Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2026-10-07 Origen:Sitio
1020, 1045 y 1050 son tres grados de la misma familia de carbono simple AISI/ASTM A29. Su química difiere en menos de medio por ciento del carbono (0,20%, 0,45% y 0,50% respectivamente), pero esas pocas centésimas de porcentaje cambian todo lo que importa en la adquisición: resistencia, soldabilidad, maquinabilidad, templabilidad y las aplicaciones para las que el acero es apto. Este artículo recorre la escalera del contenido de carbono de bajo a medio-alto y explica, en términos de ingeniería, por qué cada paso cambia el uso recomendado.
Los tres grados comparten la misma familia de carbono simple AISI 10xx y los mismos rangos nominales de manganeso y silicio. La variable es el carbono y hace la mayor parte del trabajo.
| Grado | Rango de carbono (%) | Mn (%) | Categoría | Dureza típica, laminado en caliente (HB) |
|---|---|---|---|---|
| 1020 | 0,18–0,23 | 0,30–0,60 | Bajo en carbono (suave) | 111-156 |
| 1045 | 0,43–0,50 | 0,60–0,90 | Carbono medio | 163-192 |
| 1050 | 0,48–0,55 | 0,60–0,90 | Carbono medio (superior) | 170-210 |
La etiqueta de categoría es vaga: los metalúrgicos a veces llaman al 1050 "alto carbono", aunque los aceros con más de 0,60% de C se denominan más apropiadamente de esa manera. En el lenguaje de adquisiciones: 1020 es el grado estructural y soldado, 1045 es el grado de resistencia media para uso general y 1050 es el grado de desgaste y resorte. Leyendo la tabla, los ascensos de carbono, los ascensos de dureza y las cosas que puedes hacer con el cambio de acero.
| Elemento (%) | 1020 | 1045 | 1050 |
|---|---|---|---|
| Carbono (C) | 0,18–0,23 | 0,43–0,50 | 0,48–0,55 |
| Manganeso (Mn) | 0,30–0,60 | 0,60–0,90 | 0,60–0,90 |
| Silicio (Si) | 0,15–0,35 | 0,15–0,35 | 0,15–0,35 |
| Fósforo (P), máx. | 0.040 | 0.040 | 0.040 |
| Azufre (S), máx. | 0.050 | 0.050 | 0.050 |
No se alea nada más. Estos son verdaderos aceros al carbono simples: sin cromo, sin molibdeno, sin níquel. Eso significa que son baratos, magnéticos, forjables y soldables, pero su templabilidad es baja y su sección útil máxima para el endurecimiento total es pequeña. Cuando se requiere una barra de resistencia media endurecida, la opción de mejora es utilizar grados de aleación como la barra de acero AISI 4140 Cr-Mo , que contiene entre 0,80 y 1,10 % de cromo y entre 0,15 y 0,25 % de molibdeno y se endurece completamente en aceite hasta ~50 mm.
Los números siguientes son típicos para barras redondas laminadas en caliente en el rango de 25 a 50 mm, tal como se suministran (sin tratamiento térmico).
| Propiedad | 1020 (HR) | 1045 (HR) | 1050 (HR) |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción, MPa | 410–430 | 565–625 | 580–640 |
| Límite elástico (0,2%), MPa | 245–295 | 310–370 | 325–385 |
| Alargamiento en 2 pulg., % | 15-20 | 12-16 | 10-12 |
| Reducción de área, % | 40–55 | 30–40 | 25–35 |
| Dureza Brinell | 111-156 | 163-192 | 170-210 |
| Clasificación de maquinabilidad (% de B1112) | ~65 (estirado en frío) / ~50 (HR) | ~57 | ~55 |
| Clasificación de soldabilidad | Excelente | Moderado (precalentar 150 °C) | Limitado (precalentar 200 °C + PWHT) |
Vale la pena leer atentamente tres patrones:
La fuerza aumenta con el carbono , pero solo hasta cierto punto. El salto de 1020 a 1045 es grande (aproximadamente un 40 % más de resistencia a la tracción); el salto de 1045 a 1050 es pequeño. Por encima del 0,50% de carbono, cada décima de porcentaje incremental compra cada vez menos resistencia y cuesta cada vez más dureza.
La ductilidad disminuye más rápido de lo que aumenta la resistencia. El alargamiento cae del 15 al 20 % en 1020 al 10 al 12 % en 1050. La reducción del área cae aproximadamente 30 puntos porcentuales en los tres grados. Para cualquier pieza que deba deformarse antes de fallar, esa tendencia es importante.
La soldabilidad cae por un precipicio con un 0,30% de carbono. Debajo de esa línea (1020), el acero se suelda como acero estructural. Por encima de él (1045, 1050), el tratamiento térmico de precalentamiento y posterior a la soldadura se vuelve obligatorio, y el metal de soldadura en sí corre el riesgo de sufrir grietas inducidas por el hidrógeno.
1020 es el grado con menor contenido de carbono en esta comparación y el más especificado para estructuras soldadas, fabricación de láminas y placas, piezas cementadas y secciones formadas. Con un contenido de carbono del 0,20 %, su resistencia al laminado es modesta (alrededor de 410 MPa UTS), pero se amortiza de tres maneras:
Soldabilidad. No se requiere precalentamiento para secciones delgadas a medianas. MIG, TIG, arco electrodo y sumergido funcionan limpiamente. El carbono equivalente (CE) se sitúa entre 0,30 y 0,35, muy por debajo del umbral en el que el craqueo del hidrógeno se convierte en una preocupación.
Formabilidad. 1020 se dobla, embute profundamente y rueda sin agrietarse. El alargamiento del 15 al 20 % en la barra laminada en caliente se convierte en el 25 al 30 % en el material estirado en frío, razón por la cual el tubo sin costura estirado en frío 1020 y la lámina 1020 son los materiales estándar para estampados, soportes y copas estiradas.
Respuesta carburante. 1020 es el grado de carburación de los libros de texto: carburación con paquete, gas o vacío a 900–925 °C, enfriamiento con aceite, revenido a 150–200 °C y se obtiene una carcasa de 58–62 HRC sobre un núcleo resistente de 25 HRC. Esta es la ruta estándar para piezas de desgaste de bajo costo: dientes de engranajes, superficies de levas, casquillos, pasadores.
Los límites de 1020 son igualmente claros. No puede endurecerse completamente (el carbono es demasiado bajo para formar suficiente martensita), por lo que no es adecuado para ninguna pieza que necesite una resistencia de sección transversal superior a ~300 MPa de rendimiento. Se mecaniza mal en la condición de laminado en caliente (virutas blandas y gomosas), pero mejora notablemente en material estirado en frío donde la superficie endurecida proporciona un torneado más limpio.
1045 es el caballo de batalla de la familia de carbono medio. Con una concentración de carbono de 0,43 a 0,50 %, se ubica en el medio de la banda, lo que brinda una combinación útil de resistencia, maquinabilidad y templabilidad modesta. Es el grado más comúnmente especificado para:
Ejes y pasadores mecanizados en el rango de 20 a 50 mm, donde una resistencia de 600 MPa UTS es suficiente pero no se requiere endurecimiento completo.
Superficies de desgaste endurecidas por inducción y llama : dientes de engranajes, ejes estriados, superficies de varillas hidráulicas. El contenido de carbono es lo suficientemente alto como para formar martensita de 55 a 60 HRC en la superficie calentada por inducción, mientras que el núcleo permanece entre 25 y 30 HRC y es resistente.
Pernos, llaves, trinquetes y herramientas manuales donde se desea una superficie resistente al desgaste y una resistencia central razonable, pero la carga no es lo suficientemente severa como para justificar el uso de acero aleado.
Placas de desgaste, matrices de baja tensión, rieles guía : piezas donde la dureza de la superficie importa más que la resistencia de la sección transversal.
El tratamiento térmico de 1045 es sencillo. Austenitice a 815–845 °C, enfríe con agua o salmuera para secciones delgadas (aceite para piezas de hasta ~12 mm para evitar grietas) y temple a 150–200 °C para máxima dureza o 425–540 °C para dureza. El grado es sensible al agrietamiento por enfriamiento por encima de una sección de 25 mm en agua; para ejes más grandes que tienen que soportar fatiga, la respuesta correcta es pasar al acero AISI 4130 Cr-Mo o 4140, los cuales se endurecen completamente en aceite para obtener secciones más grandes.
La soldabilidad del 1045 es moderada. Con CE alrededor de 0,55–0,65, precaliente a 150–200 °C y se necesitan consumibles con bajo contenido de hidrógeno (E7018, ER70S-6). Se recomienda el alivio de tensión posterior a la soldadura a 550–650 °C para uniones restringidas. 1045 no debe especificarse para conjuntos estructurales soldados donde PWHT no es práctico; 1020 (o un grado estructural como A36) es la mejor opción.
1050 se encuentra un nivel por encima de 1045 en carbono, y ese nivel importa más de lo que parece. El 0,05 % de carbono adicional aumenta la dureza del acero laminado hasta 170-210 HB y, lo que es más importante, la dureza del acero templado a 60-63 HRC, el techo práctico para los aceros al carbono simples antes de que se presente una fragilidad excesiva.
1050 está especificado para:
Resortes planos y ballestas para aplicaciones de baja tensión. La ventana de templado de 400 a 500 °C proporciona una combinación útil de elasticidad y tenacidad (≈45 a 50 HRC).
Herramientas manuales : martillos, cinceles, punzones, hojas de cizalla. La superficie de desgaste se endurece por inducción o llama a 55–60 HRC sobre un núcleo templado.
Placas de desgaste, cuchillas raspadoras y bordes de implementos agrícolas donde la abrasión es moderada y el impacto es bajo.
Arandelas de seguridad, anillos de retención, clips de resorte en estado laminado en frío y templado.
La contrapartida es la fragilidad. 1050 en la condición de enfriamiento tiene una resistencia al impacto inferior a 10 J a temperatura ambiente, lo cual es inaceptable para cualquier pieza que sufra cargas de impacto. El templado es obligatorio, e incluso después del templado a 425 °C, los valores Charpy se mantienen entre 15 y 20 J. Para piezas que combinan desgaste con impacto, la respuesta correcta es un grado de aleación como 4140 o 4150, o un acero para herramientas, no 1050.
La soldadura 1050 es un caso especial. Con CE superior a 0,75, el grado requiere precalentamiento a 200–250 °C, consumibles bajos en hidrógeno que coincidan con el carbono (E8018 o ER80S-D2) y alivio inmediato de la tensión posterior a la soldadura. En la práctica, el 1050 rara vez se suelda; Las piezas están diseñadas como piezas forjadas de una sola pieza o mecanizadas a partir de piezas sólidas.
Para hacer explícita la relación, así es como cambian las tres propiedades con la escalera de carbono:
| Tendencia de la propiedad (a medida que el carbono aumenta 0,20 → 0,45 → 0,50) | Dirección | Consecuencia práctica |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción y al límite elástico | ↑ | 1045/1050 tiene aproximadamente entre un 40 y un 55 % más de resistencia que el 1020 |
| Elongación y reducción de área. | ↓ | 1050 tiene la mitad de ductilidad que 1020 |
| Dureza (laminada en caliente) | ↑ | 1020 ~130 HB, 1045 ~180 HB, 1050 ~190 HB |
| Templabilidad completa | (ligero ↑) | Los tres siguen siendo bajos: el carbono por sí solo no profundiza el endurecimiento |
| Templabilidad de la superficie (caso) | ↑ | 1020 cementa bien; 1045/1050 endurecido por inducción a 55–63 HRC |
| Maquinabilidad (laminado en caliente) | ↓ | 1020 chips son gomosos; Limpiador de corte 1045 y 1050 una vez endurecido |
| Soldabilidad | ↓ bruscamente | 1020 suelda libremente; 1045 necesita precalentamiento; 1050 raramente soldado |
| Riesgo de enfriamiento y agrietamiento | ↑ | El enfriamiento con agua 1050 en una sección >12 mm es riesgoso |
| Costo (por kg, tamaños comunes) | ~ plano | 1020 más barato; 1045 y 1050 entre un 10% y un 15% entre sí |
| Aplicación | Cargas | Grado recomendado | Razonamiento |
|---|---|---|---|
| Soportes soldados, marcos, tubos estructurales. | Estático, soldado | 1020 | Soldaduras sin precalentamiento; barato; moldeable |
| Engranajes, bujes y pasadores carburizados (baja carga) | Sólo desgaste superficial | 1020 (carburizado) | Núcleo económico + caja 58–62 HRC |
| Piezas estampadas y embutidas, fabricación de láminas. | formando | 1020 (estirado en frío) | La mejor ductilidad de las tres. |
| Ejes mecanizados de uso general, 20–50 mm | Flexión + torsión | 1045 | Buena relación calidad-precio; maquinas bien |
| Dientes de engranajes templados por inducción, estrías | Desgaste superficial + carga central moderada | 1045 (endurecido por inducción) | Caja de 55 a 60 HRC sobre núcleo de 25 HRC |
| Llaves, trinquetes, herramientas manuales (desgaste medio) | Desgaste + impacto moderado | 1045 o 1050 | Endurecible a 55–58 HRC |
| Muelles planos, ballestas (baja tensión) | Flexión elástica repetida | 1050 (templado 45–50 HRC) | Límite elástico alto |
| Martillos, cinceles, hojas de cizalla. | Impacto + desgaste | 1050 (superficie endurecida) | Superficie de más de 60 HRC; barato |
| Placas de desgaste, cuchillas raspadoras | Abrasión | 1050 | La mejor resistencia al desgaste de carbono simple |
| Varillas de cilindros hidráulicos (trabajo medio) | Desgaste superficial + tracción | 1045 (cromado) | Elección estándar de la industria |
| Ejes de más de 75 mm, críticos para la fatiga | Flexión + fatiga | Ninguno de estos: vaya al 4140 | 1045/1050 no se endurecerá completamente |
| Muelles con impacto o choque repetido | Cíclico + impacto | Ninguno de estos: vaya a 5160/6150 | 1050 carece de la dureza de la aleación para cargas cíclicas |
¿Se soldará la pieza en servicio? Sí → 1020. Por encima del 0,30% de carbono, la soldadura se convierte en un riesgo de defecto.
¿La carga es principalmente desgaste superficial, con un núcleo blando o de baja tensión? Sí → 1020 carburizado o 1045/1050 endurecido por inducción dependiendo de la carga del núcleo.
¿La carga es de tracción y flexión moderada, sin requisitos de dureza total? Sí → 1045. La respuesta de propósito general.
¿Es la pieza un borde de desgaste, un resorte o una herramienta manual que sufre abrasión pero poco impacto? Sí → 1050. Endurecible a 60+ HRC; barato.
¿La pieza sufre impactos cíclicos, fatiga o una sección grande que debe endurecerse completamente? Sí → ninguno de estos tres. Pase al acero de aleación AISI 4140 para ejes o 5160/6150 para resortes.
P: ¿Puedo usar 1045 en lugar de 1050 para resortes?
Para resortes planos de baja tensión, sí: el 1045 templado a 425-500 °C alcanza 45-50 HRC y funciona. Para límites elásticos más altos o ciclos repetidos, 1050 es la mejor opción, y para resortes cargados por impacto ambos grados son inadecuados; especifique una aleación de acero para resortes (5160, 6150, 9260).
P: ¿Por qué 1020 es mucho más débil que 1045?
El carbono al 0,20% forma menos martensita al enfriar y una microestructura de perlita-ferrita más suave en la condición laminada en caliente. La diferencia es metalúrgica y fundamental: la resistencia del acero al carbono simple sigue de cerca el contenido de carbono.
P: ¿Es el 1050 un acero con 'alto contenido de carbono'?
Según la convención AISI, los aceros con un contenido superior a 0,60% C tienen alto contenido de carbono. 1050 se ubica en la parte superior del rango de carbono medio (0,48–0,55%), aunque a veces se le llama informalmente alto en carbono. El comportamiento es más cercano al de carbono medio que al de los verdaderos aceros para herramientas.
P: ¿Qué calidad es mejor para roscar y cortar ranuras?
El 1045 estirado en frío corta los hilos más limpios de los tres. El 1020 laminado en caliente produce virutas gomosas que rasgan los hilos; 1050 en estado endurecido es demasiado abrasivo para las herramientas.
P: ¿Puedo endurecer el 1020 por inducción?
No es útil. Con un 0,20% de carbono, el endurecimiento por inducción produce sólo entre 40 y 45 HRC, apenas más que el núcleo estirado en frío. Para una superficie de desgaste endurecida por inducción, se necesita al menos un 0,40 % de carbono, que es el suelo de 1045.
Si está dimensionando una pieza y desea una segunda opinión sobre si 1020 se mantendrá, 1045 es la opción correcta o 1050 se gana su lugar, envíe el dibujo y el caso de carga. Qilu Metal suministra barras laminadas en caliente, estiradas en frío, peladas, Q&T y endurecidas por inducción en los tres grados según las normas ASTM A29, EN 10083-2 y JIS, con informes de pruebas de fábrica y trazabilidad completa. Envíe un correo electrónico enquiry@qilumetal.com y nuestro equipo de metalurgia le regresará con una cotización y una recomendación de tratamiento térmico que se ajuste al tamaño y la carga de su sección.
