Acero 1090: Propiedades y aplicaciones clave

El acero 1090 se clasifica como un acero de medio carbono, compuesto principalmente de hierro con un contenido de carbono aproximado del 0,90 %. Este grado de acero se clasifica según el sistema de clasificación AISI/SAE y es conocido por su alta resistencia y dureza, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de ingeniería. El principal elemento de aleación del acero 1090 es el carbono, que influye significativamente en sus propiedades mecánicas, en particular en su resistencia a la tracción y dureza.

Descripción general completa

El acero 1090 se caracteriza por su excelente resistencia al desgaste y su capacidad de endurecimiento mediante tratamientos térmicos. Su contenido de carbono permite un equilibrio perfecto entre resistencia y ductilidad, lo que lo convierte en un material versátil para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad.

Ventajas:
- Alta resistencia y dureza: El elevado contenido de carbono proporciona una resistencia a la tracción y una dureza superiores en comparación con los aceros con menor contenido de carbono.
- Buena resistencia al desgaste: ideal para aplicaciones donde la resistencia a la abrasión es crítica.
- Tratable térmicamente: Puede endurecerse mediante procesos de temple y revenido, mejorando sus propiedades mecánicas.

Limitaciones:
- Ductilidad reducida: el alto contenido de carbono puede provocar fragilidad, especialmente en el estado endurecido.
- Problemas de soldabilidad: el acero 1090 puede ser difícil de soldar debido a su contenido de carbono, que puede provocar grietas.
- Susceptibilidad a la corrosión: Es más propenso a la corrosión que los aceros con bajo contenido de carbono, por lo que es necesario utilizar recubrimientos protectores en determinados entornos.

Históricamente, el acero 1090 se ha utilizado en diversas aplicaciones, como componentes automotrices, herramientas y piezas de maquinaria, gracias a sus favorables propiedades mecánicas. Su posición en el mercado es destacada en industrias que requieren materiales de alto rendimiento, aunque es menos común que otros grados como el acero 1045 o el 1080 .

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G10900	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 1090
AISI/SAE	1090	EE.UU	Acero de medio carbono con alto contenido de carbono
ASTM	A108	EE.UU	Especificación estándar para barras de acero al carbono acabadas en frío
ES	C90E	Europa	Pequeñas diferencias de composición que hay que tener en cuenta
JIS	S45C	Japón	Propiedades similares pero con diferentes elementos de aleación.

La tabla anterior destaca diversas normas y equivalencias para el acero 1090. Cabe destacar que, si bien el S45C es similar, puede contener diferentes elementos de aleación que podrían afectar el rendimiento en aplicaciones específicas.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,85 - 0,95
Mn (manganeso)	0,60 - 0,90
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,04
S (Azufre)	≤ 0,05

El principal elemento de aleación del acero 1090 es el carbono, que mejora la dureza y la resistencia. El manganeso contribuye a la templabilidad y mejora la tenacidad, mientras que el silicio facilita la desoxidación durante la fabricación del acero. El fósforo y el azufre se mantienen en niveles bajos para mantener la ductilidad y evitar la fragilidad.

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	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	350 - 600 MPa	51 - 87 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	50 - 60 HRC	50 - 60 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero 1090 lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad. La combinación de resistencia a la tracción y al límite elástico indica su capacidad para soportar cargas significativas, mientras que sus valores de dureza sugieren una excelente resistencia al desgaste.

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	45 W/m·K	31 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Coeficiente de expansión térmica	Temperatura ambiente	11,5 x 10⁻⁶/K	6,4 x 10⁻⁶/°F

La densidad del acero 1090 indica su considerable masa, lo que contribuye a su resistencia. Su punto de fusión es relativamente alto, lo que le permite mantener su integridad estructural a temperaturas elevadas. La conductividad térmica y el calor específico son importantes para aplicaciones que implican transferencia de calor.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
Atmosférico	-	-	Justo	Riesgo de oxidación sin protección
cloruros	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Pobre	Susceptible a la corrosión por picaduras
Ácidos	10-20	Temperatura ambiente	Pobre	No recomendado para ambientes ácidos.
Alcalino	5-10	Temperatura ambiente	Justo	Resistencia moderada, pero se necesitan medidas de protección.

El acero 1090 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en ambientes con cloruros y no debe utilizarse en aplicaciones ácidas. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del acero 1090 es significativamente menor, lo que requiere recubrimientos o acabados protectores en ambientes corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	300 °C	572 °F	Más allá de esto, las propiedades se degradan.
Temperatura máxima de servicio intermitente	400 °C	752 °F	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de oxidación a esta temperatura.

A temperaturas elevadas, el acero 1090 mantiene su resistencia, pero puede comenzar a perder dureza y tenacidad. A altas temperaturas, puede producirse oxidación, lo que provoca incrustaciones que pueden afectar la integridad de la superficie.

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	Requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura.

Soldar acero 1090 puede ser complicado debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar grietas. Se recomienda precalentar antes de soldar y aplicar un tratamiento térmico posterior para mitigar estos problemas.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero 1090	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60	100	1212 es más fácil de mecanizar
Velocidad de corte típica (torneado)	30-50 m/min	60-80 m/min	Ajuste según las herramientas

El acero 1090 tiene una maquinabilidad moderada. Se recomienda utilizar velocidades de corte y herramientas óptimas para obtener los mejores resultados, ya que se endurece rápidamente.

Formabilidad

El acero 1090 es menos moldeable que los aceros con bajo contenido de carbono debido a su mayor contenido de carbono. El conformado en frío es posible, pero puede requerir mayor fuerza y ​​provocar endurecimiento por acritud. El conformado en caliente es más viable, lo que permite un mejor conformado sin comprometer la integridad del material.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 horas	Aire	Suaviza, mejora la ductilidad
Temple	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 minutos	Aceite o agua	Endurecimiento
Templado	200 - 600 °C / 392 - 1112 °F	1 hora	Aire	Reducir la fragilidad, mejorar la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura del acero 1090. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido es esencial para reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad.

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, resistencia al desgaste.	Durabilidad bajo carga
Estampación	Herramientas de corte	Dureza, retención del filo	Longevidad del rendimiento
Maquinaria	Engranajes	Tenacidad, resistencia a la fatiga	Confiabilidad en la operación

Otras aplicaciones incluyen:
- Ejes y ejes en maquinaria
- Componentes de resorte
- Fijaciones de alta resistencia

El acero 1090 se elige para estas aplicaciones debido a su capacidad para soportar altos niveles de estrés y desgaste, lo que lo hace ideal para componentes que requieren durabilidad y rendimiento.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero 1090	AISI 1045	AISI 1080	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Alta resistencia	1090 ofrece una dureza mejor que 1045
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Justo	Pobre	1090 es menos resistente a la corrosión que 1080
Soldabilidad	Desafiante	Moderado	Pobre	1045 es más fácil de soldar que 1090
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Pobre	1045 es más fácil de mecanizar que 1090
Costo relativo aproximado	Moderado	Bajo	Moderado	El costo varía según la demanda del mercado.
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Moderado	1045 está más comúnmente disponible

Al seleccionar el acero 1090, se deben considerar sus propiedades mecánicas, su potencial de corrosión y las dificultades de fabricación. Si bien ofrece alta resistencia y resistencia al desgaste, su soldabilidad y maquinabilidad pueden limitar su uso en ciertas aplicaciones. Comprender estas ventajas y desventajas es crucial para ingenieros y diseñadores al especificar materiales para proyectos.

En resumen, el acero 1090 es un acero robusto de medio carbono con claras ventajas y limitaciones. Sus aplicaciones abarcan diversas industrias, lo que lo convierte en un material valioso para componentes de alto rendimiento.