Acero inoxidable 420HC: propiedades y aplicaciones clave

El acero inoxidable 420HC es un acero inoxidable con alto contenido de carbono que pertenece a la clasificación martensítica. Este grado de acero está aleado principalmente con cromo (alrededor del 13-15 %) y carbono (aproximadamente del 0,4-0,5 %), lo que influye significativamente en sus propiedades. La presencia de cromo proporciona resistencia a la corrosión, mientras que el carbono mejora la dureza y la resistencia.

Descripción general completa

El acero inoxidable 420HC es conocido por su excelente dureza y resistencia al desgaste, lo que lo convierte en una opción popular para aplicaciones que requieren durabilidad. Su estructura martensítica permite su endurecimiento mediante tratamiento térmico, lo que resulta en un material que alcanza altos niveles de resistencia y tenacidad.

Características principales:
- Resistencia a la corrosión: aunque no es tan resistente como los aceros inoxidables austeníticos, el 420HC ofrece una resistencia decente a la oxidación y la corrosión en entornos templados.
- Dureza: Puede alcanzar niveles de dureza de hasta 58 HRC después del tratamiento térmico, lo que lo hace adecuado para herramientas de corte y cuchillas.
- Tenacidad: El acero mantiene una buena tenacidad, lo cual es esencial para aplicaciones que experimentan cargas de impacto o choque.

Ventajas:
- Alta dureza y resistencia al desgaste.
- Buena retención del filo, lo que lo hace ideal para cuchillos y herramientas de corte.
- Resistencia a la corrosión moderada adecuada para diversos entornos.

Limitaciones:
- Resistencia a la corrosión limitada en comparación con aceros inoxidables de mayor aleación.
- Puede resultar complicado mecanizarlo debido a su dureza.
- Requiere un tratamiento térmico cuidadoso para lograr las propiedades deseadas.

Históricamente, el 420HC se ha utilizado en diversas aplicaciones, incluidos cubiertos, instrumentos quirúrgicos y hojas industriales, estableciendo su posición en el mercado como una opción confiable para aplicaciones de alto rendimiento.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S42000	EE.UU	Equivalente más cercano al AISI 420 con mayor contenido de carbono.
AISI/SAE	420HC	EE.UU	Variante de alto contenido en carbono de AISI 420.
ASTM	A276	EE.UU	Especificación estándar para barras y perfiles de acero inoxidable.
ES	1.4021	Europa	Calificación equivalente en normas europeas.
JIS	SUS420J2	Japón	Propiedades similares pero con composición ligeramente diferente.

Las diferencias entre estos grados suelen residir en su contenido de carbono y la respuesta al tratamiento térmico, lo que puede afectar la dureza, la tenacidad y la resistencia a la corrosión. Por ejemplo, si bien el SUS420J2 tiene un menor contenido de carbono, puede ofrecer una mejor resistencia a la corrosión, pero a expensas de la dureza.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,40 - 0,50
Cr (cromo)	13.00 - 15.00
Mn (manganeso)	1.00 máximo
Si (silicio)	1.00 máximo
P (Fósforo)	0,04 máximo
S (Azufre)	0,03 máximo

Los principales elementos de aleación del acero inoxidable 420HC son el cromo y el carbono. El cromo mejora la resistencia a la corrosión y la dureza, mientras que el carbono aumenta la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste. El manganeso y el silicio se incluyen para mejorar la templabilidad y la tenacidad.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (unidades métricas - SI)	Valor/rango típico (unidades imperiales)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Recocido	Temperatura ambiente	520 - 700 MPa	75 - 102 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	350 - 500 MPa	51 - 73 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	12 - 20%	12 - 20%	ASTM E8
Dureza	Templado y revenido	Temperatura ambiente	54 - 58 HRC	54 - 58 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20°C	30 J	22 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero inoxidable 420HC lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y dureza. Su resistencia a la tracción y su límite elástico indican su capacidad para soportar cargas significativas, mientras que sus valores de dureza sugieren una excelente resistencia al desgaste. La resistencia al impacto, aunque inferior a la de otros grados, es adecuada para numerosas aplicaciones.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (Unidades métricas - SI)	Valor (Unidades Imperiales)
Densidad	Temperatura ambiente	7,75 g/cm³	0,28 lb/pulgada³
Punto/rango de fusión	-	1450 - 1510 °C	2642 - 2750 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	25,4 W/m·K	17,5 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,74 µΩ·m	0,74 µΩ·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	Temperatura ambiente	16,0 x 10⁻⁶ /K	8,9 x 10⁻⁶ /°F

La densidad del 420HC indica un material relativamente pesado, lo que contribuye a su durabilidad. El punto de fusión sugiere una buena estabilidad térmica, mientras que la conductividad térmica y el calor específico indican propiedades moderadas de transferencia de calor. La resistividad eléctrica es típica de los aceros inoxidables, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones eléctricas.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10	20-60 / 68-140	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras.
Ácidos (HCl)	10-20	20-40 / 68-104	Pobre	No recomendado para ácidos fuertes.
Soluciones alcalinas	5-10	20-60 / 68-140	Bien	Resistencia moderada.
Atmosférico	-	-	Bien	Funciona bien en ambientes templados.

El acero inoxidable 420HC presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas y entornos alcalinos. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos con alto contenido de cloruro y debe evitarse en aplicaciones con ácidos fuertes. En comparación con los grados austeníticos como el 304 o el 316, el 420HC presenta una menor resistencia a la corrosión, pero ofrece una dureza superior.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Apto para uso intermitente.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500 °C	932 °F	Resistencia limitada a la oxidación.
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de formación de incrustaciones a altas temperaturas.

A temperaturas elevadas, el acero inoxidable 420HC mantiene su resistencia, pero puede sufrir oxidación e incrustaciones. No se recomienda su uso continuo por encima de 400 °C debido a la posible degradación de sus propiedades mecánicas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER420	Argón	Se recomienda precalentar.
MIG	ER420	Argón + CO2	Requiere un control cuidadoso.
Palo	E420	-	No es ideal para secciones gruesas.

El acero inoxidable 420HC se puede soldar, pero se debe tener cuidado para evitar el agrietamiento. Se recomienda el precalentamiento para minimizar la tensión térmica. El tratamiento térmico posterior a la soldadura también puede mejorar su tenacidad.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	420HC	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	50%	100%	Requiere herramientas afiladas y velocidades lentas.
Velocidad de corte típica	30 metros por minuto	60 metros por minuto	Ajuste según las herramientas y la configuración.

El mecanizado de 420HC puede ser complicado debido a su dureza. Se recomienda utilizar herramientas de acero rápido o carburo y mantener velocidades de corte bajas para obtener resultados óptimos.

Formabilidad

El acero inoxidable 420HC no es muy maleable debido a su alto contenido de carbono y la consiguiente dureza. El conformado en frío es posible, pero puede provocar endurecimiento por acritud, lo que requiere un control cuidadoso de los radios de curvatura y los procesos de conformado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 900 / 1472 - 1652	1-2 horas	Aire	Reduce la dureza, mejora la ductilidad.
Temple	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 minutos	Aceite o aire	Conseguir una alta dureza.
Templado	150 - 200 / 302 - 392	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad y mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura y las propiedades del 420HC. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido ayuda a aliviar las tensiones y a 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 (breve)
Cuchillería	cuchillos de cocina	Alta dureza, retención de filo.	Excelente para cuchillas afiladas.
Médico	instrumentos quirúrgicos	Resistencia a la corrosión, dureza.	Esterilizable y duradero.
Industrial	Herramientas de corte	Resistencia al desgaste, tenacidad	Rendimiento duradero.

Otras aplicaciones incluyen:
- Tijeras y cizallas
- Cuchillas industriales
- Fijaciones y herrajes

Se elige 420HC para estas aplicaciones debido a su excelente dureza y resistencia al desgaste, que son fundamentales para herramientas e instrumentos que requieren bordes afilados y durabilidad.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	420HC	AISI 440C	AISI 304	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Mayor dureza	Menor dureza	440C ofrece mejor dureza pero menos tenacidad.
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia moderada	Justo	Excelente	304 es mejor para ambientes corrosivos.
Soldabilidad	Moderado	Pobre	Bien	304 es más fácil de soldar.
Maquinabilidad	Desafiante	Moderado	Bien	304 es más fácil de mecanizar.
Formabilidad	Bajo	Bajo	Moderado	304 se puede formar más fácilmente.
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más bajo	420HC es rentable por sus propiedades.
Disponibilidad típica	Común	Menos común	Muy común	304 está ampliamente disponible.

Al seleccionar el acero inoxidable 420HC, considere su equilibrio entre dureza y resistencia a la corrosión. Si bien no es tan resistente a la corrosión como los grados austeníticos, su dureza lo hace adecuado para aplicaciones donde la resistencia al desgaste es crucial. Además, su disponibilidad y rentabilidad lo convierten en una opción práctica para muchas industrias.

En resumen, el acero inoxidable 420HC es un material versátil que ofrece una combinación única de dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión moderada, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones, particularmente en cuchillería y herramientas industriales.