ASTM A307 — Parafusos, Estojos e Barras Roscadas de Aço Carbono
Resistência mínima de 60 ksi — composição química, propriedades mecânicas e marcação
A norma ASTM A307-21 especifica os requisitos químicos e mecânicos para dois graus de parafusos e estojos de aço carbono em diâmetros de ¼ in. a 4 in., com resistência mínima à tração de 60 ksi (414 MPa). É a especificação de fixadores de aço carbono de menor resistência do portfólio ASTM para uso geral e aplicações com flanges de ferro fundido. A porca correspondente é coberta pela ASTM A563.
Graus Abordados Neste Artigo
A A307 cobre dois graus ativos:
- Grade A — parafusos, estojos e barras roscadas de uso geral, resistência mínima de 60 ksi.
- Grade B — parafusos e estojos para flanges em sistemas de tubulação com flanges de ferro fundido, resistência de 60 a 100 ksi.
O antigo Grade C foi substituído pela ASTM F1554 Grau 36 (chumbadores) e não é mais abordado nesta norma.
Marcações por Grau
| Grau A307 | Marcação Parafuso / Estojo |
Porca Compatível |
|---|---|---|
| Grade A | ||
| Grade B |
A marcação do fabricante (RMO) aparece no campo superior. Para barras roscadas, as marcações seguem ASME B18.31.3 e são localizadas nas extremidades.
Composição Química
A composição química é idêntica para os Graus A e B:
| Elemento | Análise de Corrida (máx.) | Análise de Produto (máx.) |
|---|---|---|
| Carbono | 0,29% | 0,33% |
| Manganês | 1,20% | 1,25% |
| Fósforo | 0,04% | 0,041% |
| Enxofre — Grau A | 0,15% * | — |
| Enxofre — Grau B | 0,05% | 0,051% |
* Para o Grau A, teor de enxofre de 0,23% máx. é aceitável com aprovação do comprador. A adição intencional de bismuto, selênio, telúrio ou chumbo não é permitida para o Grau B.
Grade A — Uso Geral
Parafusos, estojos e barras roscadas para aplicações gerais, com resistência mínima à tração de 60 ksi. É o grau de menor resistência e maior versatilidade da A307, usado em estruturas leves, conexões não críticas e aplicações onde a resistência não é o fator determinante.
Requisitos Mecânicos
| Propriedade | Requisito |
|---|---|
| Tensão de ruptura mín. (full size) | 60 ksi [414 MPa] |
| Tensão de ruptura mín. (corpo de prova usinado) | 60 ksi [414 MPa] |
| Alongamento mín. em 2 in. | 18% |
| Dureza Brinell mín. | 121 HBW |
| Dureza Brinell máx. | 241 HBW (para comprimento < 3×dia.) / 241 HBW (para ≥ 3×dia.) |
| Dureza Rockwell B mín./máx. | 69 / 100 HRB |
Dimensões e Roscas
- Rosca padrão UNC série grossa, tolerância Classe 2A (ASME B1.1).
- Parafusos hex: dimensões conforme ASME B18.2.1.
- Barras roscadas: dimensões e roscas conforme ASME B18.31.3.
Tratamento Térmico
Parafusos cabeçados a frio com altura de cabeça ≤ 0,5D devem ser alívio de tensões a no mínimo 875 °F. Para cabeças com altura > 0,5D o alívio é a critério do fabricante.
Porca correspondente (ASTM A563)
Grau A hex (até 1 in.) ou A heavy hex (acima de 1 in.). Porcas de graus superiores com carga de prova maior também são aceitáveis.
Grade B — Flanges com Ferro Fundido
Desenvolvido especificamente para uso em flanges de tubulação com flanges de ferro fundido, onde a resistência máxima é limitada para evitar danos ao ferro fundido durante o aperto. A resistência deve ficar dentro da faixa de 60 a 100 ksi — o limite superior é tão importante quanto o inferior.
Requisitos Mecânicos
| Propriedade | Requisito |
|---|---|
| Tensão de ruptura mín. | 60 ksi [414 MPa] |
| Tensão de ruptura máx. | 100 ksi [690 MPa] |
| Alongamento mín. em 2 in. | 18% |
| Dureza Brinell | 121–212 HBW (comprimento < 3×dia.) / •–212 HBW (≥ 3×dia.) |
| Dureza Rockwell B | 69–95 HRB |
Dimensões e Roscas
- Parafusos heavy hex: dimensões conforme ASME B18.2.1.
- Rosca UNC Classe 2A.
Porca correspondente (ASTM A563)
Grau A heavy hex. Para parafusos e estojos Grau B até 4 in., porcas Grau A heavy hex são a especificação padrão.
Revestimentos Zinc — Processo e Sobremedida
A A307 define limites de sobremedida de diâmetro após revestimento com zinco, para garantir a montagem livre com a porca. Os valores são os mesmos exigidos para porcas sobremediadas conforme A563:
| Diâmetro (in.) | Sobremedida máx. de passo (in.) |
|---|---|
| ¼ | 0,016 |
| 5⁄16 a ½ | 0,017–0,018 |
| 9⁄16 a ¾ | 0,020 |
| 7⁄8 a 1 | 0,022 |
| 1⅛ a 1½ | 0,024 |
| 1⅝ a 2 | 0,027–0,031 |
| Acima de 2 | 0,050 |
- Galvanização a fogo: conforme F2329/F2329M.
- Zincagem mecânica: conforme B695, Classe 55.
- Quando não especificado, o fornecedor pode escolher entre galvanização a fogo ou zincagem mecânica — o mesmo processo deve ser aplicado ao conjunto parafuso + porca.
Ensaios e Controle
- Tração (full size ou usinado): obrigatória conforme F606/F606M. Parafusos hex e heavy hex ≤ 1½ in. de diâmetro devem ser ensaiados pelo método de tensão em cunha (wedge tension).
- Dureza: obrigatória; para o Grau B a faixa máxima é tão importante quanto a mínima.
- Certificado de corrida (S.R.): facultativo — quando especificado no pedido, o fabricante deve fornecer relatório com os últimos ensaios de cada tamanho em cada embarque.
- Bolts para solda (S1): requisito suplementar facultativo — restrições adicionais de composição química e carbono equivalente (CE ≤ 0,55) para parafusos destinados à soldagem.
Número de Testes por Lote
| Número de peças no lote | Número de amostras |
|---|---|
| Até 800 | 1 |
| 801 a 8.000 | 2 |
| 8.001 a 22.000 | 3 |
| Acima de 22.000 | 5 |
Marcação de Produto
A marcação deve estar na cabeça do parafuso ou na extremidade do estojo, podendo ser em relevo ou rebaixada:
| Grau | Símbolo | Localização |
|---|---|---|
| Grade A | 307A | Cabeça do parafuso / extremidade do estojo |
| Grade B | 307B | Cabeça do parafuso / extremidade do estojo |
Estojos de ≥ 3⅜ in. e, sempre que possível, estojos menores que ⅜ in. devem ter a marcação de grau. Barras roscadas seguem ASME B18.31.3. A identificação do fabricante é obrigatória e deve estar em local separado e distinto da marcação de grau.
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