Acero Nitralloy 135: Propiedades y aplicaciones clave

El acero Nitralloy 135 es un acero de aleación con medio contenido de carbono, diseñado específicamente para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad. Clasificado como acero de aleación, contiene principalmente elementos como cromo, molibdeno y nitrógeno, que mejoran significativamente sus propiedades mecánicas y características de rendimiento. La incorporación de estos elementos de aleación contribuye a una mejor templabilidad, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga, lo que hace que el Nitralloy 135 sea adecuado para aplicaciones de ingeniería exigentes.

Una de las características más significativas de Nitralloy 135 es su capacidad para lograr una alta dureza superficial mediante nitruración, un proceso de tratamiento térmico que difunde nitrógeno en la superficie del acero. Esto da como resultado una superficie dura y resistente al desgaste, a la vez que mantiene un núcleo tenaz, esencial para componentes sometidos a altas tensiones y desgaste.

Ventajas y limitaciones

Ventajas:
- Alta resistencia y tenacidad: Nitralloy 135 exhibe una excelente resistencia a la tracción y al impacto, lo que lo hace ideal para aplicaciones de trabajo pesado.
- Capacidad de nitruración: la capacidad de someterse a nitruración mejora la dureza de la superficie sin comprometer la tenacidad del núcleo.
- Buena maquinabilidad: este grado de acero se puede mecanizar de manera eficaz, lo que permite la fabricación precisa de componentes.

Limitaciones:
- Costo: Los elementos de aleación y el proceso de nitruración pueden hacer que Nitralloy 135 sea más caro que los aceros al carbono estándar.
- Problemas de soldabilidad: si bien se puede soldar, se debe tener especial cuidado para evitar el agrietamiento y garantizar la integridad de la unión.

Históricamente, Nitralloy 135 se ha utilizado en diversas industrias, como la automotriz y la aeroespacial, donde los componentes de alto rendimiento son cruciales. Sus propiedades únicas lo posicionan como un material valioso en el mercado, especialmente para aplicaciones que requieren una combinación de resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G13500	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 4140 con pequeñas diferencias de composición.
AISI/SAE	135	EE.UU	Designación de uso común en América del Norte.
ASTM	A829	EE.UU	Especificación estándar para placas de acero aleado.
ES	1.8510	Europa	Equivalente europeo con propiedades similares.
JIS	SCr 440	Japón	Rendimiento similar pero con diferentes elementos de aleación.

Las diferencias entre estos grados pueden influir en la selección según los requisitos específicos de la aplicación. Por ejemplo, si bien el G13500 y el AISI 4140 son similares, la capacidad de nitruración del Nitralloy 135 proporciona una mayor dureza superficial que podría no lograrse con el AISI 4140.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,30 - 0,35
Cr (cromo)	0,80 - 1,10
Mo (molibdeno)	0,15 - 0,25
N (Nitrógeno)	0,02 - 0,05
Mn (manganeso)	0,60 - 0,90
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Azufre)	≤ 0,025

Los elementos de aleación primarios en Nitralloy 135 juegan un papel crucial:
- Cromo: Mejora la templabilidad y la resistencia a la corrosión.
- Molibdeno: Mejora la resistencia a temperaturas elevadas y mejora la tenacidad.
- Nitrógeno: Aumenta la dureza superficial mediante nitruración, contribuyendo a la resistencia al desgaste.

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	Templado y revenido	Temperatura ambiente	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	12 - 18%	12 - 18%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto (Charpy)	Temperatura ambiente	-20°C	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con una buena elongación, hace que Nitralloy 135 sea adecuado para aplicaciones que requieren resistencia a la carga mecánica e integridad estructural. Su dureza le permite soportar el desgaste en entornos exigentes.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Conductividad térmica	20°C	45 W/m·K	31,2 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	20°C	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	20°C	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·pulgada

Propiedades físicas clave, como la densidad y el punto de fusión, son importantes para aplicaciones que implican operaciones a alta temperatura. La conductividad térmica indica la capacidad del material para disipar el calor, lo cual es crucial en el mecanizado de alta velocidad o en aplicaciones de alta fricción.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-5	25 °C/77 °F	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras.
Ácido sulfúrico	10-20	25 °C/77 °F	Pobre	No recomendado.
Soluciones alcalinas	5-10	25 °C/77 °F	Bien	Resistencia moderada.

El Nitralloy 135 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en ambientes alcalinos, pero es susceptible a la corrosión por picaduras en ambientes ricos en cloruro. En comparación con aceros inoxidables como el AISI 304, que ofrecen una resistencia superior a la corrosión, el Nitralloy 135 puede no ser adecuado para aplicaciones expuestas a agentes corrosivos agresivos.

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	Sólo exposición a corto plazo.
Temperatura de escala	600°C	1112°F	Riesgo de oxidación por encima de esta temperatura.

A temperaturas elevadas, el Nitralloy 135 mantiene su resistencia, pero puede oxidarse si se expone al aire. Es fundamental considerar recubrimientos protectores o entornos controlados para aplicaciones con altas temperaturas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER70S-6	Mezcla de argón/CO2	Se recomienda precalentar.
TIG	ER80S-Ni	Argón	Requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura.

El Nitralloy 135 se puede soldar mediante procesos estándar, pero suele ser necesario precalentarlo para evitar grietas. Se recomienda un tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar tensiones y mejorar la tenacidad.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Aleación de nitro 135	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60	100	Requiere herramientas afiladas y refrigerante.
Velocidad de corte típica	30 metros por minuto	50 metros por minuto	Ajuste según el desgaste de la herramienta.

La maquinabilidad es buena, pero requiere una atención cuidadosa a las herramientas y las condiciones de corte para evitar un desgaste excesivo.

Formabilidad

El Nitralloy 135 presenta una conformabilidad moderada. El conformado en frío es viable, pero se prefiere el conformado en caliente para reducir el riesgo de endurecimiento por acritud. Se deben respetar los radios de curvatura recomendados 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	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1-2 horas	Aire o aceite	Suavidad, maquinabilidad mejorada.
Temple	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 minutos	Aceite	Endurecimiento, mayor resistencia.
Templado	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Aire	Reduciendo la fragilidad, mejorando la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico alteran significativamente la microestructura del Nitralloy 135, mejorando sus propiedades mecánicas. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido ayuda a aliviar las tensiones y a mejorar la 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 y ejes	Alta resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.	Esencial para la durabilidad.
Aeroespacial	Componentes del tren de aterrizaje	Alta relación resistencia-peso	Crítico para la seguridad y el rendimiento.
Maquinaria	Herramientas y matrices	Dureza, maquinabilidad	Se requiere precisión para la operación.

Otras aplicaciones incluyen:
- Petróleo y gas: Componentes expuestos a altos esfuerzos y desgaste.
- Maquinaria pesada: Piezas que requieran alta resistencia a la fatiga.

Nitralloy 135 se elige para estas aplicaciones debido a su combinación única de resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste, lo que lo hace ideal para componentes que deben soportar duras condiciones de funcionamiento.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Aleación de nitro 135	AISI 4140	8620	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Moderado	Moderado	Nitralloy 135 destaca por su resistencia.
Aspecto clave de la corrosión	Moderado	Justo	Bien	Nitralloy 135 es menos resistente a la corrosión.
Soldabilidad	Moderado	Bien	Bien	Requiere cuidado para evitar agrietamiento.
Maquinabilidad	Bien	Excelente	Justo	Requiere herramientas específicas.
Formabilidad	Moderado	Bien	Bien	Se prefiere conformación en caliente.
Costo relativo aproximado	Más alto	Moderado	Más bajo	El costo puede ser un factor en la selección.
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Alto	La disponibilidad puede variar según la región.

Al seleccionar Nitralloy 135, se deben considerar su relación coste-beneficio con respecto a los requisitos de rendimiento, su disponibilidad en el mercado y las necesidades específicas de la aplicación. Sus propiedades únicas lo hacen adecuado para aplicaciones de alto rendimiento, pero los usuarios potenciales deben sopesar las ventajas frente a los costes asociados y las dificultades de fabricación.

En conclusión, Nitralloy 135 es un grado de acero versátil que ofrece una combinación única de resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones de ingeniería exigentes. Sus propiedades, si bien ventajosas, requieren una cuidadosa consideración en cuanto a fabricación y aplicación para maximizar el rendimiento y la longevidad.