Acero 1045 frente a acero para herramientas
El acero 1045 (AISI/SAE 1045, también denominado C45 según EN/DIN y S45C según JIS) es un acero de carbono medio utilizado para piezas de maquinaria, ejes y componentes que requieren una resistencia moderada. No es un acero para herramientas y no debe sustituirlo.
¿Qué es el acero 1045?
El acero 1045 es un acero de carbono medio con aproximadamente 0,45% de carbono y una aleación mínima. Este mismo grado aparece como AISI/SAE 1045 en EE. UU., C45 (1,0503) según EN/DIN en Europa, S45C según JIS en Japón y acero 45 según la norma china GB.
Su contenido de carbono es de aproximadamente 0,43-0,501 TP3T, con el manganeso como principal elemento de aleación. Esta composición le confiere una resistencia moderada, una tenacidad aceptable, buena maquinabilidad en estado recocido o normalizado y un precio bajo. Puede endurecerse superficialmente por inducción o por llama, pero no responde al tratamiento térmico como un acero para herramientas aleado.
Composición química: Acero para herramientas 1045 frente a D2
| Elemento | 1045 | Acero para herramientas D2 |
| Carbono © | 0.43–0.50% | 1,40–1,60% |
| Manganeso (Mn) | 0.60–0.90% | 0,20–0,60% |
| Cromo (Cr) | Rastro | 11.0–13.0% |
| Molibdeno (Mo) | Rastro | 0,70–1,20% |
| Vanadio (V) | Rastro | 0,50–1,10% |
El 1045 contiene solo carbono y manganeso, sin cromo, molibdeno ni vanadio intencionales. Esos elementos de aleación faltantes son precisamente los que dan acero para herramientas su resistencia al desgaste, templabilidad y rendimiento como herramienta.
Capacidad de dureza
El acero 1045 se puede endurecer, pero ni de lejos alcanza los niveles de un acero para herramientas:
| Material | Dureza práctica máxima | Límite de sección de endurecimiento total |
| 1045 | ~55 HRC (sección delgada, enfriamiento rápido con agua) | ~12 mm |
| Acero para herramientas O1 | ~62 HRC | ~50 mm (aceite) |
| Acero para herramientas D2 | ~62 HRC | ~150 mm+ (aire) |
| Acero para herramientas H13 | ~54 HRC | ~150 mm+ (aire) |
La principal limitación reside en la profundidad. El acero 1045 alcanza una alta dureza únicamente en secciones muy delgadas tras el enfriamiento en agua, lo que provoca una distorsión significativa y un mayor riesgo de agrietamiento. En la práctica, las secciones de la matriz y la herramienta alcanzan, en el mejor de los casos, entre 25 y 50 HRC, e incluso entonces, la dureza es superficial, mientras que el núcleo permanece blando.
Los aceros para herramientas como el D2, el A2, el O1 y el H13 presentan una gran capacidad de templabilidad debido a su contenido de aleación, por lo que alcanzan su dureza máxima en secciones mucho más gruesas con un temple en aire o aceite de menor distorsión.
Cuando el artículo 1045 es la opción correcta
El acero 1045 es una opción sólida y económica para piezas que requieren una resistencia moderada en lugar de una dureza de nivel de herramienta. Funciona bien para ejes, husillos y ejes de máquinas sometidos a cargas moderadas; para pernos, espárragos y pasadores; para engranajes de carga ligera a media; y para componentes estructurales en general. También es adecuado para piezas que solo requieren una superficie de funcionamiento dura, donde el endurecimiento por inducción en el área de contacto es suficiente. Cuando el costo es más importante que la resistencia al desgaste y no se requiere un rendimiento de herramienta excepcional, el acero 1045 cumple su función.
Cuando se requiere acero para herramientas en lugar de 1045
El acero 1045 resulta insuficiente en aplicaciones que requieren una superficie de trabajo dura y resistente al desgaste. No mantiene el filo; se desgasta y deforma como matriz o punzón; carece de la resistencia a la compresión necesaria para herramientas de conformado; y no ofrece retención de filo para cuchillas de corte. Además, carece de dureza en caliente, por lo que se ablanda durante el trabajo en caliente. Por lo general, cualquier herramienta que necesite una dureza de 58 HRC o superior en toda su sección transversal supera las capacidades del acero 1045.
| Aplicación | 1045 | Acero para herramientas correcto |
| Matriz de troquelado | Falla rápidamente | D2 o A2 |
| Matriz de conformado | Se desgasta y se deforma. | A2 u O1 |
| Puñetazo | Se deforma y se astilla | D2 o A2 |
| Cuchilla de corte | Sin retención de bordes | D2 |
| matriz de fundición a presión | Se ablanda y falla | H13 |
| Eje de la máquina | Aceptable | No se necesita ninguno |
| Componente estructural | Bien | No se necesita ninguno |
1045 vs O1: La mejora mínima del acero para herramientas
En ocasiones, se consideran los aceros 1045 y O1 para herramientas ligeras de bajo costo, pero no pertenecen a la misma categoría. El acero O1 contiene aproximadamente el doble de carbono que el 1045, además de manganeso, cromo y tungsteno añadidos intencionadamente. Este mayor contenido de carbono y aleación es lo que permite que el acero O1 forme carburos, se endurezca en aceite con baja deformación y mantenga el filo.
| Propiedad | 1045 | O1 |
| Carbono | ~0.45% | ~0.90% |
| Aleación principal | Manganeso solamente | Mn, Cr, W |
| Resistencia al desgaste | Pobre | Moderado, debido a los carburos de Cr y W. |
| Templabilidad | Poco profundo (apagado de agua) | Bueno (refrigeración con aceite) |
| Estabilidad dimensional | Deficiente (distorsión por enfriamiento del agua) | Bueno (refrigeración con aceite) |
| dureza máxima | ~55 HRC (sección delgada) | 58–62 HRC |
| Maquinabilidad (recocido) | Excelente | Bien |
Para cualquier trabajo en el que se considere usar acero 1045 como herramienta o matriz, el acero O1 es la mejora mínima recomendable. Ofrece mejor templabilidad, mayor dureza, resistencia al desgaste real y menor deformación a un costo aún moderado.
Endurecimiento superficial: una solución parcial
El endurecimiento por inducción o llama puede proporcionar al acero 1045 una capa dura de 50-58 HRC sobre un núcleo resistente, lo que resulta adecuado para superficies de desgaste en ejes y piezas similares. Sin embargo, esto no convierte al 1045 en un sustituto del acero para herramientas. La capa es delgada, generalmente de 1 a 5 mm, y se asienta sobre un núcleo blando que no puede soportarla bajo cargas pesadas. Dado que el endurecimiento superficial no añade carburos, la resistencia al desgaste es limitada y la capa puede agrietarse o descascarillarse bajo altas tensiones de contacto. El reafilado y el re-endurecimiento también alteran las dimensiones. Para herramientas, se necesita un acero para herramientas de endurecimiento total con propiedades uniformes en toda la sección.