Acero 86L20: Propiedades y aplicaciones clave

El acero 86L20 es un acero de baja aleación, clasificado principalmente como acero de aleación con contenido medio de carbono. Se caracteriza por su composición específica, que incluye cantidades significativas de carbono, manganeso y cromo. Los elementos de aleación del 86L20 contribuyen a sus propiedades mecánicas, mejorando su resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.

Este grado de acero es conocido por su excelente maquinabilidad y soldabilidad, lo que lo convierte en una opción popular en diversas aplicaciones de ingeniería. Sus principales características incluyen buena resistencia a la tracción, dureza moderada y excelente ductilidad, lo que le permite soportar tensiones mecánicas significativas sin fallas.

Ventajas y limitaciones

Ventajas:
- Alta relación resistencia-peso: 86L20 ofrece un equilibrio favorable de resistencia y peso, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la reducción de peso es fundamental.
- Buena maquinabilidad: Este acero se puede mecanizar fácilmente, lo que permite procesos de producción eficientes.
- Soldabilidad: Se puede soldar mediante técnicas estándar, lo que resulta ventajoso para la fabricación.

Limitaciones:
- Resistencia a la corrosión: en comparación con los aceros inoxidables, el 86L20 tiene una resistencia limitada a la corrosión, lo que lo hace menos adecuado para entornos hostiles.
- Sensibilidad al tratamiento térmico: Las propiedades pueden variar significativamente con el tratamiento térmico, lo que requiere un control cuidadoso durante el procesamiento.

Históricamente, el 86L20 se ha utilizado en diversos sectores, incluido el automotriz y el de maquinaria, debido a su equilibrio de propiedades y rentabilidad.

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	Pequeñas diferencias de composición que hay que tener en cuenta
ASTM	A29/A29M	EE.UU	Especificación general para aceros aleados
ES	1.6523	Europa	Calificación equivalente en las normas europeas
ESTRUENDO	20MnCr5	Alemania	Propiedades similares, pero con diferentes elementos de aleación.
JIS	SCr420	Japón	Grado comparable con ligeras variaciones
GB	20CrMn	Porcelana	Equivalente con pequeñas diferencias en la composición

La tabla anterior destaca diversas normas y equivalencias para el acero 86L20. Cabe destacar que, si bien el acero AISI 8620 suele considerarse equivalente, puede presentar ligeras variaciones en sus propiedades mecánicas y composición química que podrían afectar su rendimiento en aplicaciones específicas.

Propiedades clave

Composición química

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

Los principales elementos de aleación del acero 86L20 incluyen carbono, manganeso y cromo. El carbono mejora la dureza y la resistencia, mientras que el manganeso mejora la templabilidad y la tenacidad. El cromo contribuye a la resistencia al desgaste y a la resistencia general, lo que lo convierte en un elemento crucial para aplicaciones que requieren durabilidad.

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 - 750 MPa	90 - 110 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	Temperatura ambiente	350 - 450 MPa	50 - 65 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	Temperatura ambiente	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recocido	Temperatura ambiente	200 - 250 HB	200 - 250 HB	ASTM E10
Resistencia al impacto	Charpy con muesca en V	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero 86L20 lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad. Sus límites de tracción y fluencia indican que puede soportar cargas significativas, mientras que su porcentaje de elongación muestra 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	45 W/m·K	31,2 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·pulgada

La densidad del acero 86L20 indica que es relativamente pesado, algo típico de los aceros aleados. Su conductividad térmica es moderada, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde es necesaria la disipación del calor. Su capacidad calorífica específica sugiere que puede absorber una cantidad razonable de calor antes de experimentar cambios de temperatura significativos.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10	20-60 / 68-140	Justo	Riesgo de picaduras
Ácido sulfúrico	10-20	20-40 / 68-104	Pobre	No recomendado
Hidróxido de sodio	5-10	20-60 / 68-140	Justo	Susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión

El acero 86L20 presenta una resistencia moderada a la corrosión en diversos entornos. Es particularmente susceptible a las picaduras en entornos con cloruros y presenta un rendimiento deficiente en condiciones ácidas. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del 86L20 es significativamente menor, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones en entornos altamente corrosivos.

En comparación con otros aceros aleados, como el AISI 4140, el 86L20 puede ofrecer una mejor maquinabilidad, pero a costa de una menor resistencia a la corrosión. Esta desventaja debe tenerse en cuenta al seleccionar materiales para aplicaciones específicas.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Adecuado para temperaturas moderadas.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500 °C	932 °F	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura

A temperaturas elevadas, el acero 86L20 mantiene sus propiedades mecánicas hasta cierto límite. Sin embargo, más allá de su temperatura máxima de servicio continuo, puede experimentar oxidación y pérdida de resistencia. Esto lo hace adecuado para aplicaciones con exposición térmica moderada, pero no para entornos 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	Puede ser necesario un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

El acero 86L20 generalmente se considera de buena soldabilidad. Sin embargo, suele recomendarse el precalentamiento para prevenir el agrietamiento, especialmente en secciones más gruesas. El tratamiento térmico posterior a la soldadura también puede mejorar las propiedades de la unión.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	[Acero 86L20]	[AISI 1212]	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	70	100	Bueno para el mecanizado
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	50 metros por minuto	Ajuste según las herramientas

El acero 86L20 ofrece una buena maquinabilidad, aunque no es tan fácil de mecanizar como algunos aceros de fácil mecanizado como AISI 1212. Se deben emplear velocidades de corte y herramientas óptimas para lograr los mejores resultados.

Formabilidad

El acero 86L20 se puede conformar en frío y en caliente, pero se debe tener cuidado para evitar el endurecimiento por acritud. Se debe considerar el radio mínimo de curvatura durante las operaciones de conformado para evitar el agrietamiento.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 horas	Aire	Suaviza, mejora la ductilidad
Temple	850 - 900 / 1562 - 1652	30 minutos	Aceite o agua	Endurecimiento
Templado	400 - 600 / 752 - 1112	1 hora	Aire	Reducir la fragilidad, mejorar la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura y las propiedades del acero 86L20. El recocido ablanda el material, mientras que el temple aumenta su dureza. El revenido es crucial para reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones.

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 y ejes	Alta resistencia, buena maquinabilidad.	Durabilidad y rendimiento
Maquinaria	Cigüeñales	Dureza, resistencia al desgaste	Fiabilidad bajo carga
Petróleo y gas	Componentes de la válvula	Resistencia a la corrosión, resistencia	Rendimiento en entornos hostiles

Otras aplicaciones incluyen:
- Componentes estructurales en maquinaria
- Herramientas y matrices
- Elementos de fijación y pernos

El acero 86L20 se elige para estas aplicaciones debido a su equilibrio de resistencia, tenacidad y maquinabilidad, lo que lo hace adecuado para componentes que experimentan cargas dinámicas.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	[Acero 86L20]	[AISI 4140]	[AISI 8620]	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Buena fuerza	Mayor resistencia	Fuerza moderada	4140 ofrece mayor resistencia pero menor maquinabilidad
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Justo	Bien	8620 tiene mejor resistencia a la corrosión
Soldabilidad	Bien	Moderado	Bien	4140 puede requerir precalentamiento
Maquinabilidad	Bien	Moderado	Bien	4140 es más difícil de mecanizar
Formabilidad	Moderado	Pobre	Bien	8620 es más moldeable
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Moderado	4140 es generalmente más caro
Disponibilidad típica	Común	Común	Común	Todos los grados están ampliamente disponibles.

Al seleccionar el acero 86L20, se deben considerar sus propiedades mecánicas, su rentabilidad y su disponibilidad. Si bien ofrece un buen rendimiento para diversas aplicaciones, alternativas como el AISI 4140 o el AISI 8620 pueden ser más adecuadas según requisitos específicos, como mayor resistencia o mejor resistencia a la corrosión.

En resumen, el acero 86L20 es un acero de aleación de medio carbono versátil con una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias. Su equilibrio de propiedades lo convierte en una opción fiable para componentes que requieren resistencia, tenacidad y maquinabilidad, si bien sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión deben considerarse cuidadosamente durante el proceso de selección.