Acero 1020 propiedades
Designación y clasificación
Sección titulada «Designación y clasificación»El acero AISI/SAE 1020 es un acero al carbono simple no aleado que contiene aproximadamente 0.20 % de carbono, designado por la norma estadounidense con los dígitos 10XX (primer dígito indica acero al carbono y segundo dígito ausencia de elementos de aleación significativos). Según el sistema europeo EN, su equivalente más cercano es el C22E (1.1151).
| Norma | Designación |
|---|---|
| AISI/SAE (USA) | 1020 |
| UNS | G10200 |
| EN (Europa) | C22E (1.1151) |
| DIN (Alemania) | Ck22 |
| JIS (Japón) | S20C |
| AFNOR (Francia) | XC18 |
| BS (Reino Unido) | 070M20 |
| GOST (Rusia) | 20 |
Composición química
Sección titulada «Composición química»El contenido de carbono del acero 1020 se encuentra entre 0.17 % y 0.23 % en peso, con manganeso entre 0.30 % y 0.60 % y elementos residuales controlados.
| Elemento | Contenido (% en peso) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.17 – 0.23 |
| Manganeso (Mn) | 0.30 – 0.60 |
| Fósforo (P) | ≤ 0.040 |
| Azufre (S) | ≤ 0.050 |
| Hierro (Fe) | 99.08 – 99.53 |
Propiedades mecánicas en estado de suministro
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado de suministro»La resistencia última a la tracción del acero 1020 en condición de suministro (laminado en caliente o estirado en frío) es de 395 MPa, con una dureza Brinell de 111 HB y un alargamiento del 36.5 %.
| Propiedad | Valor SI | Valor Imperial |
|---|---|---|
| Dureza Brinell | 111 HB | 111 HB |
| Dureza Rockwell B | 64 HRB | 64 HRB |
| Resistencia a la tracción (última) | 394.72 MPa | 57249 psi |
| Límite elástico (fluencia) | 294.74 MPa | 42748 psi |
| Alargamiento en 50 mm | 36.5 % | 36.5 % |
| Reducción de área | 66.0 % | 66.0 % |
| Módulo de elasticidad | 200 GPa | 29000 ksi |
| Módulo de corte | 80.0 GPa | 11600 ksi |
| Coeficiente de Poisson | 0.290 | 0.290 |
| Resiliencia Izod | 125 J | 92.2 ft‑lb |
Resiliencia Charpy (probetas estándar):
| Temperatura | Energía absorbida (J) | Energía absorbida (ft‑lb) |
|---|---|---|
| -30 °C | 16.9 | 12.5 |
| -18 °C | 18.0 | 13.3 |
| -3 °C | 20.0 | 14.8 |
| 10 °C | 24.0 | 17.7 |
| 38 °C | 41.0 | 30.2 |
| 65 °C | 54.0 | 39.8 |
| 95 °C | 61.0 | 45.0 |
| 150 °C | 68.0 | 50.2 |
Propiedades mecánicas tras tratamiento térmico
Sección titulada «Propiedades mecánicas tras tratamiento térmico»Tras cementación y temple superficial, la dureza del acero 1020 puede superar los 65 HRC en la capa exterior, mientras que el núcleo mantiene su tenacidad y resistencia original.
| Condición | Dureza superficial | Resistencia a la tracción del núcleo |
|---|---|---|
| Cementado + temple + revenido bajo | 60 – 65 HRC | ≈ 395 MPa (57 ksi) |
| Carbonitrurado + temple | 58 – 63 HRC | ≈ 395 MPa (57 ksi) |
Nota: El acero 1020 no responde al temple convencional por su bajo contenido de carbono, solo endurece superficialmente mediante difusión de carbono o nitrógeno.
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»La densidad del acero 1020 es de 7.87 g/cm³ (0.284 lb/in³), valor típico de los aceros de bajo carbono.
| Propiedad | Valor SI | Valor Imperial |
|---|---|---|
| Densidad | 7.87 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Módulo de elasticidad | 200 GPa | 29 000 ksi |
| Módulo de corte | 80 GPa | 11 600 ksi |
| Coeficiente de Poisson | 0.29 | 0.29 |
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»La conductividad térmica del acero 1020 a temperatura ambiente se sitúa alrededor de 51.9 W/m·K, disminuyendo con el aumento de temperatura.
| Propiedad | Valor SI | Valor Imperial | Nota |
|---|---|---|---|
| Conductividad térmica (20 °C) | 51.9 W/m·K [VERIFICAR] | 360 BTU·in/(h·ft²·°F) | Estimado para acero 0.2 % C |
| Calor específico | 486 J/(kg·K) [VERIFICAR] | 0.116 BTU/(lb·°F) | Estimado para acero al carbono |
| Coeficiente de expansión térmica (20‑200 °C) | 11.7 ×10⁻⁶ /°C [VERIFICAR] | 6.5 ×10⁻⁶ /°F | Estimado para acero al carbono |
| Punto de fusión | ~ 1 500 °C [VERIFICAR] | ~ 2 730 °F | Rango típico en aceros de bajo carbono |
Soldabilidad y maquinabilidad
Sección titulada «Soldabilidad y maquinabilidad»La maquinabilidad del acero 1020 es alta en condición estirada en frío o torneada y pulida, permitiendo operaciones de taladrado, torneado, fresado y roscado con parámetros de corte estándar. La soldabilidad es igualmente buena mediante todos los procesos comunes (arco eléctrico, MIG/MAG, TIG, resistencia) siempre que el material no haya sido cementado o tratado térmicamente, ya que la capa endurecida superficial puede agrietarse durante la soldadura.
Tratamientos térmicos
Sección titulada «Tratamientos térmicos»El recocido del acero 1020 se realiza calentando entre 870 °C y 910 °C, manteniendo la temperatura hasta homogeneización total y enfriando lentamente en horno. La cementación se lleva a cabo en atmósfera carburante a 880‑920 °C, generando una capa superficial con contenido de carbono suficiente para el posterior endurecimiento por temple. Como alternativa, la carbonitruración permite obtener capas duras con menor temperatura y menor distorsión.
Aplicaciones por industria
Sección titulada «Aplicaciones por industria»El acero 1020 se utiliza extensamente en fabricación de componentes que requieren buena soldabilidad, maquinabilidad y, después de cementación, alta dureza superficial. Algunos ejemplos por sector:
- Automoción y transporte: ejes, pasadores, bujes, arbollas, pernos de dirección, piezas cementadas de cajas de cambio.
- Construcción y obra civil: anclajes, soportes, placas de unión, pernos de expansión.
- Maquinaria general: flechas de baja exigencia mecánica, espaciadores, bridas, casquillos, levas cementadas.
- Electrodomésticos y muebles metálicos: pies de apoyo, estructuras soldadas, bisagras.
- Industria agrícola: cuchillas cementadas, dientes de rastra, rodillos.
Comparativa con materiales similares
Sección titulada «Comparativa con materiales similares»El acero 1020 se diferencia del 1018 y del 1025 principalmente en su contenido de carbono, lo que influye en su resistencia mecánica y capacidad de cementación.
| Material | Contenido de C (%) | Resistencia a la tracción (MPa) | Dureza Brinell (HB) | Características principales |
|---|---|---|---|---|
| AISI 1018 | 0.15‑0.20 | ~ 370 | ~ 105 | Mayor ductilidad, menor resistencia, mejor embutición |
| AISI 1020 | 0.17‑0.23 | 395 | 111 | Equilibrio entre maquinabilidad y soldabilidad, cementable |
| AISI 1025 | 0.22‑0.28 | ~ 450 | ~ 125 | Mayor resistencia y dureza, menor soldabilidad |
| EN C22E | 0.17‑0.24 | ~ 430 | ~ 130 | Equivalente europeo con propiedades similares y mayor templabilidad leve |
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la dureza típica del acero 1020 en estado de suministro?
Sección titulada «¿Cuál es la dureza típica del acero 1020 en estado de suministro?»La dureza Brinell más habitual es de 111 HB, equivalente a 64 HRB.
¿Se puede templar el acero 1020 para aumentar su dureza en todo el espesor?
Sección titulada «¿Se puede templar el acero 1020 para aumentar su dureza en todo el espesor?»No, su contenido de carbono inferior a 0.25 % impide el endurecimiento por temple convencional; solo puede endurecerse superficialmente mediante cementación o carbonitruración.
¿Qué resistencia a la tracción alcanza después de la cementación?
Sección titulada «¿Qué resistencia a la tracción alcanza después de la cementación?»La resistencia a la tracción del núcleo permanece alrededor de 395 MPa, mientras que la capa cementada alcanza durezas superficiales de 60‑65 HRC.
¿Es adecuado soldar piezas de acero 1020 después de cementarlas?
Sección titulada «¿Es adecuado soldar piezas de acero 1020 después de cementarlas?»No se recomienda; la soldadura sobre una capa cementada puede producir grietas y pérdida de dureza. Lo ideal es soldar antes del tratamiento de cementación.
¿Cuál es la temperatura de recocido recomendada para el 1020?
Sección titulada «¿Cuál es la temperatura de recocido recomendada para el 1020?»El recocido se realiza entre 870 °C y 910 °C con enfriamiento lento en horno.
¿Qué norma europea equivale al acero AISI 1020?
Sección titulada «¿Qué norma europea equivale al acero AISI 1020?»La equivalencia más cercana según EN es el acero C22E (1.1151).
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6114
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/aisi-sae-steel-numbering-system-d_1449.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/equivalent_steel_iron_eu.php?zname_id=88