Acero 8620 propiedades
El acero AISI 8620 es un acero aleado al níquel-cromo-molibdeno de baja templabilidad, formulado principalmente para cementación. Combina una excelente tenacidad en el núcleo con una elevada dureza superficial tras el tratamiento termoquímico, lo que lo convierte en una opción estándar para componentes que requieren resistencia al desgaste superficial y alta ductilidad interna. Su versatilidad en procesos de forja, mecanizado y temple lo posiciona como un material de referencia en las industrias automotriz, agrícola y de maquinaria.
Composición química
Sección titulada «Composición química»El acero 8620 presenta una composición química controlada, con un contenido de carbono entre 0.18 % y 0.23 % que facilita la difusión de carbono durante la cementación y proporciona un núcleo tenaz tras el temple. Los elementos de aleación como el níquel, cromo y molibdeno incrementan la templabilidad y la resistencia mecánica del conjunto. La tabla siguiente especifica los rangos composicionales normalizados para este grado.
| Elemento | Contenido (%) |
|---|---|
| Hierro, Fe | 96.895 – 98.02 |
| Manganeso, Mn | 0.700 – 0.900 |
| Níquel, Ni | 0.400 – 0.700 |
| Cromo, Cr | 0.400 – 0.600 |
| Carbono, C | 0.180 – 0.230 |
| Silicio, Si | 0.150 – 0.350 |
| Molibdeno, Mo | 0.150 – 0.250 |
| Azufre, S | ≤ 0.0400 |
| Fósforo, P | ≤ 0.0350 |
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»La densidad del acero 8620 es de 7.85 g/cm³ (0.284 lb/in³). Las propiedades físicas de esta aleación son consistentes con las de otros aceros de baja aleación. El módulo de elasticidad se sitúa típicamente entre 190 GPa y 210 GPa, mientras que el coeficiente de Poisson varía entre 0.27 y 0.30.
| Propiedad | Sistema Métrico | Sistema Imperial |
|---|---|---|
| Densidad | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Módulo de elasticidad | 190 – 210 GPa | 27 557 – 30 458 ksi |
| Módulo volumétrico (típico para acero) | 140 GPa | 20 300 ksi |
| Módulo de cizalladura (típico para acero) | 80 GPa | 11 600 ksi |
| Coeficiente de Poisson | 0.27 – 0.30 | 0.27 – 0.30 |
Propiedades mecánicas en estado recocido
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado recocido»En condición de recocido, el acero 8620 alcanza una resistencia a la tracción de 530 MPa (76 900 psi) y un límite elástico de 385 MPa (55 800 psi). La maquinabilidad en este estado, comparada con el acero AISI 1212 como referencia de 100 %, se evalúa en un 65 %.
| Propiedad | Sistema Métrico | Sistema Imperial |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 530 MPa | 76 900 psi |
| Límite elástico | 385 MPa | 55 800 psi |
| Dureza Brinell | 149 | 149 |
| Dureza Rockwell B (convertida de Brinell) | 80 | 80 |
| Resistencia al impacto Izod | 115 J | 84.8 ft·lb |
| Maquinabilidad (referencia AISI 1212 = 100 %) | 65 | 65 |
Propiedades mecánicas en estado bonificado
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado bonificado»Tras un tratamiento de temple en aceite desde aproximadamente 845 °C y revenido a baja temperatura, el acero 8620 puede desarrollar una resistencia a la tracción superior a 800 MPa en secciones pequeñas. Las propiedades finales dependen de la temperatura de revenido y de la geometría de la pieza, pero generalmente se busca un equilibrio entre alta resistencia y buena tenacidad.
| Propiedad | Sistema Métrico | Sistema Imperial |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (temple y revenido) | 780 – 930 MPa | 113 000 – 135 000 psi |
| Límite elástico (temple y revenido) | 570 – 710 MPa | 82 700 – 103 000 psi |
| Dureza Rockwell C (núcleo, estimado) | 25 – 38 HRC | 25 – 38 HRC |
| Alargamiento (en 50 mm) | 18 – 22 % | 18 – 22 % |
Propiedades mecánicas en estado cementado y templado
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado cementado y templado»El acero 8620 está diseñado para ser cementado. Tras un ciclo de cementación a 925 °C, temple directo o re-temple desde 845 °C y revenido entre 150 °C y 200 °C, la dureza superficial alcanza típicamente 60 HRC, mientras que el núcleo mantiene valores entre 25 HRC y 35 HRC. Esta combinación proporciona la máxima resistencia al desgaste en la superficie con una excelente resistencia a la fatiga por flexión.
| Propiedad | Sistema Métrico | Sistema Imperial |
|---|---|---|
| Dureza superficial (cementada) | 58 – 62 HRC | 58 – 62 HRC |
| Dureza del núcleo (cementado y templado) | 25 – 35 HRC | 25 – 35 HRC |
| Profundidad efectiva de capa (típica) | 0.5 – 1.5 mm | 0.020 – 0.060 in |
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»La conductividad térmica del acero AISI 8620 es de 46.6 W/m·K (323 BTU·in/h·ft²·°F). Esta propiedad es relevante para el diseño de ciclos de tratamiento térmico y para el comportamiento en servicio de componentes sometidos a gradientes térmicos.
| Propiedad | Sistema Métrico | Sistema Imperial |
|---|---|---|
| Conductividad térmica | 46.6 W/m·K | 323 BTU·in/h·ft²·°F |
| Calor específico (típico para acero) | ~ 475 J/kg·K | ~ 0.114 BTU/lb·°F |
Designaciones equivalentes
Sección titulada «Designaciones equivalentes»El acero AISI 8620 se comercializa bajo un amplio abanico de normas internacionales, lo que asegura su intercambiabilidad en proyectos globales. Las equivalencias más comunes incluyen las especificaciones de las series AMS, ASTM y las denominaciones europeas y japonesas.
| Norma / Especificación | Designación |
|---|---|
| AISI / SAE | 8620 |
| UNS | G86200 |
| ASTM | A29, A322, A506, A507, A519, A829 |
| AMS | 6274, 6276, 6277, 6375 |
| DIN | 1.6523 / 21NiCrMo2 |
| AFNOR | 20 NCD 2 / 22 NCD 2 |
| JIS | SNCM 21 / SNCM 21 H |
| BS | 805 H 20 / 805 M 20 |
Aplicaciones
Sección titulada «Aplicaciones»El acero 8620 se utiliza predominantemente para piezas cementadas que operan bajo ciclos de carga elevados y requieren una superficie resistente al desgaste. Su balance de propiedades lo hace idóneo para componentes de transmisión mecánica.
Entre sus aplicaciones más frecuentes se encuentran piñonería y engranajes de caja de cambios, cigüeñales y árboles de levas, pasadores y bujes de cadenas, ejes estriados y crucetas, dedos de cambios y componentes de dirección, así como piezas forjadas y maquinadas para los sectores de maquinaria pesada, equipamiento agrícola y construcción.
Comparativa con materiales similares
Sección titulada «Comparativa con materiales similares»Frente a otros aceros de cementación de grado inferior como el AISI 8620H, la variante estándar ofrece un rango composicional más restringido que garantiza una respuesta al temple más predecible. En comparación con aceros al cromo-manganeso como el 5115, el 8620 aporta una mayor tenacidad en el núcleo gracias a la presencia de níquel. Respecto a aleaciones de mayor templabilidad como el AISI 4320, el 8620 resulta una alternativa más económica manteniendo prestaciones suficientes para la mayoría de aplicaciones de media exigencia. Si se compara con aceros de temple total como el AISI 4140, el 8620 se diferencia por su capacidad para ser cementado, logrando superficies mucho más duras sin sacrificar la ductilidad del centro.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la dureza superficial máxima que se puede obtener cementando el acero 8620?
Sección titulada «¿Cuál es la dureza superficial máxima que se puede obtener cementando el acero 8620?»La dureza superficial máxima tras cementación y revenido bajo se sitúa entre 58 HRC y 62 HRC cuando la capa alcanza un contenido de carbono eutectoide.
¿Qué temperatura de revenido se recomienda para obtener una resistencia a la tracción de 800 MPa en el núcleo?
Sección titulada «¿Qué temperatura de revenido se recomienda para obtener una resistencia a la tracción de 800 MPa en el núcleo?»Un revenido entre 150 °C y 200 °C después del temple permite obtener resistencias a la tracción en el núcleo cercanas a 800 MPa en piezas cementadas.
¿Cuánto carbono absorbe la superficie del acero 8620 durante una cementación estándar?
Sección titulada «¿Cuánto carbono absorbe la superficie del acero 8620 durante una cementación estándar?»Durante la fase de cementación a 925 °C con potencial de carbono controlado, la superficie absorbe aproximadamente entre 0.80 % y 1.00 % de carbono.
¿Cuál es la diferencia de dureza entre la capa cementada y el núcleo en un engranaje tratado?
Sección titulada «¿Cuál es la diferencia de dureza entre la capa cementada y el núcleo en un engranaje tratado?»La capa cementada alcanza típicamente 60 HRC, mientras que el núcleo se mantiene entre 25 HRC y 35 HRC, lo que supone una diferencia de hasta 35 puntos Rockwell C.
¿Qué profundidad de capa cementada se especifica en aplicaciones de piñonería para automoción?
Sección titulada «¿Qué profundidad de capa cementada se especifica en aplicaciones de piñonería para automoción?»La profundidad efectiva de capa comúnmente especificada para piñones de transmisión oscila entre 0.5 mm y 1.5 mm, dependiendo del módulo del engranaje.
¿Cuál es la ventaja de usar 8620 frente a un acero al carbono simple para piezas de desgaste?
Sección titulada «¿Cuál es la ventaja de usar 8620 frente a un acero al carbono simple para piezas de desgaste?»El acero 8620 desarrolla una dureza superficial superior a 58 HRC tras el tratamiento, duplicando la resistencia al desgaste de un acero al carbono cementado simple, que raramente supera los 45 HRC efectivos en servicio.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6754
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/engineering-materials-properties-d_1225.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/equivalent_alloy_eu.php?zname_id=1384