45# vs T8 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Los ingenieros, los responsables de compras y los planificadores de producción suelen elegir entre aceros de construcción de carbono medio y aceros para herramientas de alto carbono al especificar piezas que equilibren coste, resistencia, maquinabilidad y resistencia al desgaste. Entre las decisiones típicas se incluye la de optar por aceros más económicos y fáciles de soldar para ejes y piezas forjadas, frente a aceros más duros y resistentes al desgaste para filos de corte, matrices y herramientas de conformado.

En términos generales, la principal diferencia radica en que el acero 45# es un acero estructural de carbono medio optimizado para ofrecer resistencia y tenacidad tras tratamientos térmicos sencillos, mientras que el T8 es un acero para herramientas de alto carbono diseñado para lograr una elevada dureza y resistencia al desgaste tras el temple y el revenido. Estas diferencias dan lugar a decisiones distintas en cuanto a diseño, fabricación y coste del ciclo de vida.

1. Normas y designaciones

• 45#: Designación común en las normas chinas GB (a menudo equivalente a AISI/SAE 1045). Clasificado como acero de carbono medio utilizado para ejes, engranajes y piezas mecánicas en general.
• T8: Pertenece a la serie “T” de aceros para herramientas (aceros al carbono) de uso internacional; está diseñado para aplicaciones de herramientas con alto contenido de carbono. Se clasifica como acero al carbono (familia de aceros para herramientas), no como acero inoxidable ni HSLA.

Otras normas relevantes que puede encontrar: - ASTM/ASME: Serie AISI / SAE 10xx para aceros de carbono medio y aceros para herramientas (por ejemplo, SAE 1045; SAE 1095 para herramientas de mayor carbono). - EN: Los análogos EN describen aceros similares (por ejemplo, C45 para carbono medio). - JIS: Las normas japonesas incluyen grados de acero para herramientas al carbono en la serie T. - GB: Las normas nacionales chinas utilizan la nomenclatura 45# y T8 para los grados comunes que se analizan aquí.

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se muestra una tabla de composición representativa. Estos son rangos típicos utilizados para ilustrar las diferencias; siempre confirme la composición real con el certificado de fábrica para el lote y la norma específicos.

Elemento (en % peso)	45# (representante)	T8 (representativo)
do	0,42–0,50	0,70–0,95
Minnesota	0,50–0,80	0,20–0,60
Si	0,17–0,37	0,10–0,40
PAG	≤0,035	≤0,03–0,04
S	≤0,035	≤0,03–0,04
Cr	≤0,25 (a menudo trazas)	traza–0,50 (dependiendo de la especificación)
Ni	rastro	rastro
Mes	rastro	rastro
V, Nb, Ti, B, N	impurezas controladas/en trazas	Generalmente trazas; algunas variantes pueden incluir V o Cr

Notas: - El acero 45# está reforzado principalmente con carbono, con cantidades moderadas de Mn y Si para mejorar la templabilidad y la resistencia; no es un acero aleado deliberadamente. El T8 es un acero para herramientas con alto contenido de carbono; su principal mecanismo de fortalecimiento radica en su elevado contenido de carbono, que le confiere dureza martensítica tras el temple. Algunas variantes de la serie T incluyen pequeñas adiciones de Cr, V o W, según el subtipo específico de acero para herramientas, pero la composición clásica del T8 se caracteriza por un alto contenido de carbono y una baja concentración de aleación.

Efectos de aleación (cualitativos): - Carbono: principal factor determinante de la templabilidad; un mayor contenido de carbono aumenta la dureza y la resistencia al desgaste alcanzables, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad. - Manganeso y silicio: aumentan la templabilidad y la resistencia, desoxidan durante la fabricación del acero. - Cromo, vanadio, molibdeno: aumentan la templabilidad, la resistencia al revenido y las propiedades de desgaste si están presentes en cantidades significativas. - Los oligoelementos y las microaleaciones (Nb, Ti, B) afectan el tamaño del grano, la tenacidad y la templabilidad cuando se utilizan intencionalmente.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras: - 45#: En estado laminado o normalizado, el acero 45# suele presentar una microestructura de ferrita-perlita. Tras el temple y revenido, se obtiene una mezcla revenida de martensita y ferrita. El tamaño de grano y el espaciado de la perlita dependen del enfriamiento y del historial térmico. - T8: En estado recocido, el T8 presenta una estructura esferoidizada o perlítica con partículas de cementita que facilitan el mecanizado. Tras el endurecimiento (templado), forma martensita con carburos retenidos; tras el revenido, una matriz de martensita revenida con carburos distribuidos proporciona una elevada dureza y resistencia al desgaste.

Respuesta al tratamiento térmico: - 45#: - Recocido: ablanda para facilitar el mecanizado (ferrita + perlita). - Normalizado: refina el grano, aumenta ligeramente la resistencia y la tenacidad. - Temple y revenido: puede alcanzar una resistencia de moderada a alta con una tenacidad razonable; se utiliza comúnmente para ejes y engranajes donde se necesita cierta resistencia al desgaste. - T8: - Recocido de esferoidización: condición blanda para el mecanizado (carburos esferoidizados). - Endurecimiento (austenización + temple): desarrolla una alta dureza martensítica. - Templado: adaptado para ofrecer un amplio rango de dureza (mayor temperatura → menor dureza y mayor tenacidad); la aplicación típica requiere una alta dureza para componentes de corte/desgaste.

Implicación práctica: La microestructura del T8, tras un endurecimiento adecuado, se optimiza para lograr una alta dureza y resistencia al desgaste a expensas de la ductilidad y la soldabilidad; el 45# puede diseñarse para lograr un equilibrio entre resistencia y tenacidad, con una mejor tenacidad y tratamientos térmicos más tolerantes.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas representativas varían según el tratamiento térmico y el proveedor. La tabla siguiente compara los rangos de comportamiento típicos; verifique los datos del proveedor para el diseño.

Propiedad	45# (típico, normalizado/templado)	T8 (típico, recocido frente a endurecido)
Resistencia a la tracción	Moderado: generalmente en el rango medio de los cientos de MPa hasta aproximadamente 700-900 MPa después del tratamiento térmico.	Amplio rango: bajo en estado recocido; muy alto (>1000 MPa) después del endurecimiento/revenido.
Fuerza de fluencia	Moderado: buena resistencia a la fluencia, adecuado para ejes y engranajes.	Recocido a baja temperatura; endurecido muestra un alto límite elástico pero una ductilidad reducida.
Alargamiento (%)	Buena ductilidad (normalmente entre el 10 y el 20 %, dependiendo del tratamiento).	Bajo tras el endurecimiento (un solo dígito %), mayor tras el recocido
resistencia al impacto	Tenacidad razonable cuando está normalizado o templado.	Baja dureza en estado endurecido; mejora con el revenido a alta temperatura.
Dureza	Moderado: 150–250 HB (recocido a rangos templados)	Ancho: recocido ~180–240 HB; endurecido hasta HRC 55–65 dependiendo del temple.

¿Cuál es más fuerte, más resistente o más dúctil? - Resistencia: En estado endurecido, el T8 puede alcanzar resistencias máximas más altas y una dureza significativamente mayor que el 45#. - Tenacidad/Ductilidad: El acero de 45# presenta mayor tenacidad y ductilidad para un nivel de resistencia dado, lo que lo hace preferible cuando la resistencia al impacto y la fatiga son importantes. - Resistencia al desgaste: El T8 (endurecido) supera al 45# por un amplio margen debido a su mayor dureza y a los carburos.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende en gran medida del contenido de carbono, la templabilidad y la microaleación.

Índices relevantes: - Equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - PCM: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación (cualitativa): - 45#: Un contenido moderado de carbono (≈0,45 %) proporciona una soldabilidad aceptable con un precalentamiento y un tratamiento térmico posterior a la soldadura adecuados para secciones más gruesas. Los valores de CE y Pcm suelen estar dentro de rangos que permiten prácticas de soldadura convencionales con controles para el agrietamiento por hidrógeno y la dureza en la ZAT. - T8: Un mayor contenido de carbono aumenta el CE y el Pcm, incrementando el riesgo de una ZAT dura y quebradiza, así como de fisuración por hidrógeno. A menudo se requiere precalentamiento, control de la temperatura entre pasadas y revenido posterior a la soldadura o tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). En muchas aplicaciones de herramientas, se evita la soldadura o se limita a procedimientos especializados (p. ej., soldadura fuerte, recubrimiento duro) en lugar de la soldadura por fusión convencional.

En resumen: el acero 45# es más fácil de soldar y tolera mejor los errores de fabricación; el T8 requiere controles estrictos o estrategias de unión alternativas.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el acero para herramientas 45# ni el clásico T8 son inoxidables. Su resistencia a la corrosión es nominal; para entornos corrosivos, se requiere protección superficial.
• Métodos de protección comunes: pintura, aceitado, recubrimientos de fosfato, galvanizado (para piezas estructurales de 45#), electrochapado o aplicación de recubrimientos resistentes a la corrosión para herramientas.
• PREN (para acero inoxidable) no es aplicable a aceros al carbono/para herramientas no inoxidables, pero para mayor claridad: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice se aplica únicamente a las aleaciones de acero inoxidable donde el contenido de Cr, Mo y N es significativo.

Recomendaciones de selección: Si la resistencia a la corrosión es un factor determinante en el diseño, seleccione grados de acero inoxidable o aplique recubrimientos protectores en lugar de confiar en 45# o T8.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• 45#: Maquinabilidad razonable tras el recocido; buena conformabilidad y capacidad de doblado en estado recocido o normalizado. La fabricación típica incluye forja, mecanizado y conformado en frío moderado.
• T8: En estado recocido (esferoidizado), el T8 se puede mecanizar, pero sigue siendo más duro que los aceros de bajo carbono. Tras el endurecimiento, el mecanizado resulta difícil y normalmente se requiere rectificado. Su conformado es limitado; muchos componentes de herramientas se terminan mediante rectificado o electroerosión después del tratamiento térmico.

Acabado: Las herramientas T8 generalmente requieren procesos de rectificado optimizados y materiales de herramientas (CBN, diamante) para lograr una alta dureza; las herramientas 45# se pueden mecanizar con herramientas HSS o de carburo estándar según su estado.

8. Aplicaciones típicas

45# (carbono medio)	T8 (acero para herramientas de alto carbono)
Ejes, árboles, pasadores, espárragos	Herramientas de corte, punzones, cuchillas de cizalla
Engranajes (después del tratamiento térmico)	Troqueles de conformado, herramientas para trabajo en frío
Piezas de máquinas que requieren resistencia y tenacidad moderadas	Piezas de desgaste que requieren alta dureza y retención de filo
Componentes forjados, piezas estructurales	Herramientas de troquelado, cuchillos, filos de corte

Justificación de la selección: - Elija 45# cuando las piezas requieran resistencia equilibrada, tenacidad, resistencia a la fatiga y una fabricación rentable. - Elija T8 cuando la alta dureza y la resistencia al desgaste sean esenciales, y el diseño permita un tratamiento térmico y un acabado especializados.

9. Costo y disponibilidad

• Costo: El acero 45# suele ser más económico por kilogramo que los aceros para herramientas como el T8 debido a su menor contenido de carbono y mínima aleación. Los aceros para herramientas tienen precios más elevados debido a su mayor contenido de carbono y procesamiento adicional.
• Disponibilidad: El acero 45# está ampliamente disponible en barras, forjados, placas y láminas. El acero T8 está disponible en formas estándar de acero para herramientas (barras, tochos) y, a menudo, en dimensiones limitadas; los plazos de entrega pueden ser más largos para grados de acero para herramientas especializados o con tratamiento térmico.
• Formato del producto: Si necesita material preendurecido o un tratamiento térmico especial, los costes y los plazos de entrega aumentan, especialmente para T8.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa)

Atributo	45#	T8
soldabilidad	Bueno (con las precauciones estándar)	De pobre a limitado; requiere un control estricto
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Buen equilibrio; fuerza moderada, buena resistencia.	Alto potencial de dureza/resistencia; menor tenacidad al endurecerse.
Costo	Más bajo	Más alto

Recomendaciones: - Elija 45# si la pieza requiere un equilibrio rentable entre resistencia, tenacidad, resistencia a la fatiga, soldabilidad y flexibilidad de fabricación (ejes, ejes, piezas mecánicas en general). - Elija T8 si el requisito principal es una alta dureza y resistencia al desgaste para herramientas, filos de corte o componentes que se rectificarán y tratarán térmicamente para lograr una larga vida útil bajo desgaste abrasivo o de alto contacto, y cuando la fabricación pueda adaptarse a un tratamiento térmico y un acabado especializados.

Nota práctica final: En las órdenes de compra, especifique siempre la norma exacta y las condiciones de tratamiento térmico requeridas, y solicite los certificados de fábrica que acrediten la composición y la dureza. Para piezas críticas soldadas o de alta fiabilidad, realice la cualificación del procedimiento de soldadura y ensayos de tenacidad representativos de la zona afectada por el calor del componente.