Acero de aleación 20Cr2Ni4A: propiedades y aplicaciones

El acero aleado 20Cr₂Ni₄A es un acero versátil de cementación de alta aleación y bajo contenido de carbono, conocido por su excelente combinación de dureza superficial y tenacidad del núcleo tras un tratamiento térmico adecuado. Comprender sus características técnicas es esencial para aprovechar al máximo su potencial en aplicaciones exigentes.

1. Acero de aleación 20Cr2Ni4A Composición química (GB/T 3077—1999)

La composición química típica (fracción de masa, %) para 20Cr2Ni4A es:

Elemento	Carbono (C)	Silicio (Si)	Manganeso (Mn)	Cromo (Cr)	Níquel (Ni)	Fósforo (P)	Azufre (S)	Cobre (Cu)
Mínimo %	0.17	0.17	0.3	1.25	3.25	0	0	0
Máximo %	0.23	0.37	0.6	1.65	3.65	0.025	0.025	0.3

Su bajo contenido de carbono lo convierte en un acero cementable. Su alto contenido de cromo y níquel mejora la templabilidad, permitiendo un endurecimiento eficaz incluso en secciones de mayor tamaño, a la vez que contribuye a la resistencia y la tenacidad.

2. Equivalentes del acero de aleación 20Cr2Ni4A

20Cr2Ni4A se especifica según el estándar chino GB/T 3077—1999Las calificaciones internacionales comparables incluyen:

• AISI (EE. UU.):E3316
• DIN (Alemania):22NiCr14 (o 1,5752)
• JIS (Japón):SNCM420 (o 20NC14)
• AFNOR (Francia):20NCD7 (o 659)
• Licenciatura (Reino Unido):659M15 (o EN A15)
• GOST (Rusia):20X2H4A

Si bien estos grados son similares, pueden existir ligeras variaciones en los rangos de composición química especificados.

3. Propiedades físicas clave y orientación sobre el tratamiento térmico

3.1 Temperaturas críticas

Comprender las temperaturas críticas de transformación es vital para un tratamiento térmico eficaz:

• Ac1:~705 °C – 720 °C
• Ac3:~775 °C – 780 °C
• EM:~305 °C – 395 °C (dependiendo de la composición exacta)

(Nota: Las temperaturas Ar1 y Ar3 relacionadas con las transformaciones de enfriamiento también son importantes, pero a menudo se derivan o especifican en protocolos detallados de tratamiento térmico).

Acero de aleación 3.2 20Cr2Ni4A Tratamiento térmico

Para lograr las propiedades deseadas en 20Cr2Ni4A se requiere un control preciso del tratamiento térmico:

• Forja:Calentar a 1150 °C – 1200 °C. Iniciar la forja entre 1120 °C y 1180 °C y terminar por encima de 850 °C. Se recomienda un enfriamiento lento seguido de recocido o revenido.
• Recocido:Calentar a 810 °C – 870 °C, seguido de enfriamiento en horno. Esto logra una maquinabilidad óptima (≤217 HBW).
• Carburación:Se realiza típicamente a temperaturas de austenización (p. ej., 900 °C – 950 °C) para difundir el carbono en la superficie. La profundidad de la capa (0,2 mm a 1,5 mm) y el contenido de carbono superficial (0,71 TP³T – 1,01 TP³T) dependen de la aplicación. La carburación al vacío también es una opción.
• Temple:Esencial tras la carburación para lograr una alta dureza superficial (martensita). Generalmente implica un temple en aceite directamente desde la temperatura de carburación o tras el recalentamiento (p. ej., 860 °C – 880 °C o 780 °C – 860 °C, según el proceso).
• Templado:El revenido a baja temperatura (150 °C – 200 °C) tras el temple es crucial para aliviar la tensión y reducir la fragilidad, manteniendo al mismo tiempo la dureza superficial. Se requiere un control minucioso para evitar la fragilidad del revenido.
• Tratamiento bajo cero (opcional):Se puede aplicar después del temple (-60 °C a -80 °C) para minimizar la austenita retenida y aumentar aún más la dureza de la superficie antes del revenido final.

4. Acero de aleación 20Cr2Ni4A Aplicaciones

El acero 20Cr2Ni4A se selecciona para componentes que requieren una alta resistencia al desgaste superficial combinada con una excelente resistencia y tenacidad del núcleo:

• Moldes de plástico:Adecuado para moldes grandes y medianos, especialmente aquellos con cavidades complejas o utilizados con plásticos abrasivos (p. ej., con cargas). Su buena templabilidad garantiza una dureza suficiente en secciones más grandes.
• Engranajes y ejes:Ideal para engranajes, piñones, tornillos sin fin, cigüeñales y ejes estriados muy cargados en aplicaciones automotrices, locomotoras y maquinaria general.
• Aspectos:Se utiliza para la fabricación de rodamientos de rodillos (pistas y rodillos) de gran tamaño y resistentes a los impactos para maquinaria pesada (laminadores, equipos de minería).
• Otros componentes carburizados:Ejes, manguitos, embragues, husillos de máquinas herramienta, pasadores de pistón y crucetas de juntas universales sometidos a cargas pesadas y esfuerzos de impacto.

5. Consideraciones específicas para la fabricación de moldes

• Formabilidad:En estado recocido, el acero tiene buena plasticidad, lo que permite el conformado en frío de cavidades.
• Profundidad del caso:Los moldes para plásticos abrasivos generalmente requieren carcasas carburizadas más profundas (1,3-1,5 mm) en comparación con aquellos para plásticos más blandos (0,8-1,2 mm).
• Austenita retenida:El revenido a alta temperatura antes del enfriamiento final puede ayudar a reducir la austenita retenida.
• Control de calidad:Es necesaria una gestión cuidadosa durante la producción de acero y el tratamiento térmico para mitigar riesgos como manchas blancas y fragilidad por revenido.

6. Resumen

El 20Cr₂Ni₄A es un acero de aleación cementante de alto rendimiento que ofrece una templabilidad superior y un excelente equilibrio entre dureza superficial y tenacidad del núcleo. Es la opción preferida para aplicaciones exigentes en moldeo de plástico, engranajes de alta resistencia, rodamientos y otros componentes mecánicos críticos. Para lograr un rendimiento óptimo, se requiere un tratamiento térmico controlado con precisión y adaptado a los requisitos específicos de la aplicación.