Acero SK7: Propiedades y descripción general de aplicaciones clave

El acero SK7, clasificado como acero para herramientas de medio carbono según las Normas Industriales Japonesas (JIS), se utiliza principalmente en la fabricación de herramientas de corte y matrices. Este grado de acero se caracteriza por su composición equilibrada, que incluye cantidades significativas de carbono y elementos de aleación que mejoran su dureza y resistencia al desgaste. Los principales elementos de aleación del acero SK7 son el carbono (C), el manganeso (Mn) y el silicio (Si), que contribuyen en conjunto a sus propiedades mecánicas y rendimiento en diversas aplicaciones.

Descripción general completa

El acero SK7 suele contener alrededor de un 0,7 % de carbono, lo que le proporciona una excelente dureza y resistencia tras el tratamiento térmico. La presencia de manganeso mejora la templabilidad y la tenacidad, mientras que el silicio aumenta la resistencia del acero a la oxidación durante los procesos de tratamiento térmico. Estas características hacen que el acero SK7 sea especialmente adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste y la capacidad de mantener los bordes afilados.

Ventajas del acero SK7:
- Alta dureza: después de un tratamiento térmico adecuado, SK7 puede alcanzar un nivel de dureza adecuado para herramientas de corte.
- Buena Resistencia al Desgaste: Su composición le permite soportar el desgaste abrasivo, haciéndolo ideal para aplicaciones de herramientas.
- Aplicaciones versátiles: SK7 se utiliza en diversas industrias, incluidas la automotriz y la manufacturera, para producir matrices, cuchillas y otras herramientas de corte.

Limitaciones del acero SK7:
- Susceptibilidad a la corrosión: El acero SK7 no es inherentemente resistente a la corrosión, por lo que requiere recubrimientos o tratamientos protectores en ambientes húmedos.
- Tenacidad limitada: si bien ofrece alta dureza, su tenacidad puede ser menor en comparación con otros aceros para herramientas, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones de trabajo pesado.

Históricamente, SK7 ha sido un elemento básico en el mercado del acero para herramientas, particularmente en Japón, donde se ha utilizado durante décadas en mecanizado y fabricación de precisión.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
JIS	SK7	Japón	Designación primaria
ASTM	A681	EE.UU	Equivalente más cercano con pequeñas diferencias de composición
AISI/SAE	1070	EE.UU	Propiedades similares, pero diferentes aplicaciones
ESTRUENDO	1.1231	Alemania	Grado comparable con ligeras variaciones en los elementos de aleación.
GB	65 millones	Porcelana	Equivalente con diferentes propiedades mecánicas

La tabla anterior destaca diversas normas y grados equivalentes para el acero SK7. Cabe destacar que, si bien el AISI 1070 comparte un contenido de carbono similar, sus aplicaciones pueden variar debido a variaciones en el procesamiento y el tratamiento térmico. Comprender estas sutiles diferencias es crucial para seleccionar el acero adecuado para aplicaciones específicas.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,60 - 0,75
Mn (manganeso)	0,30 - 0,60
Si (silicio)	0,15 - 0,40
Cr (cromo)	≤ 0,25
P (Fósforo)	≤ 0,030
S (Azufre)	≤ 0,030

La función principal del carbono en el acero SK7 es mejorar la dureza y la resistencia, especialmente después del tratamiento térmico. El manganeso contribuye a una mayor templabilidad y tenacidad, mientras que el silicio mejora la resistencia a la oxidación durante el tratamiento térmico. Los bajos niveles de cromo, fósforo y azufre garantizan que el acero mantenga su integridad y rendimiento en aplicaciones exigentes.

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	800 - 1100 MPa	116 - 160 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	600 - 900 MPa	87 - 130 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Templado y revenido	58 - 65 HRC	58 - 65 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto (Charpy)	Temperatura ambiente	20 - 30 J	15 - 22 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero SK7 lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y resistencia al desgaste. Sus límites de tracción y fluencia indican que puede soportar cargas significativas, mientras que su dureza garantiza durabilidad en aplicaciones de corte. Los valores de resistencia al impacto sugieren que, si bien es resistente, se debe tener cuidado en aplicaciones que impliquen impactos repentinos.

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
Coeficiente de expansión térmica	Temperatura ambiente	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

La densidad del acero SK7 indica un material robusto, mientras que su punto de fusión sugiere una buena estabilidad térmica. Su conductividad térmica es moderada, lo cual resulta beneficioso para aplicaciones que requieren disipación de calor. La capacidad calorífica específica y el coeficiente de expansión térmica también son cruciales para aplicaciones con fluctuaciones de temperatura.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10	20-60 °C / 68-140 °F	Pobre	Riesgo de picaduras
Ácido sulfúrico	10-30	20-40 °C / 68-104 °F	Justo	Susceptible al SCC
Soluciones alcalinas	5-15	20-60 °C / 68-140 °F	Justo	Resistencia moderada

El acero SK7 presenta una resistencia a la corrosión limitada, especialmente en entornos con cloruros, lo que puede provocar corrosión por picaduras. También es susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) en entornos ácidos. En comparación con los aceros inoxidables, la resistencia a la corrosión del SK7 es significativamente menor, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones en entornos corrosivos sin recubrimientos protectores.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	300 °C	572 °F	Más allá de esto, las propiedades se degradan.
Temperatura máxima de servicio intermitente	400 °C	752 °F	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de oxidación a esta temperatura.

A temperaturas elevadas, el acero SK7 mantiene su resistencia hasta aproximadamente 300 °C, temperatura por encima de la cual sus propiedades mecánicas pueden comenzar a degradarse. El riesgo de oxidación aumenta significativamente a temperaturas superiores a 600 °C, lo que requiere medidas de protección en aplicaciones de alta temperatura.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
Soldadura MIG	ER70S-6	Mezcla de argón + CO2	Se recomienda precalentar
Soldadura TIG	ER70S-2	Argón	Requiere tratamiento posterior a la soldadura.
Soldadura con electrodo revestido	E7018	-	Necesita precalentamiento y post-soldadura.

El acero SK7 se puede soldar mediante diversos métodos, pero se debe tener cuidado para evitar el agrietamiento. Se recomienda el precalentamiento para reducir las tensiones térmicas, y el tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ayudar a aliviar las tensiones residuales y mejorar la tenacidad.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero SK7	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	SK7 es menos mecanizable que 1212
Velocidad de corte típica (torneado)	60-80 m/min	100-120 m/min	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El acero SK7 presenta una maquinabilidad moderada, que puede mejorarse con herramientas y condiciones de corte adecuadas. Se recomiendan herramientas de carburo para el mecanizado a fin de lograr mejores acabados superficiales y una mayor vida útil.

Formabilidad

El acero SK7 presenta una conformabilidad limitada, especialmente en procesos de conformado en frío debido a su alto contenido de carbono. El conformado en caliente es más viable, pero debe evitarse un endurecimiento excesivo. Debe considerarse el radio de curvatura mínimo 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	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1-2 horas	Aire	Reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad
Temple	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30-60 minutos	Aceite o agua	Aumentar la dureza y la resistencia.
Templado	150 - 300 °C / 302 - 572 °F	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico del acero SK7 incluyen el temple para lograr una alta dureza, seguido del revenido para mejorar la tenacidad. Las transformaciones metalúrgicas durante estos tratamientos afectan significativamente la microestructura, lo que mejora el rendimiento en aplicaciones de corte.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Fabricación	Herramientas de corte	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Esencial para mantener los bordes afilados.
Automotor	Matrices para estampación	Dureza, fuerza	Necesario para producción de gran volumen
Aeroespacial	Palas para turbinas	Resistencia a la corrosión, resistencia a la fatiga.	Crítico para el rendimiento y la seguridad

Otras aplicaciones del acero SK7 incluyen:
* - Moldes para inyección de plástico
* - Cuchillas de tijera
* - Punzones y matrices

La selección del acero SK7 para estas aplicaciones se debe principalmente a su excelente dureza y resistencia al desgaste, que son fundamentales para herramientas que están sometidas a un estrés y una abrasión significativos.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero SK7	AISI D2	Acero para herramientas O1	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Mayor resistencia al desgaste	Buena tenacidad	El D2 ofrece una mejor resistencia al desgaste, pero es más caro.
Aspecto clave de la corrosión	Pobre	Justo	Bien	O1 tiene mejor resistencia a la corrosión, adecuado para entornos húmedos.
Soldabilidad	Moderado	Pobre	Justo	SK7 es más soldable que D2, pero requiere cuidado
Maquinabilidad	Moderado	Pobre	Bien	O1 es más fácil de mecanizar que SK7
Costo relativo aproximado	Moderado	Más alto	Más bajo	El costo varía significativamente según las condiciones del mercado.
Disponibilidad típica	Común	Menos común	Común	SK7 está ampliamente disponible en los mercados de acero para herramientas.

Al seleccionar el acero SK7, son cruciales consideraciones como la rentabilidad, la disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Si bien ofrece un buen equilibrio entre dureza y tenacidad, sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión y soldabilidad deben abordarse mediante un diseño y medidas de protección adecuados.

En resumen, el acero SK7 es un acero para herramientas versátil que destaca en aplicaciones que requieren alta dureza y resistencia al desgaste. Sus propiedades lo convierten en una opción popular en diversas industrias, pero es fundamental considerar cuidadosamente sus limitaciones para un rendimiento óptimo en aplicaciones de ingeniería.