Acero cromado: propiedades y aplicaciones clave

El acero al cromo, a menudo denominado acero al cromo , es una categoría de acero de aleación que contiene cromo como principal elemento de aleación. Este grado de acero se clasifica típicamente como acero de aleación de medio carbono, lo que mejora su dureza, resistencia y resistencia al desgaste. La adición de cromo influye significativamente en las propiedades del acero, haciéndolo adecuado para diversas aplicaciones exigentes.

Descripción general completa

El acero al cromo se caracteriza por su excelente dureza y resistencia al desgaste, atribuidas principalmente a la presencia de cromo. Este elemento no solo mejora las propiedades mecánicas del acero, sino que también aumenta su resistencia a la oxidación y la corrosión. El contenido típico de cromo en el acero al cromo oscila entre el 0,5 % y el 1,5 %, según el grado específico y los requisitos de la aplicación.

Características principales:
- Alta dureza: El acero cromado puede alcanzar altos niveles de dureza, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren resistencia al desgaste.
- Buena tenacidad: A pesar de su dureza, el acero cromado mantiene una buena tenacidad, lo que es crucial para prevenir fallas frágiles.
- Resistencia a la corrosión: El contenido de cromo proporciona un grado de resistencia a la corrosión, aunque no es tan resistente como los aceros inoxidables.

Ventajas:
- Mayor resistencia al desgaste: el acero cromado se utiliza a menudo en aplicaciones donde el desgaste y la abrasión son preocupaciones importantes, como en herramientas y componentes de maquinaria.
- Aplicaciones versátiles: Sus propiedades lo hacen adecuado para una amplia gama de industrias, incluidas la automotriz, la aeroespacial y la manufacturera.

Limitaciones:
- Fragilidad a bajas temperaturas: El acero cromado puede volverse quebradizo a bajas temperaturas, lo que puede limitar su uso en ciertos entornos.
- Costo: La adición de cromo puede incrementar el costo en comparación con los aceros al carbono estándar.

Históricamente, el acero cromado ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de herramientas y maquinaria de alto rendimiento, contribuyendo a los avances en varios campos de la ingeniería.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G10400	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 1080
AISI/SAE	52100	EE.UU	Acero cromado con alto contenido de carbono, utilizado en cojinetes.
ASTM	A295	EE.UU	Especificación para acero al cromo con alto contenido de carbono
ES	100Cr6	Europa	Equivalente a AISI 52100, utilizado en aplicaciones de rodamientos.
JIS	SUJ2	Japón	Similar al AISI 52100, utilizado en aplicaciones de alto rendimiento.
ESTRUENDO	1.3505	Alemania	Equivalente a AISI 52100, utilizado en la fabricación de herramientas.

Las diferencias entre estos grados suelen residir en su contenido específico de carbono y cromo, lo que puede afectar su rendimiento en las aplicaciones. Por ejemplo, si bien AISI 52100 y EN 100Cr6 son equivalentes en muchos aspectos, ligeras variaciones en la composición pueden provocar diferencias en la dureza y la resistencia al desgaste.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,95 - 1,05
Cr (cromo)	1.30 - 1.60
Mn (manganeso)	0,25 - 0,45
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,025
S (Azufre)	≤ 0,025

La función principal del cromo en el acero cromado es mejorar la dureza y la resistencia al desgaste. El carbono contribuye a la dureza del acero, mientras que el manganeso ayuda a mejorar la tenacidad y la resistencia. El silicio puede contribuir a la desoxidación durante el proceso de fabricación del acero.

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	Templado y revenido	Temperatura ambiente	1000 - 1200 MPa	145 - 174 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	58 - 65 HRC	58 - 65 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20 °C (-4 °F)	20 - 30 J	15 - 22 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con una buena elongación, hace que el acero al cromo sea adecuado para aplicaciones que requieren alta carga mecánica e integridad estructural. Su dureza es especialmente beneficiosa en aplicaciones resistentes al desgaste.

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	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,0006 Ω·m	0,000006 Ω·pulgada

La densidad del acero cromado contribuye a su resistencia, mientras que su punto de fusión indica una buena estabilidad térmica. Su conductividad térmica es moderada, lo cual puede ser ventajoso en aplicaciones donde se requiere disipación de calor.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras
Ácido sulfúrico	10-20	20-40 °C (68-104 °F)	Pobre	No recomendado
Agua de mar	-	20-30 °C (68-86 °F)	Justo	Resistencia moderada

El acero al cromo presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras y tensocorrosión, especialmente en condiciones ácidas. En comparación con los aceros inoxidables, la resistencia a la corrosión del acero al cromo es limitada, lo que lo hace menos adecuado para entornos altamente corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
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 este punto

A temperaturas elevadas, el acero cromado conserva su resistencia y dureza, pero puede oxidarse. Es fundamental considerar la temperatura de servicio para evitar la degradación de las propiedades mecánicas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER70S-6	Argón + CO2	Bueno para secciones delgadas
TIG	ER80S-Ni	Argón	Requiere precalentamiento
Palo	E7018	-	Adecuado para secciones más gruesas.

El acero cromado se puede soldar mediante diversos procesos, pero suele recomendarse el precalentamiento para reducir el riesgo de agrietamiento. Puede ser necesario un tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar tensiones y mejorar la tenacidad.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero cromado (52100)	Acero de referencia (AISI 1212)	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60	100	Más difícil de mecanizar
Velocidad de corte típica (torneado)	30-50 m/min	60-80 m/min	Utilice herramientas de carburo

El acero al cromo es más difícil de mecanizar que algunos aceros de menor aleación debido a su dureza. Se recomiendan herramientas de acero rápido o carburo para un mecanizado eficaz.

Formabilidad

El acero al cromo presenta una conformabilidad limitada debido a su alta dureza. El conformado en frío es posible, pero puede provocar endurecimiento por acritud, mientras que el conformado en caliente puede realizarse a temperaturas elevadas para mejorar la ductilidad.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 900 °C (1472 - 1652 °F)	1-2 horas	Aire o horno	Reducir la dureza, mejorar la ductilidad.
Temple	800 - 850 °C (1472 - 1562 °F)	30 minutos	Aceite o agua	Aumentar la dureza
Templado	150 - 200 °C (302 - 392 °F)	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura y las propiedades del acero al cromo. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido equilibra la dureza y 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)
Automotor	Engranajes y ejes	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Durabilidad bajo carga
Aeroespacial	Componentes del motor	Alta relación resistencia-peso	Rendimiento y confiabilidad
Fabricación	Herramientas de corte	Resistencia al desgaste, tenacidad	Longevidad en servicio

Otras aplicaciones incluyen:
* - Rodamientos en maquinaria
* - Sujetadores de alto rendimiento
* - Herramientas para conformado de metales

El acero cromado se elige para estas aplicaciones debido a su dureza superior y resistencia al desgaste, que son fundamentales para los componentes sometidos a alto estrés y desgaste.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero cromado (52100)	AISI 4140	Acero inoxidable AISI 304	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Buena tenacidad	Excelente resistencia a la corrosión	Compensación entre dureza y resistencia a la corrosión
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia moderada	Resistencia justa	Excelente resistencia	El acero cromado puede corroerse en entornos hostiles.
Soldabilidad	Moderado	Bien	Excelente	El acero cromado requiere precalentamiento.
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Justo	El acero cromado es más difícil de mecanizar.
Formabilidad	Limitado	Bien	Excelente	El acero cromado es menos moldeable que otros
Costo relativo aproximado	Moderado	Bajo	Alto	El costo varía según los elementos de aleación.
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Alto	La disponibilidad puede afectar los plazos del proyecto

Al seleccionar acero cromado para una aplicación específica, es fundamental considerar factores como las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y las características de fabricación. Si bien el acero cromado ofrece una excelente dureza y resistencia al desgaste, sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión y soldabilidad deben sopesarse frente a los requisitos de la aplicación prevista. Además, el costo y la disponibilidad pueden influir en la selección del material, especialmente en procesos de fabricación a gran escala.