Acero 45 (1045/C45): Propiedades y aplicaciones clave

El acero 45, también conocido como 1045 o C45, se clasifica como un acero de aleación con un contenido medio de carbono. Se compone principalmente de hierro con un contenido de carbono que oscila entre el 0,42 % y el 0,50 %, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de ingeniería. Los elementos de aleación clave del acero 45 son el manganeso, que mejora la templabilidad y la resistencia, y el silicio, que mejora la desoxidación durante la fabricación del acero.

Descripción general completa

El acero 45 es reconocido por sus excelentes propiedades mecánicas, incluyendo buena resistencia a la tracción, ductilidad y resistencia al desgaste. Se utiliza frecuentemente en aplicaciones que requieren resistencia y tenacidad moderadas, como ejes, engranajes y diversos componentes de maquinaria. Su capacidad para ser tratado térmicamente permite una amplia gama de durezas y resistencias, lo que lo hace versátil para diversas necesidades de ingeniería.

Ventajas:
- Buena maquinabilidad: El acero 45 se puede mecanizar fácilmente, lo que permite una fabricación precisa de componentes.
- Tratabilidad térmica: El acero puede endurecerse mediante tratamiento térmico, mejorando su resistencia y resistencia al desgaste.
- Aplicaciones versátiles: Sus propiedades lo hacen adecuado para una variedad de aplicaciones en diferentes industrias.

Limitaciones:
- Resistencia a la corrosión: El acero 45 tiene una resistencia limitada a la corrosión, por lo que es necesario utilizar recubrimientos o tratamientos protectores en entornos corrosivos.
- Problemas de soldabilidad: si bien se puede soldar, a menudo se requiere precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar el agrietamiento.

Históricamente, el acero 45 ha sido un elemento básico en el sector manufacturero, particularmente en aplicaciones automotrices y de maquinaria, debido a su equilibrio entre resistencia y ductilidad.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G10450	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 1045
AISI/SAE	1045	EE.UU	Designación de uso común
ASTM	A29/A29M	EE.UU	Especificación general para acero al carbono
ES	C45	Europa	Pequeñas diferencias de composición que hay que tener en cuenta
ESTRUENDO	C45	Alemania	Equivalente a EN C45
JIS	S45C	Japón	Propiedades similares, pero estándares diferentes
GB	45#	Porcelana	Grado equivalente con ligeras variaciones

Las diferencias entre estos grados equivalentes pueden afectar la selección en función de las propiedades mecánicas específicas o la disponibilidad en ciertas regiones. Por ejemplo, si bien el C45 y el 1045 suelen considerarse equivalentes, los procesos específicos de tratamiento térmico pueden producir características de rendimiento diferentes.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,42 - 0,50
Mn (manganeso)	0,60 - 0,90
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,040
S (Azufre)	≤ 0,050

La función principal de los elementos de aleación clave en el acero 45 incluye:
- Carbono (C): Aumenta la dureza y la resistencia mediante tratamiento térmico.
- Manganeso (Mn): Mejora la templabilidad y la resistencia a la tracción, mejorando las propiedades mecánicas generales.
- Silicio (Si): Actúa como desoxidante y contribuye a la resistencia.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	Temperatura ambiente	570 - 700 MPa	83 - 102 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	350 - 450 MPa	51 - 65 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	16 - 20%	16 - 20%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recocido	Temperatura ambiente	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Resistencia al impacto (Charpy)	Recocido	-20°C	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero 45 sea adecuado para aplicaciones que requieren buena resistencia y tenacidad bajo carga mecánica, como en componentes automotrices y piezas de maquinaria.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	46 W/m·K	31,7 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,0006 Ω·m	0,00001 Ω·pulgada

Propiedades físicas clave como la densidad y la conductividad térmica son importantes para aplicaciones donde el peso y la disipación del calor son factores críticos, como en los componentes automotrices y aeroespaciales.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C)	Clasificación de resistencia	Notas
Atmosférico	-	-	Justo	Riesgo de oxidación
Agua salada	-	25	Pobre	Susceptible a picaduras
Ácidos	-	25	Pobre	No recomendado
Álcalis	-	25	Justo	Resistencia moderada

El acero 45 presenta una resistencia limitada a la corrosión, especialmente en ambientes salinos donde pueden producirse picaduras. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, que ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, el acero 45 es menos adecuado para aplicaciones expuestas a entornos hostiles sin recubrimientos protectores.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	300	572	Adecuado para calor moderado.
Temperatura máxima de servicio intermitente	400	752	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600	1112	Riesgo de oxidación por encima de esta temperatura.
Las consideraciones sobre la resistencia a la fluencia comienzan alrededor	400	752	Pérdida significativa de fuerza

A temperaturas elevadas, el acero 45 mantiene una resistencia razonable, pero puede sufrir oxidación y formación de incrustaciones, lo que puede comprometer su integridad en aplicaciones de alta temperatura.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER70S-6	Mezcla de argón + CO2	Se recomienda precalentar
TIG	ER70S-2	Argón	Se necesita tratamiento térmico posterior a la soldadura
Palo	E7018	-	Requiere precalentamiento

El acero se puede soldar mediante diversos métodos, pero a menudo es necesario precalentarlo para evitar grietas. El tratamiento térmico posterior a la soldadura también puede mejorar las propiedades de la unión.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	45 Acero (1045)	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	70	100	1212 es más fácil de mecanizar
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	40 metros por minuto	Ajuste por desgaste de la herramienta

El acero 45 tiene buena maquinabilidad, pero no es tan fácil de mecanizar como algunos aceros de libre mecanizado como AISI 1212. Se deben considerar velocidades de corte y herramientas óptimas para lograr los mejores resultados.

Formabilidad

El acero 45 presenta una conformabilidad moderada, lo que lo hace adecuado para procesos de conformado en frío y en caliente. Sin embargo, debe tenerse cuidado para evitar un endurecimiento excesivo, que puede provocar grietas durante las operaciones de doblado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 horas	Aire	Suavidad, maquinabilidad mejorada
Temple	800 - 850 / 1472 - 1562	30 - 60 minutos	Aceite o agua	Endurecimiento, mayor resistencia.
Templado	400 - 600 / 752 - 1112	1 hora	Aire	Reducir la fragilidad, mejorar la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico modifican significativamente la microestructura del acero 45, mejorando sus propiedades mecánicas. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido reduce la fragilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Automotor	Ejes de transmisión	Alta resistencia a la tracción, ductilidad.	Necesario para durabilidad y rendimiento.
Maquinaria	Engranajes	Resistencia al desgaste, maquinabilidad	Esencial para la precisión y la longevidad.
Construcción	Componentes estructurales	Fuerza, tenacidad	Crítico para aplicaciones de soporte de carga
Estampación	Portaherramientas	Dureza, resistencia al calor.	Necesario para la longevidad y el rendimiento de la herramienta.

Otras aplicaciones incluyen:
- Cilindros hidráulicos
- Sujetadores
- Cigüeñales
- Ejes

El acero 45 se elige para estas aplicaciones debido a su equilibrio entre resistencia, tenacidad y maquinabilidad, lo que lo hace ideal para componentes que deben soportar un estrés mecánico significativo.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	45 Acero (1045)	AISI 4140	AISI 1018	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Fuerza moderada	Alta resistencia	Baja resistencia	El 4140 ofrece mayor resistencia pero es más difícil de mecanizar.
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Bien	Excelente	El 1018 es más resistente a la corrosión pero carece de resistencia.
Soldabilidad	Moderado	Bien	Excelente	El 1018 es más fácil de soldar, mientras que el 4140 requiere precalentamiento.
Maquinabilidad	Bien	Justo	Excelente	El acero 1018 es más fácil de mecanizar que el acero 45
Formabilidad	Moderado	Pobre	Bien	1018 tiene mejor formabilidad para formas complejas
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más bajo	El costo varía según los elementos de aleación.
Disponibilidad típica	Común	Menos común	Muy común	El 1018 está ampliamente disponible, mientras que el 4140 puede no estarlo tanto

Al seleccionar el acero 45, consideraciones como el costo, la disponibilidad y las propiedades mecánicas específicas son cruciales. Su costo moderado y su buena disponibilidad lo convierten en una opción popular para diversas aplicaciones, pero sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión y soldabilidad deben evaluarse cuidadosamente en función de los requisitos del proyecto.

En resumen, el acero 45 es un acero de aleación de medio carbono versátil que ofrece un equilibrio perfecto entre resistencia, maquinabilidad y tratabilidad térmica, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones de ingeniería. Sin embargo, sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión y soldabilidad requieren una consideración cuidadosa en entornos específicos.