Aceros aleados: Definición, Tipos, Aplicaciones y Más | MáquinaMFG

Aceros aleados: Definición, tipos, aplicaciones y mucho más

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1. Clasificación de los aceros aleados

Los aceros aleados son esencialmente aceros al carbono mejorados con elementos de aleación adicionales como Si, Mn, W, V, Ti, Cr, Ni, Mo, etc.

Estos elementos mejoran diversas propiedades del acero, como la resistencia, la tenacidad, la templabilidad y la soldabilidad. Los aceros aleados suelen clasificarse en función del contenido de elementos de aleación.

Además, los aceros aleados se emplean específicamente en diferentes industrias, por lo que también suelen clasificarse según su aplicación.

Clasificación por contenido de aleación

  • Acero de baja aleación: Contenido total de aleación inferior a 5%
  • Acero de aleación media: Contenido total de aleación entre 5% y 10%
  • Acero de alta aleación: Contenido total de aleación superior a 10%

Clasificación por uso

  • Acero estructural aleado: Acero ordinario de baja aleación; acero aleado de cementación, aleación templado y revenido acero, acero aleado para muelles; acero para rodamientos de bolas.
  • Acero aleado para herramientas: Aleación acero de corte (incluido el acero de corte de baja aleación, el acero rápido); acero aleado para moldes (incluido el acero para moldes en frío, el acero para moldes en caliente); acero de calibre.
  • Acero de rendimiento especial: Acero inoxidable, acero resistente al calor, acero resistente a la abrasión, etc.

2. Numeración de aceros aleados

1) Acero estructural de baja aleación y alta resistencia

Su grado se ordena en la secuencia de la letra Pinyin china (Q) que representa el límite elástico, el valor límite elástico y el símbolo del grado de calidad (A, B, C, D, E).

Por ejemplo, Q390A significa acero estructural de alta resistencia y baja aleación con límite elástico σs = 390N/mm2, grado de calidad A.

2) Acero estructural aleado

Su grado está formado por "dos dígitos + símbolo de elemento + dígito".

Las dos primeras cifras representan las diez milésimas de la media contenido en carbono en masa en el acero, el símbolo del elemento indica los elementos de aleación contenidos en el acero, y el número que sigue al símbolo del elemento representa las centésimas del contenido medio de ese elemento en masa.

Si la fracción de masa media del elemento de aleación es inferior a 1,5%, sólo se marca el elemento sin valor. Cuando la fracción de masa media es ≥1,5%, ≥2,5%, ≥3,5%, etc., los números 2, 3, 4, etc., se marcan después del elemento de aleación según corresponda.

Por ejemplo, 40Crdonde la fracción de masa media de carbono Wc=0,4%, y la fracción de masa media de cromo WCr <1,5%. Si se trata de un acero de alta calidad, se añade una "A" al final del grado, como en el caso del acero 38CrMoAlA, que es un acero estructural aleado de alta calidad.

3) Acero para rodamientos

La letra "G" (la primera letra del pinyin chino de la palabra "rolling") se añade antes del grado, y el número que aparece después indica las milésimas del contenido de cromo en masa, mientras que el contenido de carbono no se indica.

Por ejemplo, el acero GCr15 es un acero para rodamientos con una fracción másica media de cromo WCr = 1,5%.

Si hay otros elementos de aleación presentes en el cromo acero para rodamientosse expresan de la misma manera que los aceros estructurales de aleación general. Todos los aceros para rodamientos son aceros de calidad de alto grado, pero el grado no termina en "A".

4) Acero aleado para herramientas

El método de numeración de este tipo de acero es similar a la del acero estructural aleado, salvo que cuando Wc < 1%, se utiliza un solo dígito para representar las milésimas del contenido de carbono en masa. Cuando la fracción de masa de carbono es ≥1%, no se indica.

Por ejemplo, en el acero Cr12MoV, la fracción másica media del carbono es Wc=1,45%~1,70%, por lo que no se indica; la fracción másica media del Cr es 12%, y las fracciones másicas del Mo y del V son ambas inferiores a 1,5%.

Sin embargo, los aceros rápidos para herramientas son excepciones, y no se indica la fracción másica media de carbono independientemente de la cantidad. Dado que tanto los aceros aleados para herramientas como los aceros rápidos para herramientas son aceros de alta calidad, no es necesario marcar "A" al final de su grado.

5) Acero inoxidable y acero resistente al calor

El número que precede al grado del acero indica las milésimas de la fracción másica del carbono.

Por ejemplo, en 3Cr13 acero, la fracción másica media Wc=0,3%, y la fracción másica media WCr=13%. Cuando la fracción másica de carbono Wc≤0,03% y Wc≤0,08%, se utilizan los prefijos "00" y "0" respectivamente, por ejemplo, aceros 00Cr17Ni14Mo2, 0Cr19Ni9, etc.

3. Explicación de los aceros aleados comunes

1) Acero ordinario de baja aleación

Q345

Aplicaciones: Se utiliza principalmente para fabricar puentes, barcos, vehículos, calderas, recipientes a presión, oleoductos y gasoductos, grandes estructuras de acero, etc. Se utiliza en el estado laminado en caliente refrigerado por aire, la estructura es de grano fino F + P, y ya no se trata térmicamente.

Composición química wt%
CMnSiVNbTi
0.18~0.201.0~1.60.550.02~0.150.015-0.060.02~0.2

En Q345 incluye los antiguos grados de acero 12MnV, 14MnNb, 16Mn, 18Nb, 16MnCu.

Espesor mmPropiedades mecánicas
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 345470-63021-2234
16-35≥ 325
35-50≥ 295

Q420

Utilizado en estado normalizado, la estructura es F+S. Q345 incluye los antiguos grados de acero 15MnVN, 14MnVTiRE.

Composición química wt%
CMnSiVNbTiCrNi
≤ 0.201.0~1.70.550.02~0.20.015-0.060.02~0.2≤ 0.40≤ 0.70
Espesor mmPropiedades mecánicas
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 420520-68018-19
GB/T159
3491-1994
16-35≥ 400
35-50≥ 380

2) Acero aleado templado y revenido (baja templabilidad)

40Cr

Aplicaciones: Se utiliza para fabricar diversas piezas importantes en automóviles, tractores, máquinas herramienta y otras máquinas, como engranajes de máquinas herramienta, ejes principales, cigüeñales de motores de automóviles, bielas, pernos, válvulas de admisión.

Composición química principal wt%C0.37-0.44
Mn0.5-0.8
Si0.17-0.37
Cr0.81-1.1
Mo0.07-0.12
Tamaño de la pieza en bruto con tratamiento térmico<25 mmApagado ℃850 aceite
Templado ℃520 agua aceite
Propiedades mecánicas (≥)σb MPa980
σs MPa785
Tamaño de la pieza en bruto con tratamiento térmico<25mm9
ψ %45
Akv J47
Recocido HB207

3) Acero aleado para muelles

65Mn 60Mn2Si

Ejemplos de aplicaciones del acero 65Mn 60Mn2Si: muelles con una sección ≤25mm, como muelles helicoidales amortiguadores de vehículos.

Calidad del acero65Mn60Si2Mn
Componentes principales w%C0.62-0.700.56-0.64
Mn0.90-1.200.60-0.90
Si0.17-0.371.50-2.00
Cr≤ 0.25≤ 0.35
Tratamiento térmicoApagado ℃830 aceite870 aceite
Templado540480
Propiedades mecánicasσs MPa8001200
σb MPa10001300
δ10 %85
ψ %3025

20Cr

Aplicaciones: Puede fabricar engranajes en automóviles, tractores, árboles de levas en motores de combustión interna, bulones de pistón y otras piezas de máquinas. Puede soportar un fuerte desgaste por fricción, mayores cargas alternas, especialmente cargas de impacto.

Composición química principal wt%C0.17-0.24
Mn0.5-0.8
Si0.20-0.40
Cr0.7-1.0
Tratamiento térmico ℃Carbono930
Tratamiento de la preparación880 agua y aceite
Enfriamiento780-820 agua y aceite
Templado200
Propiedades mecánicas (≥)σb MPa835
σs MPa540
δ5 %10
ψ %4o
Akv J47
Tamaño en blanco mm<15

4) Acero aleado de cementación (templabilidad media):

20CrMnTi

Composición química principal wt%C0.17-0.24
Mn0.8-1.10
Si0.17-0.37
Cr1.0-1.3
Tratamiento térmico ℃Carbono930
Tratamiento de la preparación880 agua y aceite
Enfriamiento770 agua y aceite
Templado200
Propiedades mecánicas (≥)σb MPa1080
σs MPa850
δ5 %10
ψ %45
Akv J55
Tamaño en blanco mm<15

5) Acero para rodamientos de rodillos:

GCr15:

Se utiliza para fabricar los elementos rodantes (bolas, rodillos, agujas) de los rodamientos, anillos interiores y exteriores, etc. También puede utilizarse para fabricar calibres de precisión, matrices de punzonado en frío, tornillos de avance de máquinas herramienta y otras piezas resistentes al desgaste.

Composición química principal wt%C0.95-1.05
Cr1.40~1.65
Si0.15~0.35
Mn0.25~0.45
Rendimiento de las especificaciones del tratamiento térmicoApagado ℃820~ 840
Templado ℃150~160
HRC después del revenido62~66
Objetivo principalCasquillos con un grosor de pared <14 mm y un diámetro exterior de 250 mm. Una bola de acero con un diámetro de 25-200 mm. Un rodillo con un diámetro aproximado de 25 mm.

6) Acero para herramientas de corte de baja aleación:

9SiCr, CrWMn

Calidad del acero9SiCrCrWMn
Composición química wt%C0.85-0.950.9-1.05
Mn0.3-0.60.8-1.1
Si1.2-1.60.15-0.35
Cr0.95-1.250.9-1.2
W1.2-1.5
Tratamiento térmicoTemple en aceiteTemperatura de enfriamiento ℃≥62
Dureza HRC180-200140-160
TempladoTemperatura de revenido ℃60-6262-65
Dureza HRCMatrices, machos de roscar, brocas, escariadores, fresas de engranajes, en frío troquel de estampaciónRodillo laminador en fríoMatrices, brochas, calibres, complejos y de alta precisión matrices de estampadoetc.

7) Acero de alta velocidad:

W18Cr4V

CMnSiCrWVFabricación de herramientas de corte de alta velocidad, cepilladoras, brocas, fresas, etc.
0.7~0.80.1~0.40.2~0.43.8~4.417.5-19.01.0~1.4

8) Acero moldeado en frío:

Cr12:

Se utiliza para fabricar diversos moldes de punzonado en frío, moldes de estampación en frío, moldes de extrusión en frío y moldes de trefilado, etc. En el caso de los moldes en frío de gran tamaño fabricados con acero Cr12, la deformación por tratamiento térmico es mínima, por lo que resulta adecuado para fabricar moldes de gran resistencia y complejidad.

Composición química wt%
CSiMnCrV
2.00-2.30≤ 0.40≤ 0.4011.50-13.500.15~0.30
RecocidoTemple en aceiteTemplado
Temperatura ℃Dureza HBTemperatura ℃Temperatura ℃Dureza HRC
870-900207-255950-1000200-45058-64

Ejemplo de uso: Troquel de estampación en frío, Troquel de dibujoMatrices de estampación, matrices de laminación

9) Acero moldeado en caliente:

4Cr5MoSiV:

Su estructura está formada por martensitaEl revenido en caliente se efectúa mediante un temple múltiple, con carburos granulares y una pequeña cantidad de austenita residual. Para garantizar la dureza en caliente, es necesario realizar un revenido múltiple.

Composición química wt%
CSiMnCrMoV
0.32-0.420.80-1.200.404.50-5.501.00-1.500.30-0.50
RecocidoTemple en aceiteTemplado
Temperatura ℃Dureza HBTemperatura ℃Temperatura ℃Dureza HRC
840-900209-2291000-1025540-65040-54

Ejemplos de usos: matriz de estampación en caliente, matriz de fundición a presión, matriz de extrusión en caliente, precisión matriz de forja

10) Galga de acero

Herramienta de mediciónCalidad del acero
Plantilla plana o cartón10. 20 ó 50, 55, 60, 60Mn, 65Mn
Calibradores generales y de bloqueT10A, T12A, 9SiCr
Calibres de alta precisión y calibradores de bloqueCr (herramienta de corte acero), CrMn, GCr15
Calibradores y medidores de bloque de alta precisión y formas complejasCrWMn (acero de baja deformación)
Herramienta de medición resistente a la corrosión4Cr13,9Cr18 (acero inoxidable)

11) Acero inoxidable:

El acero inoxidable se refiere a tipos de acero con alta resistencia a la corrosión en la atmósfera y los medios en general.

Grado de aceroComposición química wt%σbσ0.2δ5ψAkDureza
CCrMPaMPa%%J
1Cr13
Tipo M
≤0.1511.5-13.5≥540≥345≥25≥55≥78≥159 HB
Tratamiento térmico: 9501000 ℃ aceite o enfriamiento en agua, 700750 ℃ enfriamiento rápido y templado;
Finalidad: Fabricar piezas resistentes a medios poco corrosivos y que puedan soportar cargas de impacto, como álabes de turbinas de vapor, válvulas de máquinas de agua a presión, armazones estructurales, pernos, tuercas, etc.
9Cr18
Tipo M
0.9-1.017-19≥55 HRC
Tratamiento térmico: 1000-1050 ℃ temple en aceite, 200-300 ℃ aceite, refrigeración por aire y revenido;
Uso: herramienta de corte mecánico de acero inoxidable, herramienta de corte, cuchilla quirúrgica, pieza de alta resistencia a la abrasión y a la corrosión
1Cr17
Tipo F
≤0.1216-18≥450≥205≥22≥50≥183 HB
Tratamiento térmico 780 ° C ~ 850 ° C refrigeración por aire.
Objetivo: Fabricar equipos para fábricas de ácido nítrico, como torres de absorción, intercambiadores de calor, depósitos de ácido, tuberías de transporte y equipos para fábricas de alimentos.

Acero inoxidable martensítico:

1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, etc. Todos ellos tienen suficiente resistencia a la corrosión en medios oxidantes. Los aceros con bajo contenido en carbono 1Cr13 y 2Cr13 tienen mejor resistencia a la corrosión y buenas propiedades mecánicas. A medida que aumenta el contenido de carbono, los aceros 3Cr13 y 4Cr13 tienen mayor resistencia y resistencia al desgaste, pero menor resistencia a la corrosión.

Acero inoxidable ferrítico:

1Cr17, 1Cr17Ti, etc. Este tipo de acero tiene una fracción másica de cromo de 17%~30% y una fracción másica de carbono inferior a 0,15%. Tiene una estructura de ferrita monofásica y mejor resistencia a la corrosión que el acero Cr13.

Acero inoxidable austenítico:

El tipo Cr18Ni9 (también conocido como acero inoxidable tipo 18-8) es uno de los aceros inoxidables más utilizados. Este tipo de acero inoxidable austenítico tiene un bajo contenido en carbono (alrededor de 0,1%) y una excelente resistencia a la corrosión. El acero suele incluir adiciones de Ti (titanio) o Nb (niobio) para evitar la corrosión. corrosión intergranular.

Esta clase de acero tiene resistencia y durezay es amagnético. Sin embargo, ofrece una plasticidad, tenacidad y resistencia a la corrosión superiores a las del acero inoxidable tipo Cr13. Un tratamiento en solución puede mejorar aún más la resistencia a la corrosión de este acero inoxidable austenítico.

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