12Cr1MoV frente a T12: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Al diseñar componentes que deben equilibrar resistencia, tenacidad, maquinabilidad y resistencia al desgaste, los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción a menudo se enfrentan a la disyuntiva de elegir entre aceros de baja aleación y alta temperatura y aceros para herramientas de alto carbono. El dilema de la selección suele centrarse en las compensaciones entre la resistencia a altas temperaturas y la soldabilidad frente a la resistencia al desgaste y la dureza alcanzable, así como en el tratamiento térmico y el proceso de fabricación adecuados para cada material.

En términos generales, el 12Cr1MoV es un acero estructural de baja aleación, compuesto de Cr-Mo-V, diseñado para servicio a altas temperaturas (recipientes a presión, componentes de calderas), mientras que el T12 (en la nomenclatura de herramientas) designa un acero para herramientas de alto carbono y alta aleación, optimizado para la dureza y la resistencia al desgaste. La diferencia fundamental radica en su propósito: el 12Cr1MoV está diseñado para ofrecer resistencia a la fluencia, tenacidad y facilidad de mecanizado en entornos de alta presión y temperatura; el T12 está diseñado para lograr alta dureza y una larga vida útil en aplicaciones de herramientas. Estos diferentes objetivos de diseño explican su comparación: la misma geometría de componente a veces puede lograrse tanto en un acero para herramientas (si se requiere una resistencia al desgaste extrema) como en un acero estructural de baja aleación (si la tenacidad, la soldabilidad y la estabilidad térmica son primordiales).

1. Normas y designaciones

• 12Cr1MoV: Suele aparecer en las normas nacionales para aceros de calderas y recipientes a presión (p. ej., GB/China; pueden existir equivalentes EN con otras denominaciones). Se clasifica como un acero de baja aleación resistente al calor/para recipientes a presión (no inoxidable).
• T12: Aparece como grado de acero para herramientas en diversas normas (familias de aceros para herramientas). Según la jurisdicción, las designaciones de la serie T se corresponden con las normas DIN, JIS o nombres de productos de acero para herramientas propios. Se clasifica como acero para herramientas (alto carbono, aleado para mayor dureza y resistencia al desgaste).

Resumen de la clasificación: - 12Cr1MoV — acero estructural/resistente al calor de baja aleación. - T12 — acero para herramientas (alto carbono, enfocado en resistencia al desgaste/dureza).

Confirme siempre los requisitos químicos y mecánicos exactos en la norma específica o el certificado del proveedor para la adquisición.

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: Rangos de composición representativos (en % peso). Estos son rangos de comparación típicos para discusiones de ingeniería; consulte la especificación exacta o el certificado de material para cálculos de adquisición o diseño.

Elemento	12Cr1MoV (representativo)	T12 (acero para herramientas representativo)
do	0,08–0,18	0,7–1,4
Minnesota	0,3–0,7	0,2–1,0
Si	0,15–0,40	0,1–0,5
PAG	≤0,03	≤0,03
S	≤0,03	≤0,03
Cr	0,9–1,3	0,5–5,0 (a menudo más alto en algunos aceros para herramientas)
Ni	≤0.5	≤1.0 (varía)
Mes	0,2–0,6	0,1–3,0 (depende de la familia del acero para herramientas)
V	0,03–0,15	0,1–1,0 (los aceros para herramientas suelen utilizar V para la formación de carburos)
Nb (Cb)	traza/≤0,05	traza/≤0.1
Ti	rastro	rastro
B	rastro	rastro
norte	rastro	rastro

Notas: Estos rangos son ilustrativos y no sustituyen un certificado de material. La composición de una variante determinada de T12 puede variar considerablemente dependiendo de si se trata de un derivado de acero para herramientas de tungsteno, molibdeno o cromo. - El acero 12Cr1MoV utiliza cantidades controladas de Cr, Mo y pequeñas cantidades de V para aumentar la resistencia a altas temperaturas y la estabilidad del revenido sin crear el alto contenido de carburos típico de los aceros para herramientas. - Las composiciones T12 enfatizan un mayor contenido de carbono y elementos formadores de carburos (V, W, Mo, Cr) para producir una fina dispersión de carburos duros y proporcionar una alta dureza después del temple y revenido.

Cómo afecta la aleación al rendimiento: - El carbono aumenta la templabilidad y la dureza alcanzable, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad a medida que aumenta el contenido de carbono. - El Cr y el Mo contribuyen a la templabilidad, la resistencia a altas temperaturas y la resistencia al revenido; el Cr también mejora la resistencia a la oxidación a altas temperaturas. - El vanadio (V) refina el tamaño del grano y forma carburos duros para la resistencia al desgaste; un pequeño contenido de V en el acero 12Cr1MoV ayuda a la resistencia a la fluencia a altas temperaturas, mientras que un mayor contenido de V en los aceros para herramientas contribuye a la resistencia a la abrasión.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• 12Cr1MoV:
• Microestructura típica en estado normalizado y revenido: bainita revenida/martensita revenida con precipitados finos (carburos de Mo, V y posiblemente carburos de cromo) que estabilizan las propiedades de fluencia.
• Respuesta al tratamiento térmico: El normalizado seguido de revenido o alivio de tensiones, más un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), son los procedimientos estándar. La microaleación y el contenido de Cr-Mo controlan la resistencia al revenido y la resistencia a la fluencia.

• El procesamiento termomecánico (laminación controlada) puede refinar el tamaño del grano y mejorar aún más la tenacidad.

• T12:

• Microestructura típica en estado endurecido: matriz de martensita con una alta densidad de carburos duros (VC, carburos de Mo/W, carburos de Cr dependiendo de la aleación exacta).
• Respuesta al tratamiento térmico: Estado recocido (blando) para mecanizado, seguido de temple en aceite o aire desde la temperatura de austenización y múltiples revenidos para lograr el equilibrio requerido entre dureza y tenacidad. Los aceros para herramientas a menudo requieren un control preciso de la temperatura de austenización para disolver suficiente carburo sin un crecimiento excesivo del grano.
• El revenido controla la dureza final y se puede utilizar un endurecimiento secundario para alcanzar una dureza alta y estable a temperaturas de revenido elevadas.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Propiedades mecánicas típicas (los rangos dependen en gran medida del tratamiento térmico).

Propiedad	12Cr1MoV (normalizado/templado)	T12 (recocido vs endurecido)
Resistencia a la tracción (MPa)	~500–750	Recocido: ~700–900; Endurecido: >1000–2000+
Límite elástico (MPa)	~300–500	Recocido: ~400–700; Endurecido: varía, a menudo alto
Alargamiento (%)	12–20	Recocido: 8–18; Endurecido: típicamente bajo (1–8)
Resistencia al impacto (Charpy)	De moderado a alto (dependiendo del tratamiento térmico)	Recocido: moderado; Endurecido: bajo a menos que esté especialmente reforzado.
Dureza (HRC)	~200–260 HB (~20–25 HRC)	Recocido: ~180–250 HB; Endurecido: 55–65 HRC (servicio de herramientas)

Interpretación: - El T12 en estado endurecido será mucho más duro y resistente al desgaste que el 12Cr1MoV, pero a expensas de la ductilidad y la tenacidad al impacto. - El acero 12Cr1MoV ofrece un conjunto equilibrado de propiedades optimizadas para la fluencia y la tenacidad a temperaturas elevadas, y es más tolerante en la fabricación y la soldadura. - Las propiedades químicas dependen en gran medida de una química precisa y un tratamiento térmico adecuado; utilice siempre los certificados del proveedor para el diseño.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende principalmente del equivalente de carbono y del contenido de aleación. Algunas fórmulas empíricas útiles son:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

y

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: - 12Cr1MoV: Su contenido moderado de carbono y aleación controlada le confieren un equivalente de carbono medio. La soldabilidad es aceptable con un precalentamiento adecuado, un aporte térmico controlado y un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) obligatorio para servicios a alta temperatura y bajo presión, a fin de evitar el agrietamiento por hidrógeno y recuperar la tenacidad. - T12: Su alto contenido en carbono y la presencia significativa de formadores de carburos generan un alto equivalente de carbono y una soldabilidad deficiente. Generalmente se desaconseja la soldadura, salvo por especialistas; si es necesaria, requiere un precalentamiento estricto, control de la temperatura entre pasadas, tratamiento térmico posterior a la soldadura y, a menudo, metales de aporte especializados. La soldadura de reparación de acero para herramientas endurecido es compleja.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el acero 12Cr1MoV ni los aceros para herramientas T12 típicos son inoxidables; su resistencia a la corrosión es limitada.
• 12Cr1MoV: El ~1% de Cr y Mo proporciona una resistencia moderada a la oxidación a altas temperaturas y puede ayudar a prevenir la formación de incrustaciones a temperaturas elevadas. Para la corrosión atmosférica o húmeda, generalmente requiere protección superficial (recubrimientos, pinturas, revestimientos o protección catódica).
• T12: Los aceros para herramientas de alto carbono con abundantes carburos no proporcionan resistencia a la corrosión; son propensos a oxidarse en ambientes húmedos y normalmente requieren protección contra la corrosión (aceites, recubrimientos, chapado).
• El índice PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es aplicable a estos aceros no inoxidables. Para los materiales inoxidables, el índice es:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

pero esto no se aplica al 12Cr1MoV ni al T12.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• 12Cr1MoV:
• Buena conformabilidad y soldabilidad en estado normalizado/templado. Puede laminarse y conformarse mediante prácticas estándar.
• La maquinabilidad es típica de los aceros de baja aleación; más fácil que la de los aceros para herramientas.

• El tratamiento térmico para obtener las propiedades finales es compatible con las prácticas estándar de fabricación de recipientes a presión (normalizado, revenido, tratamiento térmico posterior a la soldadura).

• T12:

• La maquinabilidad en estado recocido es razonable, pero más lenta que en los aceros de baja aleación debido a su mayor contenido de carbono y aleación.
• La conformación es limitada: la alta templabilidad y el alto contenido de carbono dificultan la conformación y el doblado en frío en estado endurecido; la conformación debe realizarse en estado recocido o mediante métodos especiales.
• El rectificado y el acabado son habituales para obtener geometrías de herramientas; el contenido de carburo requiere técnicas abrasivas.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos típicos para cada grado.

12Cr1MoV	T12
Componentes de calderas y recipientes a presión, tuberías de vapor, colectores	Matrices, punzones, cuchillas de corte, herramientas para trabajo en frío
Piezas estructurales de alta temperatura que requieren resistencia a la fluencia	Herramientas de corte, piezas de desgaste (donde se requiere alta dureza)
Carcasas de turbinas, tuberías de vapor, tubos de sobrecalentador (donde esté permitido)	Insertos para herramientas, matrices de extrusión o de embutición (en tamaños más pequeños)
Componentes que requieren fabricación soldada y tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT).	Herramientas pequeñas y de precisión, donde la dureza y la retención del filo son primordiales.

Justificación de la selección: - Elija 12Cr1MoV cuando la resistencia a altas temperaturas, la tenacidad, la soldabilidad y la fabricación rentable sean primordiales. - Elija T12 cuando la resistencia al desgaste y la dureza máxima sean los requisitos primordiales y se puedan gestionar las limitaciones de soldadura/conformado.

9. Costo y disponibilidad

• 12Cr1MoV: Generalmente disponible en placas, tuberías y forjados para las industrias energética y petroquímica. Su costo es moderado; las economías de escala para materiales estructurales y recipientes a presión de gran volumen lo hacen rentable.
• T12: Los aceros para herramientas se suelen vender en barras, bloques o tochos preendurecidos; su disponibilidad en placas de gran tamaño es limitada y el coste por kg es mayor debido a la aleación y el procesamiento. Los tratamientos térmicos especiales incrementan el coste total de los componentes de herramientas terminados.
• Nota de compras: Los plazos de entrega para lotes de acero para herramientas con tratamientos térmicos personalizados pueden ser más largos; el 12Cr1MoV suele ser más fácil de conseguir en formatos de producto estándar.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Resumen comparativo rápido.

Criterio	12Cr1MoV	T12
Soldabilidad	Bueno (con precalentamiento/PWHT)	Malo (se requieren procedimientos especiales)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Optimizado para fluencia/tenacidad	Optimizado para dureza/desgaste; baja tenacidad una vez endurecido.
Costo (material + procesamiento)	Moderado	Mayor (material + tratamiento térmico/acabado)

Conclusión — guía de selección: Elija el acero 12Cr1MoV si necesita un acero estructural o para recipientes a presión con buena resistencia a altas temperaturas, soldabilidad fiable (con tratamiento térmico posterior a la soldadura) y un equilibrio entre tenacidad y facilidad de fabricación. Entre sus aplicaciones típicas se incluyen calderas, tuberías de vapor y componentes a presión que requieren uniones y estabilidad térmica. - Elija T12 si el requisito principal es la máxima dureza y resistencia al desgaste para herramientas o piezas de corte/desgaste, y si puede aceptar una soldabilidad limitada, un mayor costo de material por unidad y la necesidad de un tratamiento térmico y un acabado especializados.

Recomendación final: La selección final debe basarse en las prioridades funcionales del componente (temperatura y presión frente a desgaste y retención de filo), los métodos de unión y fabricación necesarios y el coste total del ciclo de vida (incluidos el mantenimiento y la sustitución). Para cualquier aplicación crítica, especifique la norma exacta, solicite los certificados de fábrica/ensayo y valide los procedimientos de soldadura y los tratamientos térmicos mediante ensayos y procedimientos cualificados.