Materiales y grados

Acero inoxidable 15-5PH: S15500, XM-12, 1.4545 (X5CrNiCu15-5)

El 15-5PH es un acero inoxidable martensítico endurecible por precipitación, con alrededor de 15 % de cromo, 5 % de níquel y cobre añadido, que gana resistencia con un solo tratamiento de envejecimiento a baja temperatura. Corresponde a UNS S15500, al tipo XM-12 de ASTM A564 y, en Europa, a 1.4545 (X5CrNiCu15-5).

Nombres por norma

Cómo se llama en cada región

RegiónSistemaDesignaciónNormaCoincidencia
USANombre común15-5PHTambién escrito 15-5 PH, PH15-5 (SSA) y 15Cr-5Ni (Carpenter).—Mismo material
Tipo ASTMXM-12Carpenter indica XM-12 como grado para todas las referencias ASTM. Aeroespacial: AMS 5659 (barra, piezas forjadas) y AMS 5862 (placa) (SSA).ASTM A564 (barra, alambre, perfiles); ASTM A693 (placa, lámina, fleje); ASTM A705 (piezas forjadas)Mismo material
UNSS15500—Mismo material
EUNombre según EN 10027-1X5CrNiCu15-5La única composición EN consultada aquí es C ≤0.07 %, Cr 14.0–15.5 %, Cu 2.5–4.5 %, que coincide con la S15500. Las fuentes comerciales asocian el nombre con S15500.EN 3361; EN 4842 (serie aeroespacial)Equivalente
Número según EN 10027-21.4545Número de material del X5CrNiCu15-5. No es el mismo que el 1.4542, que corresponde al 17-4PH.EN 3361; EN 4842 (serie aeroespacial)Equivalente
JapanJIS G 4303SUS630JIS no tiene un grado 15-5PH. El SUS630 es del tipo 17-4PH (Cr 15.5–17.5 %); ese nombre corresponde a la página del 17-4PH. No son intercambiables en tenacidad transversal.JIS G 4303 (barra)Equivalente más cercano

Sobre la equivalencia

  • Los nombres en EE. UU. corresponden a un solo grado: 15-5PH, XM-12, S15500 y 15Cr-5Ni de Carpenter. ASTM denomina el grado XM-12 en A564, A693 y A705.
  • EN 1.4545 (X5CrNiCu15-5) es el número europeo del 15-5PH, y la serie aeroespacial EN (EN 3361, EN 4842) lo cubre. El 1.4542 corresponde al 17-4PH, un grado distinto.
  • JIS G 4303 no tiene 15-5PH. El SUS630 es el más cercano, pero tiene la composición del 17-4PH con 15.5–17.5 % de cromo, por lo que no son intercambiables en propiedades transversales.
  • No se encontró designación BS ni IS. La norma IS 1570 (Parte 5) no incluye grados endurecibles por precipitación; compre según ASTM A564 XM-12, AMS 5659 o la serie aeroespacial EN.
  • Los límites de azufre varían según la fuente. ASTM A564 y AMS 5659, según las tablas de distribuidores, permiten 0.030 %; Carpenter y Smith citan 0.015 %, un límite de fábrica más estricto.
  • Carpenter indica una dureza típica de 35 HRC (341 HB) en condición A. SSA da 363 HB, que equivale a unos 38 HRC, y ATI da un máximo de 38 HRC. Tome 38 HRC como el límite superior de la condición A, que luego el envejecimiento eleva.

Composición química

Límites de composición, % en masa

ElementoXM-12 (S15500)EE. UU. · ASTM A564 / A693 / A705X5CrNiCu15-5 (1.4545)UE · EN 1.4545 (según la lista de Total Materia)
C≤0.07≤0.07
Si≤1.00—
Mn≤1.00—
P≤0.040—
S≤0.030—
Cr14.00–15.5014.0–15.5
Ni3.50–5.50—
Cu2.50–4.502.5–4.5
Nb+Ta0.15–0.45—

Propiedades mecánicas

Resistencia y dureza

CondiciónResistencia a la tracciónLímite elásticoAlargamientoDureza
Condición A (solubilizado), típicoTípico, no es un límite; solo dureza; usar después del envejecimientoFicha técnica de Carpenter 15Cr-5Ni———35 HRC (341 HB)
H900 (envejecido a 480 °C, 1 h)Mínimos especificados, barra de hasta 300 mm, longitudinal; reducción de área ≥35 %. Transversal: alargamiento ≥6 %, reducción de área ≥15 %Tipo XM-12 de ASTM A564 según la tabla de Torqbolt; los valores de AMS 5659 coinciden (SSA, Upmet)≥190 ksi (≥1310 MPa)≥170 ksi (≥1170 MPa)≥10 %≥40 HRC / ≥388 HBW
H1025 (envejecido a 550 °C, 4 h)Mínimos especificados, barra de hasta 300 mm, longitudinal; reducción de área ≥45 %. Transversal: alargamiento ≥8 %, reducción de área ≥27 %Tipo XM-12 de ASTM A564 según la tabla de Torqbolt; los valores de AMS 5659 coinciden (SSA, Upmet)≥155 ksi (≥1070 MPa)≥145 ksi (≥1000 MPa)≥12 %≥35 HRC / ≥331 HBW
H1150 (envejecido a 620 °C, 4 h)Mínimos especificados, barra de hasta 300 mm, longitudinal; reducción de área ≥50 %. Transversal: alargamiento ≥11 %, reducción de área ≥30 %Tipo XM-12 de ASTM A564 según la tabla de Torqbolt; los valores de AMS 5659 coinciden (SSA, Upmet)≥135 ksi (≥930 MPa)≥105 ksi (≥725 MPa)≥16 %≥28 HRC / ≥277 HBW
H1150M (1400 °F 2 h, luego 1150 °F 4 h)Mínimos especificados, barra de hasta 300 mm, longitudinal; reducción de área ≥55 %Tipo XM-12 de ASTM A564 según la tabla de Torqbolt≥115 ksi (≥795 MPa)≥75 ksi (≥515 MPa)≥18 %≥24 HRC / ≥255 HBW
H900, típico (longitudinal)Valores típicos de Carpenter; Charpy con entalla en V 20 J (15 ft·lbf); reducción de área 50 %Ficha técnica de Carpenter 15Cr-5Ni200 ksi (1378 MPa)185 ksi (1276 MPa)14 %44 HRC (420 HB)
H1025, típico (longitudinal)Valores típicos de Carpenter; Charpy con entalla en V 48 J (35 ft·lbf); reducción de área 56 %Ficha técnica de Carpenter 15Cr-5Ni170 ksi (1173 MPa)165 ksi (1138 MPa)15 %38 HRC (352 HB)
H1150, típico (longitudinal)Valores típicos de Carpenter; Charpy con entalla en V 68 J (50 ft·lbf); reducción de área 60 %Ficha técnica de Carpenter 15Cr-5Ni145 ksi (1000 MPa)125 ksi (862 MPa)19 %33 HRC (311 HB)
H1150M, típico (longitudinal)Valores típicos de Carpenter; Charpy con entalla en V 138 J (100 ft·lbf); reducción de área 68 %Ficha técnica de Carpenter 15Cr-5Ni125 ksi (882 MPa)85 ksi (584 MPa)22 %27 HRC (277 HB)

En la práctica

Comportamiento, tratamiento térmico y usos

Características

  • Grado martensítico endurecible por precipitación. En general es similar al 17-4PH en composición y propiedades, pero balanceado para dejar prácticamente nada de ferrita delta. Esto da mejor tenacidad y ductilidad transversales y mayor forjabilidad (Carpenter).
  • Se endurece con un único tratamiento de envejecimiento a baja temperatura tras el solubilizado. Las piezas cambian muy poco durante el envejecimiento: contracción de 0.0004–0.0006 in/in en H900 y de 0.0008–0.0010 in/in en H1150 (Carpenter).
  • La resistencia general a la corrosión es comparable al tipo 304 y similar a la del 17-4PH en la mayoría de los medios. La buena resistencia a la corrosión bajo tensión se logra con envejecimiento a 550 °C (1025 °F) o más (Carpenter).
  • En los datos típicos de Carpenter, la resistencia transversal iguala a la longitudinal (H900: 1378 MPa de resistencia a la tracción en ambas direcciones), mientras que la ductilidad y el impacto transversales son menores (H900: 10 % frente a 14 % de alargamiento, Charpy 10 J frente a 20 J).
  • Se maquina con facilidad en las condiciones solubilizada y envejecida. El H1150M ofrece la mejor maquinabilidad y la mayor tenacidad (Carpenter).
  • Soldable por fusión con protección y por soldadura por resistencia. Use material de aporte AWS E/ER630 para igualar propiedades, o ER308L cuando no se requiera alta resistencia de la soldadura. Normalmente no se requiere precalentamiento; no se recomienda la soldadura oxiacetilénica (Carpenter).
  • Con frecuencia se suministra refundido por arco en vacío (VAR) o refundido por electroescoria (ESR) para uso aeroespacial según AMS 5659 y 5862.

Tratamiento térmico

  • Tratamiento de solubilización (condición A): 1038 °C (1900 °F) ± 14 °C durante 30 minutos, y luego enfriar por debajo de 32 °C para que el acero se transforme totalmente en martensita. Templar en aceite las secciones menores de 3 in (76 mm); enfriar al aire rápidamente las más grandes. No usar sin envejecer: baja tenacidad y mala resistencia a la corrosión bajo tensión (Carpenter).
  • H900: envejecer a 482 °C (900 °F) durante 1 hora y enfriar al aire. H925, H1025, H1075, H1100 y H1150: envejecer a la temperatura indicada ±8 °C durante 4 horas y enfriar al aire (Carpenter).
  • H1150M: 760 °C (1400 °F) ± 8 °C durante 2 horas, enfriar al aire, y luego 621 °C (1150 °F) ± 8 °C durante 4 horas, enfriar al aire (Carpenter).
  • Forja: calentar uniformemente a 1177–1204 °C (2150–2200 °F), mantener 1 hora, y no forjar por debajo de 1010 °C (1850 °F). Las piezas forjadas deben solubilizarse antes del envejecimiento (Carpenter).
  • Si se suelda en condición solubilizada, la pieza puede envejecerse directamente, pero solubilizar la pieza soldada antes del envejecimiento da la mejor resistencia a la corrosión. Las piezas soldadas en condición sobreenvejecida deben solubilizarse y luego envejecerse (Carpenter).

Usos habituales

  • Componentes estructurales aeroespaciales, tren de aterrizaje y piezas de motor
  • Piezas de válvulas, accesorios y sujetadores
  • Ejes y engranes
  • Equipos para procesos químicos, plantas de papel y reactores nucleares
  • Componentes para petróleo y gas

Aceros inoxidables

Grados similares comparados

GradoC %Mn %Cr %Ni %Resistencia a la tracción, primera condición indicada
15-5PH / S15500≤0.07≤1.0014.00–15.503.50–5.50≥190 ksi (≥1310 MPa)
17-4PH / 630≤0.07≤1.0015.0–17.53.0–5.0160 ksi (1105 MPa)
201 / 1.4372≤0.155.50–7.5016.0–18.03.5–5.5≥75 ksi (≥515 MPa)
301 / 1.4310≤0.15≤2.0016.0–18.06.0–8.0≥75 ksi (≥515 MPa)
303 / 1.4305≤0.15≤2.017.0–19.08.0–10.094 ksi (650 MPa)
304 / 1.4301≤0.08≤2.0018.0–20.08.0–10.5≥75 ksi (≥515 MPa)
304L / 1.4307≤0.030≤2.0018.0–20.08.0–12.0≥70 ksi (≥485 MPa)
309 / 309S≤0.08≤2.0022.0–24.012.0–15.0≥75 ksi (≥515 MPa)
310 / 310S≤0.08≤2.0024.0–26.019.0–22.0≥75 ksi (≥515 MPa)
316 / 1.4401≤0.08≤2.0016.0–18.010.0–14.0≥75 ksi (≥515 MPa)

Composición de la norma estadounidense cuando existe; en los demás casos, la primera norma indicada en la página de cada grado. Las condiciones de resistencia difieren entre grados; abra la página de cada grado para ver la tabla completa.

Preguntas resueltas

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre el 15-5PH y el 17-4PH?

Ambos son aceros martensíticos endurecibles por precipitación, con resistencia y resistencia a la corrosión similares. El 15-5PH (15 % Cr, 5 % Ni) está balanceado para dejar prácticamente nada de ferrita delta, lo que da mejor tenacidad y ductilidad transversales, propiedades más uniformes en secciones grandes y mejor forjabilidad que el 17-4PH (Carpenter, Smith Metal).

¿Cuál es el equivalente del acero inoxidable 15-5PH?

UNS S15500, tipo XM-12 de ASTM A564 y EN 1.4545 (X5CrNiCu15-5). JIS no tiene grado 15-5PH; el SUS630 es el más cercano, pero tiene la composición del 17-4PH. No se encontró designación india ni británica.

¿Qué significan H900, H1025 y H1150 para el 15-5PH?

Son las temperaturas de envejecimiento en °F. El H900 envejece a 482 °C durante 1 hora y da la mayor resistencia: 1310 MPa de resistencia a la tracción y 40 HRC mínimo. El H1025 envejece a 550 °C durante 4 horas (1070 MPa, 35 HRC) y el H1150 a 620 °C durante 4 horas (930 MPa, 28 HRC). Las temperaturas de envejecimiento más altas cambian resistencia por tenacidad y resistencia a la corrosión bajo tensión.

¿Qué condición del 15-5PH resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión?

El envejecimiento a 550 °C (H1025) o más da buena resistencia a la corrosión bajo tensión (Carpenter). La tenacidad también aumenta con la temperatura de envejecimiento, y el H1150M tiene la mejor tenacidad al entalle. El H900 se envejece por debajo de ese umbral, y la condición solubilizada no debe usarse sin envejecer.

¿Es soldable el 15-5PH?

Sí. Se suelda por fusión con protección y por procesos de resistencia, normalmente sin precalentamiento. Use material de aporte E/ER630 para igualar el metal base, o ER308L cuando la resistencia de la soldadura sea menos crítica. Para la mejor resistencia a la corrosión, solubilice la pieza soldada antes del envejecimiento (Carpenter).

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Referencias

Fuentes

  1. Carpenter Technology, ficha técnica de 15Cr-5Ni (15-5PH, XM-12) (diciembre de 2023) — Análisis del tipo, propiedades típicas longitudinales y transversales, tratamientos de envejecimiento, forja, soldadura y corrosión.
  2. Torqbolt, barras de acero inoxidable endurecibles por envejecimiento según ASTM A564 (tabla XM-12) — Mínimos especificados por condición y orientación según se reproducen de ASTM A564; verificados contra SSA y Upmet.
  3. Service Steel Aerospace, ficha técnica de 15-5 PH AMS 5659 — Composición, resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento y dureza por condición según AMS 5659. Ficha de distribuidor.
  4. United Performance Metals, ficha técnica de 15-5 PH (AMS 5659 / AMS 5862) — Límites de composición y mínimos de propiedades AMS, incluido el H1150-M.
  5. Smiths Metal Centres, ficha técnica de 15/5 PH (AMS 5659) — Composición, propiedades típicas, maquinabilidad y soldabilidad.
  6. BSI, BS EN 4842: serie aeroespacial, acero X5CrNiCu15-5 (1.4545), refundido con electrodo consumible — El título confirma el nombre y número EN de la serie aeroespacial; no se leyó el texto completo.
  7. Total Materia: propiedades del acero inoxidable EN 1.4545 — EN 1.4545 mostrado con ASTM A564 XM-12, UNS S15500 y DIN 1.4540; solo es visible parte de la composición.
  8. Nose Stainless: tipos de acero, composición y propiedades mecánicas (hoja de referencia JIS G 4303) — Composición JIS G 4303, tratamiento térmico y propiedades mecánicas para barra. Catálogo que reproduce los valores JIS.
  9. Outokumpu: grados de acero, propiedades y normas globales — Equivalencias EN, ASTM, UNS, JIS y BS.
  10. Aircraft Materials: equivalencias de especificaciones de aceros inoxidables — Listados BS, EN, UNS, AMS y ASTM por grado. Referencia comercial.
  11. Righton Blackburns, ficha técnica de barra 1.4545 (15-5) — Distribuidor del Reino Unido; EN 1.4545 incluido con UNS S15500 y AMS 5659.
  12. Página de producto de ATI: acero inoxidable 15-5 endurecible por precipitación — Límites de composición (S ≤0.030, P ≤0.040), mínimos H900 para placa y máximo de dureza en condición A de 38 HRC.

Los valores resumen límites publicados y datos típicos. La norma vigente y su edición actual son las que rigen; verifíquelas antes de especificar.