Cómo elegir la calidad del acero: 6 grupos de calidades y sus usos

El “acero” no es un único material, sino una gran familia cuyas propiedades cambian mucho con el contenido de carbono, los elementos de aleación y el tratamiento térmico. Dos ejes del mismo diámetro, uno de S235JR y otro de 42CrMo4, soportan cargas muy distintas y cuestan distinto mecanizarlos. En este artículo resumimos las preguntas que llevan a la calidad correcta y los seis grupos más habituales.

Cuatro preguntas antes de elegir

1. ¿Qué carga soporta la pieza? ¿Una carga constante, una carga que varía continuamente (fatiga) o impactos repentinos?
2. ¿Hay desgaste en la superficie? Las superficies de contacto, como los dientes de engranaje, los pasadores o las levas, necesitan dureza.
3. ¿Cómo se fabricará? Soldadura, mecanizado, forja o conformado en frío: cada uno favorece calidades distintas.
4. ¿Se aplicará tratamiento térmico? Prever cementación, bonificado o temple superficial determina directamente la calidad.

Si a las respuestas de estas cuatro preguntas se suman el coste y la disponibilidad, las opciones suelen reducirse a una o dos calidades.

Los seis grupos principales de calidades

1. Aceros de construcción

Aceros no aleados como S235JR, S275JR y S355J2 (antes St37, St44 y St52). Son muy soldables y conformables, y se usan en estructuras metálicas, bastidores, plataformas y cuerpos de máquinas. No están pensados para endurecerse por tratamiento térmico.

2. Aceros al carbono

En aceros como C35, C45 y C60 (SAE 1035–1060), las propiedades mecánicas dependen sobre todo del contenido de carbono. Más carbono significa más resistencia y dureza, pero menos ductilidad y soldabilidad. El C45 es el miembro más común del grupo: se usa en ejes, chavetas, engranajes y piezas de máquinas en general, y admite temple superficial por inducción o llama.

3. Aceros de cementación

Aceros de bajo carbono como 16MnCr5, 20MnCr5 y 20NiCrMo2. Su superficie se enriquece en carbono y se endurece; el resultado es una capa dura y resistente al desgaste sobre un núcleo tenaz que absorbe los impactos. Engranajes, piñones, pasadores y árboles de levas son aplicaciones típicas.

4. Aceros de bonificación

Aceros de carbono medio, en su mayoría aleados, como 42CrMo4, 34CrNiMo6 y 41Cr4. Con temple seguido de revenido (bonificado) alcanzan alta resistencia y tenacidad en toda la sección. Se usan en palieres, cigüeñales, tornillos de alta resistencia y ejes muy cargados. Explicamos la diferencia entre cementación y bonificado en un artículo aparte.

5. Aceros de fácil mecanizado

Aceros con adición de azufre y/o plomo, como 11SMnPb30 y 11SMn37 (SAE 12L14, 1215). La viruta rompe corta, la vida de la herramienta se alarga y permiten producir en serie a alta velocidad en tornos automáticos. A cambio, su soldabilidad y tenacidad son bajas. Más información: ¿Qué es el acero de fácil mecanizado?

6. Aceros microaleados

Aceros con vanadio, como 38MnSiVS5 y 30MnSiVS6. Con un enfriamiento controlado tras la forja alcanzan alta resistencia sin un bonificado aparte. Como eliminan una etapa de tratamiento térmico, abaratan las piezas forjadas en serie, como cigüeñales y bielas.

Cómo se leen las designaciones

Los nombres no son arbitrarios; a menudo resumen el material:

• S355J2 — S: acero de construcción, 355: límite elástico mínimo (MPa), J2: 27 J de energía de impacto a −20 °C.
• C45 — C: acero al carbono no aleado, 45: aproximadamente 0,45 % de carbono. CK45 / C45E es la versión de acero especial con límites más estrictos de azufre y fósforo.
• 42CrMo4 — 42: aproximadamente 0,42 % de carbono, con Cr y Mo como elementos de aleación; el 4 es cuatro veces el contenido de cromo (aprox. 1 % Cr). Número de material 1.7225, equivalente estadounidense SAE 4140.
• St52 — Designación DIN antigua; 52 es la resistencia mínima a la tracción en kgf/mm². Su equivalente actual es la clase S355.

Tabla resumen