ya que determinan el peso de entrada y la ruta práctica de forja.
| Requisito | Qué indica la guía sobre ASTM B381 |
|---|---|
| Condición de suministro | Conviene que el pedido indique el estado junto con la calidad |
| Aceptación mecánica | Se basa en ensayos de tracción, que declaran la resistencia a la tracción, el límite elástico, el alargamiento y la reducción de área conforme a la calidad y el tamaño de sección solicitados |
| Ensayo de dureza | Se realiza cuando lo exige el pedido, no como requisito predeterminado |
| Examen no destructivo | La inspección ultrasónica, radiográfica o superficial se aplica cuando la especifica el comprador, no automáticamente en todos los pedidos, por lo que el método, la cobertura y los criterios de aceptación exigidos deben figurar en el pedido |
| Sobrematerial de mecanizado | Cuando una pieza forjada se mecaniza a partir de la forma en bruto de forja, indique también el sobremetal de mecanizado y las dimensiones finales, ya que determinan el peso de partida y el proceso de forja viable |
Cómo se fabrican las piezas forjadas de titanio: matriz abierta, matriz cerrada y laminación de anillos
Tres rutas cubren la mayoría de los pedidos de piezas forjadas de titanio. La geometría, el tamaño de sección, la orientación requerida del flujo de grano, la tolerancia, la cantidad, el presupuesto de utillaje y los requisitos de inspección influyen en la ruta.
| Ruta | Formas típicas | Utillaje | Dónde encaja |
|---|---|---|---|
| Matriz abierta, también denominada forja libre | Discos, bloques, ejes, casquillos, anillos simples, barras escalonadas | Matrices planas, en V o de recalcado estándar; aún pueden requerirse herramientas especiales, pero no existe un conjunto de matrices totalmente cerradas específico para la pieza | Cantidades reducidas, secciones grandes, prototipos y repuestos únicos. Las dimensiones resultan sobredimensionadas y la pieza se mecaniza a medida. |
| Matriz cerrada, también denominada matriz de impresión | Piezas de forma casi final, componentes con brida y contorneados | Conjunto de matrices específico para la pieza, un coste inicial real | Cantidades repetitivas en las que el utillaje puede amortizarse. En comparación con la matriz abierta, la forja con matriz de impresión puede proporcionar dimensiones en estado forjado más ajustadas y un menor sobremetal de acabado; el beneficio económico depende del diseño de la pieza, el tamaño de la serie y el mecanizado posterior. |
| Laminación de anillos | Anillos laminados sin soldadura | Rodillos estándar para secciones rectangulares simples; pueden requerirse rodillos perfilados y matrices de preforma para anillos contorneados | Anillos en los que se desea un flujo de grano circunferencial continuo, en lugar de un anillo cortado de chapa gruesa o mandrinado de un bloque macizo. |
El equilibrio práctico se encuentra entre utillaje, preparación, aprovechamiento del material, mecanizado y cantidad. La forja libre suele tener un coste bajo de utillaje especial y se adapta a cantidades pequeñas o secciones fuera de los límites de la forja en estampa, pero su precio por pieza no es necesariamente superior en todos los casos. Las estampas añaden un coste considerable de utillaje; con suficiente volumen repetitivo, la forja próxima a la forma final puede reducir la sobremedida de acabado y el mecanizado lo suficiente para rebajar el coste unitario total. El laminado de anillos produce un anillo sin soldadura y generalmente desarrolla un flujo de grano circunferencial, aunque los anillos perfilados pueden requerir utillaje específico. Indique la vía prevista en la consulta si el diseño requiere una; cuando quede abierta, indique la cantidad y las dimensiones finales y podrá proponerse la vía en función de ellas.
Dos limitaciones específicas de la forja de titanio
Durante la revisión técnica deben abordarse dos controles de proceso específicos del titanio. El comprador normalmente especifica la calidad, condición, propiedades, dimensiones, condición superficial y requisitos de inspección requeridos; el productor controla la temperatura de forja cualificada salvo que la especificación de compra indique lo contrario.
La temperatura de forja se establece en relación con el transus beta. Cada aleación de titanio tiene una temperatura por encima de la cual la estructura se transforma completamente en beta, y que el material se trabaje por encima o por debajo de ella cambia la microestructura final y, por tanto, las propiedades. Para Ti-6Al-4V, las cifras publicadas del transus beta varían entre fuentes, comúnmente en el intervalo de aproximadamente 980 a 1010 °C. Varía con la composición química de la colada y con el método utilizado para medirlo, por lo que es una propiedad metalúrgica de la colada y no un punto de ajuste fijo del proceso. ASTM B381 enumera más de una condición de suministro para las calidades correspondientes, siendo recocido la opción predeterminada común, mientras que el material beta transformado y tratado en solución y envejecido aparece en las tablas de propiedades para esas calidades. Por tanto, la condición debe indicarse junto con la calidad, y la revisión vigente de la norma determina qué condiciones están disponibles para la calidad pedida.
El trabajo en caliente al aire produce capa alfa, y debe eliminarse. El oxígeno, con posible absorción de nitrógeno, se difunde en la superficie y estabiliza una capa dura y frágil rica en alfa bajo la cascarilla de óxido. La capa alfa residual puede reducir el rendimiento a fatiga y favorecer la iniciación de grietas superficiales. La eliminación puede realizarse mediante mecanizado y/o un proceso cualificado de fresado químico o decapado ácido; el desincrustado ordinario por sí solo no demuestra la eliminación. El material y el sobremetal dimensional deben cubrir el método de eliminación seleccionado y la profundidad afectada verificada, por lo que es importante indicar las dimensiones finales y la condición superficial requerida en la solicitud de oferta. El mecanismo y cómo especificar su eliminación se tratan en nuestra guía sobre la capa alfa.
Además de la calidad, la norma, el estado y las dimensiones finales con sobremedida, conviene indicar tres aspectos adicionales cuando el diseño depende de ellos: la dirección requerida del flujo de grano, cualquier reducción mínima de forja y el método de ensayo no destructivo con su nivel de aceptación. ASTM B381 no incluye automáticamente el examen ultrasónico, por lo que un requisito de END debe indicarse en el pedido en lugar de suponerse. Beiyu Titanium suministra piezas forjadas de titanio conforme a ASTM B381 con certificados de inspección 3.1 según EN 10204 trazables a la colada de producción, y revisa el plano, el estado y el alcance de la inspección antes de la oferta.
Formas de piezas forjadas y cómo especificarlas
Las formas comunes incluyen discos, anillos, bloques, manguitos, cuerpos de válvula, bridas de titanio y piezas forjadas personalizadas según plano. Debido a que la geometría y la inspección son específicas del pedido, la solicitud de oferta debería incluir:
- Calidad, condición y revisión de la norma aplicable.
- Plano con dimensiones forjadas y acabadas, tolerancia y sobremedida de mecanizado.
- Ensayos mecánicos requeridos y ubicación u orientación de la probeta.
- Método de examen no destructivo, criterios de aceptación y requisito de informe, si se requiere.
- Trazabilidad por número de colada o lote, marcado, MTC EN 10204 3.1 y requisitos de inspección por tercera parte, cuando se soliciten.
| Campo que debe indicarse en un pedido de piezas forjadas | Detalle |
|---|---|
| Calidad y condición | Calidad, estado y revisión aplicable de la norma |
| Plano | Dimensiones de forja y finales, tolerancia y sobremetal de mecanizado |
| Ensayos mecánicos | Ensayos exigidos y ubicación u orientación de la probeta |
| Examen no destructivo | Método, criterios de aceptación y requisito de informe, si se exige |
| Trazabilidad y documentos | Trazabilidad por número de colada o lote, marcado, certificado de inspección 3.1 según EN 10204 y requisitos de inspección por tercera parte, cuando se soliciten |
ASTM B381 frente a ASTM B348
ASTM B381 se aplica a piezas forjadas; ASTM B348 se aplica a barra y tocho de titanio. No suponga que un certificado de barra B348 por sí solo demuestra que una pieza forjada acabada cumple B381. El pedido debería definir la especificación de la pieza forjada entregada, calidad, condición, ensayos y documentos. Si se requiere una especificación separada para el material de partida, como AMS 4928, indíquela explícitamente y confirme cómo se relaciona con el plan de aceptación de la pieza forjada acabada.
| Punto | Qué indica la guía |
|---|---|
| Alcance de ASTM B381 | Se aplica a piezas forjadas |
| Alcance de ASTM B348 | Se aplica a barras y tochos de titanio |
| El error que debe evitarse | No dé por supuesto que un certificado de barra B348 por sí solo demuestra que una pieza forjada terminada cumple B381 |
| Qué conviene que defina el pedido | La especificación de la pieza forjada suministrada, calidad, estado, ensayos y documentos |
| Especificación independiente del material de partida | Si se exige una como AMS 4928, indíquela expresamente y confirme cómo se relaciona con el plan de aceptación de la pieza forjada terminada |
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre ASTM B381 y ASTM B348?
ASTM B381 es para piezas forjadas de titanio; ASTM B348 es para barra y tocho de titanio. La forma de producto entregada y los requisitos de aceptación del pedido determinan qué norma se aplica.
¿Qué calidades son habituales para las piezas forjadas de titanio?
Las calidades solicitadas con frecuencia incluyen F-2, F-5, F-7, F-12 y F-23, pero B381 cubre un conjunto más amplio. Seleccione la calidad según los requisitos de corrosión, resistencia, temperatura y código.
¿Qué ensayos y documentos se entregan con las piezas forjadas B381?
Los registros de composición química y propiedades mecánicas requeridos por la norma solicitada se combinan con el alcance de trazabilidad, certificados e inspección adicional especificado por el comprador. UT, radiografía, inspección superficial, EN 10204 3.1 o inspección por tercera parte deben indicarse cuando se requieran.
¿B381 F-23 es el mismo UNS que ASTM F136?
No. ASTM B381 Grade F-23 es UNS R56407. ASTM F136 identifica material Ti-6Al-4V ELI trabajado para la fabricación de implantes quirúrgicos como UNS R56401. Utilice la norma y el UNS especificados por los requisitos de ingeniería y reglamentarios.
¿Qué debería incluir una solicitud de oferta para una pieza forjada?
Calidad, condición, plano, dimensiones forjadas y acabadas, sobremedida de mecanizado, cantidad, ensayos, criterios de aceptación NDT, marcado, embalaje y alcance de certificados.
Guía de selección de calidad para piezas forjadas
Utilice el guía de selección de calidad para piezas forjadas de titanio cuando las consultas sobre ASTM B381 requieren una comparación práctica de Grade 2, Grade 5, Grade 7, Grade 12 y Grade 23 para discos forjados, anillos, bloques, cuerpos de válvula y piezas en bruto mecanizadas.