65Mn frente a SUP9: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Ingenieros, compradores y planificadores de producción a menudo se enfrentan a un dilema común al especificar aceros para resortes y alambres/varillas de alta resistencia: priorizar el menor costo del material y su disponibilidad nacional, o especificar un grado con un control químico más estricto y un procesamiento uniforme según una norma nacional específica. Entre los contextos típicos de decisión se incluyen la elección entre aceros al carbono equivalentes para resortes de componentes de suspensión, la selección de barras para resortes conformados en frío y la decisión sobre qué grado especificar para piezas de repuesto en cadenas de suministro internacionales.

El 65Mn y el SUP9 son aceros para muelles de alto carbono ampliamente utilizados en la fabricación de muelles, alambres y otros componentes de alta resistencia sometidos a tratamiento térmico. La principal diferencia entre ellos no radica en clases de aleación radicalmente distintas, sino en su origen y especificación: uno es una designación china de acero para muelles de alto carbono de uso común, mientras que el otro es una designación estándar japonesa con una composición química y un ámbito de aplicación comparables. Esto conlleva diferencias sutiles en los límites de elementos especificados, los controles de calidad y las prácticas de la cadena de suministro, que son relevantes para el aprovisionamiento, el tratamiento térmico y el control de la fabricación.

1. Normas y designaciones

• 65 millones
• Normas típicas: designaciones GB/T (China) para aceros de muelles (por ejemplo, 65Mn según las normas nacionales chinas).

• Clasificación: Acero para muelles de alto carbono (acero al carbono, destinado a muelles y alambres templados y revenidos).

• SUP9

• Normas típicas: designación de acero para muelles JIS (normas industriales japonesas) (a menudo se hace referencia a él como SUP9 en la familia de especificaciones JIS).
• Clasificación: Acero para muelles de alto carbono (acero al carbono para muelles y componentes similares).

Otros puntos de referencia internacionales relacionados que se utilizan con frecuencia para los pasos de peatones: - Equivalentes EN/AISI: 65Mn y SUP9 pertenecen a la misma familia general que los aceros tipo EN 1.1231/CK67 o AISI 1065 en términos de aplicación (aceros para muelles de alto carbono), aunque los límites químicos exactos y los requisitos mecánicos difieren según la norma.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla resume los rangos de composición representativos para los elementos clave. Estos rangos son ilustrativos y muestran cómo se formulan los dos grados; las especificaciones reales del proyecto deben hacer referencia a la norma aplicable o al certificado de ensayo de fábrica para conocer los límites exactos.

Elemento	Valores típicos de 65Mn (rangos representativos)	SUP9 típico (rangos representativos)
C (Carbono)	0,62–0,70%	0,60–0,70%
Mn (manganeso)	0,70–1,00%	0,60–1,00%
Si (silicio)	0,15–0,35%	0,15–0,35%
P (Fósforo)	≤0,035% (máx.)	≤0,035% (máx.)
S (Azufre)	≤0,035% (máx.)	≤0,035% (máx.)
Cr (Cromo)	Generalmente trazas/ninguna (≤0,25% si está presente)	usualmente trazas/ninguna
Ni (níquel)	típicamente insignificante	típicamente insignificante
Mo (Molibdeno)	típicamente insignificante	típicamente insignificante
V, Nb, Ti, B, N	Normalmente no se añade intencionadamente; la microaleación en trazas es poco frecuente.	Puede tener un control de impurezas más estricto; las adiciones de microaleaciones son poco comunes.

Notas: Ambos grados son esencialmente aceros con alto contenido de carbono, donde el carbono y el manganeso son los principales elementos de aleación para la resistencia y la templabilidad. - La química de SUP9 y 65Mn se superpone en gran medida; las diferencias suelen estar en los límites superior/inferior permitidos, el control de impurezas (P, S) y, ocasionalmente, en las bandas de tolerancia de silicio o manganeso. Ninguno de los dos grados es un acero inoxidable ni un acero aleado para herramientas; la resistencia a la corrosión es mínima sin recubrimientos protectores.

Cómo afecta la aleación al rendimiento: - Carbono: aumenta la templabilidad y la resistencia máxima alcanzable, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad en porcentajes más altos. - Manganeso: aumenta la templabilidad y la resistencia a la tracción, y mitiga la fragilidad causada por el azufre; también favorece el comportamiento de revenido. - Silicio: pequeñas adiciones aumentan la resistencia y la elasticidad del resorte; un exceso de Si reduce la ductilidad y puede afectar el acabado de la superficie. - Las trazas de aleación o impurezas (P, S) afectan predominantemente la tenacidad y la maquinabilidad; un control más estricto mejora la vida a fatiga y la consistencia.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras y respuestas típicas:

• Tal cual / normalizado:
• Ambos aceros, en estado normalizado, suelen presentar una microestructura de ferrita-perlita. La normalización refina el tamaño de grano y mejora la maquinabilidad y la tenacidad antes del tratamiento térmico final.
• Templado (desde la temperatura de austenización) y revenido:
• Tras el temple, el alto contenido de carbono favorece la transformación martensítica. El revenido reduce la dureza y mejora la tenacidad para cumplir con los parámetros específicos de la aplicación del resorte.
• Proceso típico: austenizar → enfriar en aceite o agua (dependiendo del tamaño de la sección y la templabilidad requerida) → revenido hasta alcanzar una dureza o resistencia a la tracción objetivo.
• Procesamiento termomecánico:
• El laminado o enfriamiento controlado puede refinar la microestructura y mejorar la tenacidad de componentes críticos. Los materiales especificados por JIS (SUP9) pueden producirse con un control de proceso más estricto en algunas cadenas de suministro, lo que resulta en una limpieza y morfología de inclusiones ligeramente mejoradas.

Puntos comparativos: Ambos grados forman microestructuras martensíticas similares cuando se procesan para aplicaciones de resortes; las diferencias en la respuesta están principalmente regidas por el contenido exacto de carbono y manganeso y por la limpieza (contenido de inclusiones no metálicas). - El SUP9, cuando se produce según las especificaciones japonesas, puede presentar una microestructura ligeramente más uniforme entre lotes debido a los controles de calidad y de proceso más estrictos de muchos proveedores.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas dependen en gran medida del tratamiento térmico (medio de temple, temperatura de austenización, temperatura y tiempo de revenido) y del tamaño de la sección. La tabla siguiente proporciona rangos típicos posteriores al temple y revenido que se utilizan como guía de diseño; estos son solo ejemplos.

Propiedades (típicas, templadas y revenidas)	65 millones (representativo)	SUP9 (representante)
Resistencia a la tracción (UTS)	~800–1400 MPa (dependiendo del temple)	~800–1400 MPa (rango similar)
límite elástico	~600–1100 MPa (depende del temple)	~600–1100 MPa
Alargamiento (A%)	6–15% (el temperamento varía)	6–15%
Resistencia al impacto (Charpy, según se especifica)	Moderado; aumenta con un mayor grado de templado.	Comparable; a menudo ligeramente más consistente si se controla la limpieza del material.
Dureza (HRC / HB)	Dureza Rockwell C ~40–60 (o HB 300–650) dependiendo del temple.	Alcance similar; objetivo controlado según especificaciones.

Interpretación: Ambos grados alcanzan resistencias y durezas máximas comparables cuando se someten a tratamientos térmicos equivalentes debido a que su composición química es similar. Pequeñas diferencias en la composición y la producción pueden traducirse en diferencias en la reproducibilidad de las propiedades, la vida a fatiga y la tenacidad a una dureza determinada. Para resortes críticos sometidos a fatiga o de seguridad, pueden ser convenientes los controles más estrictos que suelen asociarse a las certificaciones SUP9. La ductilidad y la resistencia al impacto están fuertemente determinadas por las prácticas de revenido; los revenidos más intensos disminuyen la dureza pero mejoran la tenacidad.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de los aceros para muelles con alto contenido de carbono está limitada por el contenido de carbono y la templabilidad. Consideraciones clave: - Un mayor contenido de carbono aumenta el riesgo de formación de martensita dura y quebradiza en la zona afectada por el calor (ZAC) y aumenta la susceptibilidad al agrietamiento en frío. - El manganeso y otros elementos de aleación influyen en la templabilidad y el comportamiento de la ZAT.

Índices empíricos útiles (sin sustitución numérica — interpretación cualitativa): - Equivalente de carbono (forma IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Un valor más alto de $CE_{IIW}$ indica un mayor riesgo de endurecimiento y agrietamiento de la ZAT de la soldadura; ambos grados suelen producir valores de CE relativamente altos debido a su contenido de carbono. - Pcm (parámetro de soldabilidad para aceros): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - Un valor más alto de $P_{cm}$ implica mayores requisitos de tratamiento previo y posterior a la soldadura.

Orientación práctica: - El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) suelen ser necesarios para soldar estos grados a fin de evitar grietas. - Para componentes críticos, a menudo se recomienda evitar la soldadura por completo (o utilizar uniones mecánicas). - Tanto el 65Mn como el SUP9 tienen una soldabilidad limitada; el SUP9 puede tener una soldabilidad ligeramente mejor o más predecible si el proveedor proporciona material con bajo contenido de azufre y fósforo y un control consistente de Mn/Si.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el 65Mn ni el SUP9 son aceros inoxidables; su resistencia a la corrosión es mínima en estado desnudo.
• Medidas de protección típicas:
• Galvanizado en caliente o electrodeposición para piezas donde se requiere protección contra la corrosión, teniendo en cuenta que el galvanizado puede afectar las propiedades mecánicas y el rendimiento a la fatiga si no se especifica correctamente.
• Pinturas, recubrimientos en polvo o recubrimientos orgánicos para la protección del medio ambiente.
• Fosfatado y engrasado de alambres y resortes para reducir el desgaste por fricción y la corrosión inicial.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Corrosión por Picaduras) no es aplicable a estos aceros no inoxidables. Si se requiere una resistencia a la corrosión propia del acero inoxidable, especifique un grado de acero inoxidable adecuado y utilice: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad:
• Los aceros para muelles con alto contenido de carbono son más difíciles de mecanizar en estado sin templar o revenido. El mecanizado se realiza mejor en estado recocido (o normalizado).
• La vida útil de la herramienta se ve afectada por el contenido de carbono y la morfología de las inclusiones; los aceros más limpios (a menudo asociados con fundiciones SUP9 de primera calidad) pueden ofrecer una maquinabilidad y un acabado superficial ligeramente mejorados.
• Conformado y doblado en frío:
• Para las operaciones de conformado, realice el conformado en frío en estado recocido blando siempre que sea posible. Es necesario predecir la recuperación elástica debido a la alta resistencia a la fluencia en el estado templado final.
• Consideraciones sobre el tratamiento térmico:
• El control dimensional mediante temple y revenido requiere utillaje para geometrías complejas. Los proveedores de SUP9 pueden ofrecer rangos de propiedades más estrechos que reducen la necesidad de retrabajo.
• Acabado superficial:
• La descarburación, la presencia de óxido y las condiciones superficiales rugosas pueden afectar la vida a fatiga. Especifique el estado de la superficie en el proceso de adquisición (por ejemplo, decapado, estirado en frío, decapado y aceitado).

8. Aplicaciones típicas

65Mn (usos comunes)	SUP9 (usos comunes)
Muelles de suspensión para automóviles, ballestas y pequeños muelles helicoidales	Muelles helicoidales y componentes de suspensión de precisión donde se requiere un control de especificaciones más estricto.
Alternativas a los cables de alta resistencia y a los cables para música	Muelles de fatiga de alto ciclo para fabricantes de equipos originales japoneses y ensamblajes de precisión
Manantiales agrícolas e industriales	Piezas de repuesto para equipos con especificación JIS y piezas de exportación que requieren certificación JIS.
Clips, pasadores y componentes pequeños propensos al desgaste tras un tratamiento térmico adecuado	Formas de alambre de precisión y componentes pequeños con estricta trazabilidad de calidad

Justificación de la selección: - Elija en función del nivel de carga, los ciclos de fatiga esperados y si la cadena de fabricación requiere trazabilidad JIS (SUP9) o GB (65Mn). - Para aplicaciones domésticas de gran volumen y sensibles al precio, el 65Mn es una opción común. - Para aplicaciones que requieren un control más estricto de las propiedades mecánicas y una reproducibilidad entre lotes (o donde se requiere documentación JIS), a menudo se prefiere SUP9.

9. Costo y disponibilidad

• Costo:
• El 65Mn se produce ampliamente en China y a menudo está disponible a precios competitivos en los mercados nacionales y regionales.
• La designación SUP9 de JIS puede conllevar precios superiores en mercados donde se exige la certificación JIS y la trazabilidad del proveedor; los costes de importación pueden aumentar el precio final.
• Disponibilidad por formato de producto:
• Las barras, alambres y alambres para resortes están disponibles comúnmente para ambos grados, pero la forma, el estado de recocido y las opciones de certificación difieren según la fábrica.
• Los plazos de entrega y las cantidades mínimas de pedido varían; la planificación del inventario local debe tener en cuenta la certificación requerida (MTC), los números de lote y las pruebas.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Criterio	65 millones	SUP9
Soldabilidad	Limitado (alto en carbono)	Limitada (alto contenido de carbono); predictibilidad similar, pero posiblemente mejor, con química controlada.
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Alta resistencia tras el tratamiento térmico; la tenacidad depende del temple.	Resistencia comparable; a menudo, una tenacidad ligeramente más consistente para proveedores de especificaciones estrictas.
Costo	Suele ser más bajo en regiones con una fuerte oferta en Gran Bretaña.	Normalmente, el precio es más alto cuando se requiere trazabilidad JIS o para importaciones.

Recomendación final: - Elige 65Mn si: - Necesita un acero para muelles de alto carbono, rentable y de fácil acceso, para muelles, clips y componentes de uso general donde la especificación GB/T sea aceptable. La aplicación tolera cierta variabilidad en la tenacidad y el suministro es local, con prácticas de tratamiento térmico conocidas.

• Elija SUP9 si:
• Para los resortes de fatiga de alto ciclo y los componentes de precisión, se requiere trazabilidad según el estándar JIS, un control químico y de impresión más estricto o propiedades más consistentes entre lotes.
• El proyecto o el contrato OEM especifica las designaciones de materiales JIS o cuándo un mejor control y documentación del proceso/planta es importante, incluso a un costo algo mayor.

Nota de cierre: Los aceros 65Mn y SUP9 pertenecen a la misma familia de aceros para muelles de alto carbono y se utilizan frecuentemente como referencias cruzadas para el diseño y la adquisición. Las diferencias prácticas rara vez radican en la metalurgia básica, sino en los límites de especificación, el control de impurezas y los sistemas de calidad de los proveedores. Para aplicaciones críticas, solicite certificados de ensayo de fábrica, especifique los parámetros del tratamiento térmico y considere auditorías o ensayos (fatiga, impacto) de los proveedores para validar el material elegido para el servicio previsto.