Acero 8620H: Propiedades y aplicaciones clave

El acero 8620H es un acero de aleación con medio contenido de carbono, clasificado principalmente como acero de baja aleación. Es conocido por su excelente templabilidad, resistencia y tenacidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de ingeniería. Los principales elementos de aleación del acero 8620H incluyen cromo (Cr), molibdeno (Mo) y níquel (Ni), que mejoran sus propiedades mecánicas y su resistencia al desgaste y la fatiga.

Descripción general completa

El acero 8620H se caracteriza por su composición equilibrada, que generalmente incluye entre un 0,18 % y un 0,23 % de carbono, entre un 0,70 % y un 0,90 % de manganeso, entre un 0,40 % y un 0,60 % de cromo, entre un 0,15 % y un 0,25 % de molibdeno y entre un 1,00 % y un 1,50 % de níquel. Esta combinación de elementos contribuye a su alta resistencia a la tracción, buena ductilidad y excelente tenacidad, lo que lo convierte en la opción preferida para aplicaciones que requieren alta resistencia y durabilidad.

Ventajas:
- Alta resistencia y tenacidad: 8620H exhibe excelentes propiedades mecánicas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de trabajo pesado.
- Buena capacidad de endurecimiento: Los elementos de aleación proporcionan una buena templabilidad, lo que permite procesos de tratamiento térmico efectivos.
- Versatilidad: Se puede utilizar en diversas aplicaciones, incluidos engranajes, ejes y otros componentes que requieren alta resistencia.

Limitaciones:
- Preocupaciones sobre la soldabilidad: si bien se puede soldar, se deben tomar precauciones especiales para evitar el agrietamiento.
- Coste: Los elementos de aleación pueden hacerlo más caro que los aceros de menor calidad.
- Resistencia a la corrosión: No es tan resistente a la corrosión como los aceros inoxidables, lo que puede limitar su uso en determinados entornos.

Históricamente, el 8620H se ha utilizado en las industrias automotriz y aeroespacial, donde sus propiedades son cruciales para el rendimiento y la seguridad. Su posición en el mercado es sólida, especialmente en sectores que exigen materiales de alto rendimiento.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G86200	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 8620
AISI/SAE	8620	EE.UU	Designación de uso común
ASTM	A29/A29M	EE.UU	Especificación general para aceros aleados
ES	1.6523	Europa	Pequeñas diferencias de composición
ESTRUENDO	20CrMo	Alemania	Propiedades similares, pero diferentes elementos de aleación.
JIS	SCM420	Japón	Comparables, pero con diferentes propiedades mecánicas.

Las diferencias entre estos grados equivalentes pueden afectar el rendimiento, especialmente en términos de templabilidad y tenacidad. Por ejemplo, si bien tanto AISI 8620 como UNS G86200 son similares, este último puede tener límites de composición más estrictos que pueden influir en sus propiedades mecánicas.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,18 - 0,23
Mn (manganeso)	0,70 - 0,90
Cr (cromo)	0,40 - 0,60
Mo (molibdeno)	0,15 - 0,25
Ni (níquel)	1.00 - 1.50
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Azufre)	≤ 0,040

La función principal de los elementos de aleación clave en el acero 8620H incluye:
- Cromo: Mejora la templabilidad y la resistencia a la corrosión.
- Molibdeno: Mejora la resistencia a temperaturas elevadas y mejora la tenacidad.
- Níquel: Aumenta la tenacidad y mejora la capacidad del acero para soportar el impacto.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Valor/rango típico (unidades métricas - SI)	Valor/rango típico (unidades imperiales)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Templado y revenido	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	650 - 850 MPa	94 - 123 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Reducción de área	Templado y revenido	50 - 60%	50 - 60%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Templado y revenido	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto (Charpy)	Temperatura ambiente	40 - 60 J	30 - 44 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero 8620H sea especialmente adecuado para aplicaciones que requieren carga dinámica e integridad estructural, como en la fabricación de engranajes y ejes. Su alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con su buena ductilidad, le permiten un buen rendimiento bajo tensión.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (Unidades métricas - SI)	Valor (Unidades Imperiales)
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
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	Temperatura ambiente	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

La importancia práctica de las propiedades físicas del 8620H incluye:
- Densidad: proporciona información sobre las consideraciones de peso para aplicaciones estructurales.
- Conductividad térmica: importante para aplicaciones donde la disipación del calor es crítica.
- Punto de fusión: Indica idoneidad para aplicaciones de alta temperatura.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	Varía	Ambiente	Justo	Riesgo de picaduras
Ácido sulfúrico	10%	25 °C / 77 °F	Pobre	No recomendado
Hidróxido de sodio	5%	25 °C / 77 °F	Justo	Susceptible al SCC
Atmosférico	-	Ambiente	Bien	Resistencia moderada

El acero 8620H 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 condiciones ácidas o altamente alcalinas. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, que ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, el 8620H es menos adecuado para aplicaciones expuestas a ambientes hostiles.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Adecuado para exposición prolongada.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500 °C	932 °F	Exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura
Las consideraciones sobre la resistencia a la fluencia comienzan	300 °C	572 °F	Importante para aplicaciones de alta temperatura

A temperaturas elevadas, el acero 8620H mantiene su resistencia y tenacidad, pero la oxidación puede ser un problema. Es adecuado para aplicaciones donde las temperaturas no superan sus límites máximos de servicio, lo que lo hace ideal para componentes de motores y maquinaria.

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	ER80S-Ni	Argón	Tratamiento térmico posterior a la soldadura
Palo	E7018	-	Requiere precalentamiento

El acero 8620H se puede soldar mediante diversos métodos, pero suele ser necesario precalentarlo para minimizar el riesgo de agrietamiento. También se recomienda un tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar tensiones y mejorar la tenacidad.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	[Acero 8620H]	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	Maquinabilidad moderada
Velocidad de corte típica (torneado)	30-50 m/min	80-100 m/min	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

La maquinabilidad del 8620H es moderada; requiere una cuidadosa selección de herramientas y velocidades de corte. Se recomiendan herramientas de carburo para un rendimiento óptimo.

Formabilidad

El acero 8620H presenta una buena conformabilidad, lo que permite procesos de conformado tanto en frío como en caliente. Sin embargo, es fundamental considerar los efectos del endurecimiento por acritud durante el trabajo en frío, que pueden aumentar la resistencia del material, pero también pueden provocar grietas si no se gestionan adecuadamente.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 horas	Aire o horno	Suavidad, ductilidad mejorada
Temple	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 minutos	Aceite o agua	Endurecimiento, mayor resistencia.
Templado	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Aire	Mejora de la dureza

Durante el tratamiento térmico, el 8620H sufre importantes transformaciones metalúrgicas. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido reduce la fragilidad, lo que resulta en una combinación equilibrada de resistencia y 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)
Automotor	Engranajes	Alta resistencia, tenacidad.	Crítico para el rendimiento
Aeroespacial	Ejes	Buena templabilidad, resistencia a la fatiga.	Seguridad y fiabilidad
Maquinaria	Cigüeñales	Excelente tenacidad y resistencia al desgaste.	Durabilidad bajo estrés

Otras aplicaciones incluyen:
- Componentes de la industria del petróleo y el gas
- Piezas de maquinaria pesada
- Componentes estructurales en la construcción

El acero 8620H se elige para estas aplicaciones debido a su capacidad para soportar altos niveles de estrés y fatiga, lo que lo hace ideal para componentes críticos.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero 8620H	AISI 4140	AISI 4340	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Alta resistencia	El 8620H ofrece una buena tenacidad en comparación con la mayor dureza del 4140.
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Pobre	Justo	8620H mejor para entornos moderados
Soldabilidad	Moderado	Bien	Justo	8620H requiere precalentamiento
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Justo	8620H es menos mecanizable que 4140
Formabilidad	Bien	Justo	Pobre	8620H es más fácil de formar
Costo relativo aproximado	Moderado	Moderado	Más alto	8620H es rentable por sus propiedades
Disponibilidad típica	Bien	Bien	Moderado	8620H está ampliamente disponible

Al seleccionar el acero 8620H, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad e idoneidad para aplicaciones específicas. Su moderada resistencia a la corrosión y soldabilidad lo convierten en una opción versátil, mientras que sus propiedades mecánicas garantizan su fiabilidad en entornos exigentes.

En conclusión, el acero 8620H es un material robusto que combina resistencia, tenacidad y versatilidad, lo que lo convierte en la opción preferida en diversas aplicaciones de ingeniería. Sus propiedades y características de rendimiento únicas deben evaluarse cuidadosamente en función de los requisitos del proyecto para garantizar la selección óptima del material.