Acero AISI 3130: Propiedades y aplicaciones clave

El acero AISI 3130 se clasifica como un acero de aleación con contenido medio de carbono, conocido principalmente por su excelente equilibrio entre resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste. Este grado de acero se caracteriza por sus elementos de aleación, que incluyen carbono, manganeso y cromo, cada uno de los cuales contribuye a sus propiedades generales. El contenido de carbono suele oscilar entre el 0,28 % y el 0,34 %, mientras que el manganeso y el cromo están presentes en cantidades significativas, lo que mejora la templabilidad y la resistencia.

Descripción general completa

El acero AISI 3130 se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren buenas propiedades mecánicas y una resistencia moderada a la corrosión. Los elementos de aleación desempeñan un papel crucial: el carbono aumenta la dureza y la resistencia, el manganeso mejora la tenacidad y la templabilidad, y el cromo mejora la resistencia a la corrosión y las propiedades antidesgaste.

Las características más destacadas del AISI 3130 incluyen su alta resistencia a la tracción, buena ductilidad y excelente maquinabilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de ingeniería. Sin embargo, presenta limitaciones, como una menor resistencia a la corrosión en comparación con los aceros inoxidables y una posible fragilidad a bajas temperaturas.

En el mercado, el acero AISI 3130 es reconocido por su versatilidad y se utiliza comúnmente en la fabricación de engranajes, ejes y otros componentes estructurales. Históricamente, ha sido un elemento básico en industrias como la automotriz y la de maquinaria, donde la resistencia y la durabilidad son primordiales.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G31300	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 4130, con pequeñas diferencias de composición.
AISI/SAE	3130	EE.UU	Designación de uso común en América del Norte.
ASTM	A29/A29M	EE.UU	Especificación general para aceros aleados.
ES	30CrMo	Europa	Equivalente con propiedades similares pero estándares diferentes.
JIS	SCM430	Japón	Grado similar con ligeras variaciones en la composición.

Las diferencias entre el AISI 3130 y sus equivalentes, como el AISI 4130, suelen residir en los porcentajes específicos de elementos de aleación, que pueden afectar la templabilidad y la tenacidad. Por ejemplo, el AISI 4130 suele tener un mayor contenido de cromo, lo que puede mejorar su resistencia y templabilidad en comparación con el AISI 3130.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,28 - 0,34
Mn (manganeso)	0,60 - 0,90
Cr (cromo)	0,40 - 0,60
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Azufre)	≤ 0,040

La función principal del carbono en el acero AISI 3130 es mejorar la dureza y la resistencia a la tracción, mientras que el manganeso contribuye a mejorar la tenacidad y la templabilidad. El cromo aumenta la resistencia al desgaste y proporciona cierta resistencia a la corrosión, lo que aumenta la durabilidad del acero en diversos entornos.

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	Recocido	580 - 700 MPa	84 - 102 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Recocido	350 - 450 MPa	51 - 65 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Recocido	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	Recocido	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Resistencia al impacto	Charpy a -20°C	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que AISI 3130 sea adecuado para aplicaciones que involucran carga dinámica y requisitos de integridad estructural, como en componentes automotrices y piezas de maquinaria.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (Unidades métricas - SI)	Valor (Unidades Imperiales)
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 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·pulgada

La densidad y el punto de fusión del AISI 3130 indican su idoneidad para aplicaciones de alta temperatura, mientras que su conductividad térmica sugiere buenas propiedades de disipación de calor, que son beneficiosas en los procesos de mecanizado y conformado.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	Varía	Ambiente	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras.
Ácido sulfúrico	10	25/77	Pobre	No recomendado.
Hidróxido de sodio	50	60/140	Justo	Riesgo de corrosión bajo tensión.

El AISI 3130 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas y ambientes templados. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras y la corrosión bajo tensión en ambientes con alto contenido de cloruro, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones marinas en comparación con los aceros inoxidables. En comparación con el AISI 4140, que presenta una mejor resistencia a la corrosión debido a su mayor contenido de cromo, el AISI 3130 puede requerir recubrimientos o tratamientos protectores en ambientes corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400	752	Adecuado para aplicaciones de temperatura moderada.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500	932	Sólo exposición a corto plazo.
Temperatura de escala	600	1112	Riesgo de oxidación por encima de esta temperatura.
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	450	842	Comienza a degradarse a temperaturas elevadas.

A temperaturas elevadas, el acero AISI 3130 mantiene su resistencia, pero puede sufrir oxidación e incrustaciones, lo que puede afectar su rendimiento en aplicaciones de alta temperatura. Un tratamiento térmico adecuado puede mejorar sus propiedades, pero se debe tener cuidado para evitar la exposición excesiva a altas temperaturas.

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.
Palo	E7018	N / A	Bueno para secciones más gruesas.

El acero AISI 3130 generalmente se considera soldable, pero se recomienda precalentarlo para evitar el agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ayudar a aliviar las tensiones y mejorar la tenacidad en la zona de soldadura.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	AISI 3130	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	70	100	AISI 1212 es más fácil de mecanizar.
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	50 metros por minuto	Ajuste el desgaste de la herramienta.

AISI 3130 ofrece una buena maquinabilidad, pero se debe tener cuidado al seleccionar velocidades de corte y herramientas adecuadas para optimizar el rendimiento y minimizar el desgaste.

Formabilidad

El AISI 3130 se puede conformar en frío y en caliente, con buena ductilidad, lo que permite formas complejas. Sin embargo, se debe tener cuidado para evitar un endurecimiento excesivo por acritud, que puede provocar grietas durante las operaciones de conformado. Para obtener resultados óptimos, se deben respetar los radios de curvatura recomendados.

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	Mejora la ductilidad y reduce la dureza.
Temple	800 - 850 / 1472 - 1562	30 minutos	Aceite o agua	Aumenta la dureza y la resistencia.
Templado	400 - 600 / 752 - 1112	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad y mejora la tenacidad.

Durante el tratamiento térmico, el acero AISI 3130 sufre transformaciones metalúrgicas que mejoran su microestructura, lo que resulta en mejores propiedades mecánicas. Un tratamiento térmico adecuado es crucial para lograr el equilibrio deseado entre resistencia y ductilidad.

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 a la tracción, buena maquinabilidad.	Necesario para durabilidad y rendimiento.
Maquinaria	Ejes	Dureza, resistencia al desgaste	Esencial para aplicaciones de soporte de carga.
Aeroespacial	Componentes estructurales	Relación resistencia-peso	Crítico para la seguridad y la eficiencia.

Otras aplicaciones incluyen:

• • Equipos de construcción
• • Componentes de la industria del petróleo y el gas
• • Piezas de maquinaria pesada

AISI 3130 se elige para estas aplicaciones debido a sus excelentes propiedades mecánicas, que proporcionan la resistencia y durabilidad necesarias en entornos exigentes.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	AISI 3130	AISI 4140	AISI 1045	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Fuerza moderada	Alta resistencia	Fuerza moderada	AISI 4140 ofrece una resistencia superior.
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Bien	Pobre	AISI 4140 es mejor para ambientes corrosivos.
Soldabilidad	Bien	Justo	Bien	AISI 4140 requiere mayor cuidado en la soldadura.
Maquinabilidad	Bien	Justo	Excelente	AISI 1045 es más fácil de mecanizar.
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más bajo	El costo varía según los elementos de aleación.
Disponibilidad típica	Común	Común	Muy común	AISI 1045 está ampliamente disponible.

Al seleccionar el acero AISI 3130, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad e idoneidad para aplicaciones específicas. Si bien ofrece un buen equilibrio de propiedades, alternativas como el AISI 4140 pueden ser más apropiadas para aplicaciones de alta resistencia, mientras que el AISI 1045 puede ser preferible por su facilidad de mecanizado.

En conclusión, el acero AISI 3130 es un acero de aleación de medio carbono versátil que se utiliza ampliamente en diversas industrias gracias a sus favorables propiedades mecánicas y su moderada resistencia a la corrosión. Una selección y un tratamiento adecuados pueden optimizar su rendimiento en aplicaciones específicas, lo que lo convierte en un material valioso en ingeniería y fabricación.