Acero 1215: propiedades y aplicaciones clave explicadas
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El acero 1215 es un acero de aleación con bajo contenido de carbono, conocido por su excelente maquinabilidad y buenas propiedades mecánicas. Clasificado como acero de medio carbono, suele contener entre un 0,12 % y un 0,15 % de carbono, junto con cantidades significativas de manganeso y azufre. La presencia de estos elementos de aleación mejora su trabajabilidad y rendimiento general en diversas aplicaciones.
Descripción general completa
El acero 1215 se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren mecanizado de alta velocidad y componentes de precisión. Su bajo contenido de carbono contribuye a su ductilidad y tenacidad, mientras que la adición de manganeso mejora la templabilidad y la resistencia. El azufre se añade intencionalmente para mejorar la maquinabilidad, lo que convierte al acero 1215 en la opción preferida para la fabricación de piezas complejas con tolerancias ajustadas.
Características principales:
- Maquinabilidad: Una de las características destacadas del acero 1215 es su excepcional maquinabilidad, a menudo calificado como uno de los aceros más fáciles de mecanizar.
- Resistencia y Ductilidad: Ofrece un buen equilibrio de resistencia y ductilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones mecánicas.
- Acabado superficial: El acero puede lograr un acabado superficial fino, lo cual es crucial para los componentes estéticos y funcionales.
Ventajas:
- La excelente maquinabilidad permite velocidades de producción más rápidas y un menor desgaste de la herramienta.
- Sus buenas propiedades mecánicas lo hacen versátil para diversas aplicaciones.
- Rentable en comparación con aceros de mayor aleación.
Limitaciones:
- Templabilidad limitada en comparación con aceros con alto contenido de carbono.
- No apto para aplicaciones que requieran alta resistencia al desgaste o resistencia extrema.
Históricamente, el acero 1215 ha sido fundamental en los sectores de la automoción y la maquinaria, donde la precisión y la eficiencia son primordiales. Su posición en el mercado se mantiene sólida gracias a sus propiedades favorables y su rentabilidad.
Nombres alternativos, estándares y equivalentes
Organización estándar | Designación/Grado | País/Región de origen | Notas/Observaciones |
---|---|---|---|
UNS | G12150 | EE.UU | Equivalente más cercano a AISI 1215 |
AISI/SAE | 1215 | EE.UU | Designación de uso común |
ASTM | A108 | EE.UU | Especificación estándar para barras de acero al carbono acabadas en frío |
ES | 1.0718 | Europa | Pequeñas diferencias de composición que hay que tener en cuenta |
JIS | S15C | Japón | Propiedades similares, pero con diferente contenido de azufre. |
La tabla anterior destaca las diversas normas y equivalencias del acero 1215. Cabe destacar que, si bien grados como el S15C y el 1.0718 pueden parecer similares, pueden diferir en el contenido de azufre y otros elementos de aleación, lo que puede afectar la maquinabilidad y el rendimiento general en aplicaciones específicas.
Propiedades clave
Composición química
Elemento (Símbolo y Nombre) | Rango porcentual (%) |
---|---|
C (Carbono) | 0,12 - 0,15 |
Mn (manganeso) | 0,60 - 0,90 |
S (Azufre) | 0,15 - 0,30 |
P (Fósforo) | ≤ 0,04 |
Fe (hierro) | Balance |
Los elementos de aleación primarios del acero 1215 desempeñan un papel crucial:
- Carbono (C): Proporciona resistencia y dureza; sin embargo, el bajo contenido de carbono limita la templabilidad.
- Manganeso (Mn): Mejora la resistencia y la templabilidad, contribuyendo a mejorar las propiedades mecánicas.
- Azufre (S): Mejora la maquinabilidad, permitiendo un corte y modelado más fácil durante la fabricación.
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 | 450 - 550 MPa | 65 - 80 ksi | ASTM E8 |
Límite elástico (0,2 % de compensación) | Recocido | Temperatura ambiente | 250 - 350 MPa | 36 - 51 ksi | ASTM E8 |
Alargamiento | Recocido | Temperatura ambiente | 20 - 30% | 20 - 30% | ASTM E8 |
Dureza (Brinell) | Recocido | Temperatura ambiente | 120 - 160 HB | 120 - 160 HB | ASTM E10 |
Resistencia al impacto | Charpy (a -20 °C) | -20°C | 20 - 30 J | 15 - 22 pies-lbf | ASTM E23 |
Las propiedades mecánicas del acero 1215 lo hacen adecuado para aplicaciones con cargas moderadas y donde la facilidad de mecanizado es crucial. Sus límites de tracción y fluencia proporcionan un rendimiento adecuado en aplicaciones estructurales, mientras que su elongación indica una buena ductilidad, lo que permite la deformación sin fractura.
Propiedades físicas
Propiedad | Condición/Temperatura | Valor (métrico) | Valor (Imperial) |
---|---|---|---|
Densidad | Temperatura ambiente | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/pulgada³ |
Punto/rango de fusión | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
Conductividad térmica | Temperatura ambiente | 50 W/m·K | 34,5 BTU·pulgada/h·pie²·°F |
Capacidad calorífica específica | Temperatura ambiente | 0,46 kJ/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
Resistividad eléctrica | Temperatura ambiente | 0,00065 Ω·m | 0,00038 Ω·pulgada |
Propiedades físicas clave, como la densidad y la conductividad térmica, son importantes para aplicaciones donde el peso y la disipación de calor son cruciales. La densidad del acero 1215 lo hace adecuado para componentes ligeros, mientras que su conductividad térmica permite una transferencia de calor eficaz en aplicaciones como piezas de motores de automóviles.
Resistencia a la corrosión
Agente corrosivo | Concentración (%) | Temperatura (°C/°F) | Clasificación de resistencia | Notas |
---|---|---|---|---|
cloruros | 3-5 | 25 °C/77 °F | Justo | Riesgo de corrosión por picaduras |
Ácido sulfúrico | 10 | 25 °C/77 °F | Pobre | No recomendado |
Hidróxido de sodio | 5-10 | 25 °C/77 °F | Bien | Resistencia moderada |
El acero 1215 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros, donde puede ser susceptible a picaduras. Su rendimiento en condiciones ácidas y alcalinas es limitado, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones expuestas a productos químicos agresivos. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del acero 1215 es significativamente menor, lo cual es un factor crucial al seleccionar materiales para entornos específicos.
Resistencia al calor
Propiedad/Límite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Observaciones |
---|---|---|---|
Temperatura máxima de servicio continuo | 300°C | 572°F | Adecuado para temperaturas moderadas. |
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 temperaturas más altas |
A temperaturas elevadas, el acero 1215 mantiene sus propiedades mecánicas hasta cierto límite, pero puede experimentar oxidación e incrustaciones por encima de los 600 °C. Esto limita su uso en aplicaciones de alta temperatura, donde materiales como aceros para herramientas o aleaciones resistentes a altas temperaturas serían más apropiados.
Propiedades de fabricación
Soldabilidad
Proceso de soldadura | Metal de relleno recomendado (clasificación AWS) | Gas/fundente de protección típico | Notas |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Mezcla de argón/CO2 | Puede ser necesario precalentar |
TIG | ER70S-2 | Argón | Bueno para secciones delgadas |
Palo | E7018 | N / A | Requiere un manejo cuidadoso |
El acero 1215 es generalmente soldable, pero se debe tener cuidado para evitar el agrietamiento debido a su contenido de azufre. El precalentamiento antes de soldar puede ayudar a mitigar este riesgo. La elección del metal de aportación es crucial para garantizar la compatibilidad y mantener las propiedades mecánicas en la zona de soldadura.
Maquinabilidad
Parámetros de mecanizado | [Acero 1215] | AISI 1212 | Notas/Consejos |
---|---|---|---|
Índice de maquinabilidad relativa | 100 | 90 | 1215 es más fácil de mecanizar |
Velocidad de corte típica | 30 metros por minuto | 25 metros por minuto | Las velocidades más altas reducen el desgaste de la herramienta |
El índice de maquinabilidad del acero 1215 es superior al del AISI 1212, lo que lo convierte en la opción preferida para el mecanizado de precisión. Unas velocidades de corte y herramientas óptimas pueden mejorar aún más la productividad y reducir los costos.
Formabilidad
El acero 1215 presenta buena conformabilidad, lo que permite procesos de conformado en frío y en caliente. Su bajo contenido de carbono contribuye a su capacidad de conformarse sin agrietarse. Sin embargo, se debe tener cuidado con los radios de curvatura para evitar el endurecimiento por acritud, que puede causar defectos.
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 | Mejorar la ductilidad y reducir la dureza. |
Normalizando | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 - 2 horas | Aire | Refinar la estructura del grano |
Temple | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30 minutos | Aceite o agua | Aumentar la dureza |
Los procesos de tratamiento térmico, como el recocido y el normalizado, pueden alterar significativamente la microestructura del acero 1215, mejorando su ductilidad y tenacidad. El temple puede aumentar la dureza, pero puede provocar fragilidad si no se templa adecuadamente.
Aplicaciones típicas y usos finales
Industria/Sector | Ejemplo de aplicación específica | Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación | Motivo de la selección |
---|---|---|---|
Automotor | Engranajes de precisión | Excelente maquinabilidad, buena resistencia. | Mecanizado de alta velocidad |
Maquinaria | Ejes y ejes | Buena ductilidad, acabado superficial. | Tolerancias estrictas |
sujetadores | Pernos y tornillos | Rentable, buenas propiedades mecánicas. | Producción en masa |
El acero 1215 se utiliza comúnmente en los sectores de la automoción y la maquinaria, especialmente para componentes que requieren alta precisión y excelente maquinabilidad. Su rentabilidad lo convierte en una opción popular para aplicaciones de producción en masa.
Consideraciones importantes, criterios de selección y más información
Característica/Propiedad | Acero 1215 | AISI 4140 | AISI 1018 | Breve nota de pros y contras o compensación |
---|---|---|---|---|
Propiedad mecánica clave | Moderado | Alto | Bajo | 1215 ofrece un equilibrio de propiedades |
Aspecto clave de la corrosión | Justo | Bien | Pobre | 1215 es menos resistente que 4140 |
Soldabilidad | Bien | Justo | Excelente | 1215 requiere cuidado al soldar |
Maquinabilidad | Excelente | Bien | Justo | 1215 es más fácil de mecanizar |
Formabilidad | Bien | Justo | Bien | 1215 se puede formar fácilmente |
Costo relativo aproximado | Bajo | Medio | Bajo | Rentable para piezas de precisión |
Disponibilidad típica | Alto | Medio | Alto | Ampliamente disponible en varias formas. |
Al seleccionar el acero 1215, se deben considerar su maquinabilidad, rentabilidad e idoneidad para aplicaciones específicas. Si bien destaca en el mecanizado y el conformado, sus limitaciones en resistencia a la corrosión y templabilidad deben evaluarse cuidadosamente en función de los requisitos del proyecto. Además, su disponibilidad en diversas presentaciones lo convierte en una opción práctica para numerosas aplicaciones de ingeniería.
En resumen, el acero 1215 sigue siendo un material valioso en el sector de la ingeniería, especialmente para aplicaciones donde la precisión y la maquinabilidad son primordiales. Sus propiedades únicas y su bajo coste lo convierten en la opción predilecta para fabricantes de diversas industrias.