Acero 1045: Propiedades y descripción general de aplicaciones clave

El acero 1045 se clasifica como un acero de aleación con contenido medio de carbono, conocido por su equilibrio entre resistencia, dureza y ductilidad. Contiene principalmente carbono (0,43 % a 0,50 %) como principal elemento de aleación, junto con manganeso (0,60 % a 0,90 %), lo que mejora su templabilidad y resistencia. La presencia de estos elementos contribuye a sus propiedades fundamentales, haciéndolo adecuado para diversas aplicaciones de ingeniería.

Descripción general completa

El acero 1045 es ampliamente reconocido por su versatilidad y se utiliza comúnmente en aplicaciones que requieren resistencia y tenacidad moderadas. Su contenido medio de carbono le confiere una buena resistencia al desgaste y la posibilidad de ser tratado térmicamente para alcanzar niveles de dureza más altos. Sus propiedades mecánicas se pueden ajustar mediante diversos tratamientos térmicos, lo que lo convierte en una opción popular en industrias como la automotriz, la manufacturera y la construcción.

Ventajas del acero 1045:
- Buena maquinabilidad: el acero 1045 se puede mecanizar fácilmente, lo que permite una fabricación precisa de componentes.
- Alta resistencia y tenacidad: Ofrece un buen equilibrio de resistencia y ductilidad, lo que lo hace adecuado para aplicaciones estructurales.
- Tratable térmicamente: El acero puede endurecerse mediante tratamiento térmico, mejorando su resistencia al desgaste.

Limitaciones del acero 1045:
- Resistencia a la corrosión: en comparación con los aceros inoxidables, el 1045 tiene una resistencia a la corrosión limitada, lo que lo hace menos adecuado para entornos hostiles.
- Problemas de soldabilidad: si bien se puede soldar, a menudo es necesario precalentar y aplicar un tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar el agrietamiento.

Históricamente, el acero 1045 ha sido importante en el desarrollo de diversos componentes mecánicos, como ejes, engranajes y ejes, debido a sus propiedades mecánicas favorables y facilidad de fabricación.

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	A830-1045	EE.UU	Especificación para placas de acero al carbono
ES	C45	Europa	Pequeñas diferencias de composición
ESTRUENDO	1.0503	Alemania	Propiedades similares, a menudo utilizadas indistintamente
JIS	S45C	Japón	Equivalente con ligeras variaciones en la composición.
ISO	1045	Internacional	Designación estandarizada

Las diferencias entre grados equivalentes pueden afectar significativamente el rendimiento. Por ejemplo, si bien el C45 y el S45C son similares, pueden presentar variaciones en el contenido de azufre y fósforo, lo que puede afectar la maquinabilidad y la soldabilidad.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,43 - 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 del carbono en el acero 1045 es mejorar la dureza y la resistencia mediante tratamiento térmico. El manganeso contribuye a la templabilidad y mejora la tenacidad del acero. El silicio actúa como desoxidante durante la fabricación del acero y puede aumentar la resistencia a temperaturas elevadas.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	570 - 700 MPa	83 - 102 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	310 - 450 MPa	45 - 65 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	16 - 20%	16 - 20%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recocido	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Resistencia al impacto (Charpy)	-40°C	25 - 35 J	18 - 26 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero 1045 sea adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad, como en la fabricación de engranajes y ejes, donde la resistencia al desgaste y la deformación es fundamental.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Conductividad térmica	20°C	46 W/m·K	32 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	20°C	0,486 kJ/kg·K	0,116 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	20°C	0,00065 Ω·m	0,00000038 Ω·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	20°C	11,5 x 10⁻⁶/K	6,36 x 10⁻⁶/°F

La densidad del acero 1045 contribuye a su peso y resistencia, mientras que su conductividad térmica es importante para aplicaciones que requieren disipación de calor. El coeficiente de expansión térmica es crucial en aplicaciones con fluctuaciones de temperatura, ya que afecta la estabilidad dimensional.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C)	Clasificación de resistencia	Notas
Atmosférico	-	-	Justo	Susceptible a la oxidación
cloruros	3-5	20-60	Pobre	Riesgo de picaduras
Ácidos	10-20	20-40	No recomendado	Corrosión rápida
Alcalino	5-10	20-60	Justo	Resistencia moderada

El acero 1045 presenta una resistencia aceptable a la corrosión atmosférica, pero es susceptible a la oxidación si no se protege adecuadamente. En entornos con cloruros, puede sufrir corrosión por picaduras, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones marinas. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del 1045 es significativamente menor, lo que limita su uso en entornos corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400	752	Más allá de esto, la fuerza disminuye.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500	932	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600	1112	Riesgo de oxidación a temperaturas más altas
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	400	752	Comienza a degradarse significativamente

A temperaturas elevadas, el acero 1045 mantiene una buena resistencia, pero puede perder dureza y tenacidad si se expone durante períodos prolongados. La oxidación puede ocurrir a temperaturas superiores a 600 °C, lo que requiere recubrimientos protectores o materiales alternativos 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	Argón + CO2	Se recomienda precalentar
TIG	ER70S-2	Argón	Se necesita tratamiento térmico posterior a la soldadura
Palo	E7018	-	Requiere un control cuidadoso

El acero 1045 se puede soldar mediante diversos procesos, pero suele ser necesario precalentarlo a unos 150-200 °C (300-400 °F) para minimizar el riesgo de agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ayudar a aliviar las tensiones y mejorar las propiedades mecánicas de la soldadura.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero 1045	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	70	100	1212 es más fácil de mecanizar
Velocidad de corte típica	30-50 m/min	60-80 m/min	Ajuste según las herramientas

El acero 1045 tiene buena maquinabilidad, pero no es tan fácil de mecanizar como algunos aceros de libre mecanizado como AISI 1212. El uso de herramientas de acero o carburo de alta velocidad y fluidos de corte adecuados puede mejorar el rendimiento.

Formabilidad

El acero 1045 se puede conformar en frío y en caliente, pero presenta endurecimiento por acritud, lo que dificulta el conformado en frío. El radio de curvatura mínimo suele ser de 3 a 4 veces el espesor del material, y se debe tener cuidado para evitar el agrietamiento durante las operaciones de conformado.

Tratamiento térmico

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

Durante el tratamiento térmico, el acero 1045 sufre importantes transformaciones metalúrgicas. El temple aumenta la dureza mediante la formación de martensita, mientras que el revenido reduce la fragilidad y mejora la tenacidad, lo que lo hace adecuado para aplicaciones dinámicas.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Automotor	Cigüeñales	Alta resistencia, tenacidad.	Durabilidad bajo estrés
Fabricación	Engranajes	Resistencia al desgaste, maquinabilidad	Precisión y longevidad
Construcción	Componentes estructurales	Resistencia, ductilidad	Capacidad de carga

Otras aplicaciones incluyen:
- Ejes y palieres
- Sujetadores
- Piezas de máquinas

El acero 1045 se elige para estas aplicaciones debido a sus excelentes propiedades mecánicas, que proporcionan la resistencia y tenacidad necesarias en entornos exigentes.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero 1045	AISI 4140	AISI 1018	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Fuerza moderada	Alta resistencia	Baja resistencia	4140 ofrece mayor resistencia pero menor ductilidad
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Bien	Excelente	1018 tiene una resistencia superior a la corrosión
Soldabilidad	Moderado	Bien	Excelente	1018 es más fácil de soldar sin precalentamiento
Maquinabilidad	Bien	Justo	Excelente	El 1018 es más fácil de mecanizar debido al menor contenido de carbono.
Formabilidad	Moderado	Pobre	Bien	1018 es más moldeable debido al menor contenido de carbono
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más bajo	1045 es rentable para aplicaciones de resistencia media
Disponibilidad típica	Común	Menos común	Muy común	1018 está ampliamente disponible para uso general

Al seleccionar el acero 1045, se debe considerar su equilibrio entre resistencia y maquinabilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones. Sin embargo, sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión y soldabilidad deben sopesarse con los requisitos específicos del proyecto. Además, si bien el 1045 es rentable, alternativas como el AISI 4140 pueden ser más adecuadas para aplicaciones de alta resistencia, aunque a un mayor costo.