Materiales y grados
Acero de cementación 16MnCr5 (1.7131): equivalentes 5115, 527M17, 16Mn5Cr4 y SCr415
El 16MnCr5 (1.7131) es un acero de cementación al manganeso-cromo con 0.14–0.19 % de carbono, que se usa para engranes, ejes y árboles de levas cementados y templados. El grado estadounidense más cercano es el 5115, la India lo designa como 16Mn5Cr4 y el más cercano en Japón es el SCr415.
Nombres por norma
Cómo se llama en cada región
| Región | Sistema | Designación | Norma | Coincidencia |
|---|---|---|---|---|
| USA | AISI/SAE | 5115Saarstahl y Swiss Steel lo asocian con el 16MnCr5. El 5115 tiene 0.70–0.90 % de manganeso y de cromo, menos que el 16MnCr5. | Grado de norma SAE anterior | Equivalente más cercano |
| UK | BS 970 | 527M17Saarstahl y Swiss Steel lo asocian con el 16MnCr5. La norma BS 970 está retirada. | BS 970 (partes anteriores; no incluidas en BS 970-3:1991) | Equivalente |
| BS 970 | 590M17Saarstahl lo incluye junto con el 527M17; Swiss Steel también incluye el 590H17. | BS 970 (partes anteriores; no incluidas en BS 970-3:1991) | Equivalente más cercano | |
| EU | Nombre según EN 10027-1 | 16MnCr5Carbono 0.14–0.19 %, manganeso 1.00–1.30 %, cromo 0.80–1.10 %. | EN 10084:2008 | Mismo material |
| Número según EN 10027-2 | 1.7131Número de material del 16MnCr5. | EN 10084 | Mismo material | |
| Nombre según EN 10027-1 | 16MnCrS5 (1.7139)Misma aleación con rango de azufre controlado (0.020–0.040 %) para maquinado. | EN 10084 | Equivalente más cercano | |
| India | IS 4432 | 16Mn5Cr4Carbono 0.14–0.19 %, manganeso 1.00–1.30 %, cromo 0.80–1.10 %. La versión con azufre controlado es el 16Mn5Cr4-S. | IS 4432:1988 | Equivalente |
| Japan | JIS G 4053 | SCr415Cromo 0.90–1.20 %, pero manganeso de solo 0.60–0.90 %. | JIS G 4053 | Equivalente más cercano |
| JIS G 4053 | SMnC420Manganeso 1.20–1.50 %, pero cromo de solo 0.35–0.70 % y carbono 0.17–0.23 %. | JIS G 4053 | Equivalente más cercano |
Sobre la equivalencia
- El 16MnCr5 y el SAE 5115 no son equivalentes en estricto sentido. El 5115 tiene 0.70–0.90 % de manganeso y de cromo, frente a 1.00–1.30 % de manganeso y 0.80–1.10 % de cromo del 16MnCr5, por lo que el 16MnCr5 tiene mayor templabilidad. El 5115 también es un grado SAE anterior.
- Las acerías y distribuidores del Reino Unido indican 527M17 (también 590M17) para el 16MnCr5. Saarstahl y Swiss Steel coinciden. La norma BS 970 está retirada, por lo que los compradores del Reino Unido ahora piden el 16MnCr5 según EN 10084.
- La India designa el grado como 16Mn5Cr4 en IS 4432. Los límites coinciden de cerca con el 16MnCr5, pero IS 4432 fija un máximo de fósforo de 0.035 % frente a 0.025 % en EN 10084.
- JIS G 4053 no tiene una coincidencia exacta. El SCr415 tiene el cromo (0.90–1.20 %) pero menos manganeso (0.60–0.90 %). El SMnC420 tiene el manganeso (1.20–1.50 %) pero la mitad del cromo y más carbono.
- El 16MnCrS5 (1.7139) es la variante de azufre para fácil maquinado. Se pide cuando una pieza se maquina intensamente antes de cementarse.
- Los límites de EN 10084 aquí son los de EN 10084:2008 (silicio ≤0.40 %). La ISO 683-3:2019 da silicio de 0.15–0.40 % y cobre ≤0.40 %.
Composición química
Límites de composición, % en masa
| Elemento | 5115EE. UU. · Norma SAE anterior (según la lista de Total Materia) | 16MnCr5Reino Unido · Según la lista de West Yorkshire Steel | 16MnCr5 (1.7131)UE · EN 10084:2008 | 16MnCrS5 (1.7139)UE · EN 10084:2008 | 16Mn5Cr4India · IS 4432:1988 | SCr415Japón · JIS G 4053 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C | 0.13–0.18 | 0.14–0.19 | 0.14–0.19 | 0.14–0.19 | 0.14–0.19 | 0.13–0.18 |
| Si | — | ≤0.40 | ≤0.40 | ≤0.40 | 0.15–0.35 | 0.15–0.35 |
| Mn | 0.70–0.90 | 1.00–1.30 | 1.00–1.30 | 1.00–1.30 | 1.00–1.30 | 0.60–0.90 |
| P | — | ≤0.035 | ≤0.025 | ≤0.025 | ≤0.035 | ≤0.030 |
| S | — | ≤0.035 | ≤0.035 | 0.020–0.040 | ≤0.035 | ≤0.030 |
| Cr | 0.70–0.90 | 0.80–1.10 | 0.80–1.10 | 0.80–1.10 | 0.80–1.10 | 0.90–1.20 |
| Ni | — | — | — | — | — | ≤0.25 |
Propiedades mecánicas
Resistencia y dureza
| Condición | Resistencia a la tracción | Límite elástico | Alargamiento | Dureza |
|---|---|---|---|---|
| Recocido blando (+A), en estado de suministroDureza máxima especificada, condición de suministro según EN 10084Fichas técnicas de Saarstahl y Swiss Steel | — | — | — | ≤207 HB |
| Recocido a un rango de dureza (+TH)Rango de dureza especificado, condición de suministro según EN 10084Ficha técnica de Swiss Steel | — | — | — | 156–207 HB |
| Tratado a ferrita-perlita (+FP)Rango de dureza especificado, condición de suministro según EN 10084Ficha técnica de Swiss Steel | — | — | — | 140–187 HB |
| Núcleo después del temple, revenido a 200 °CResistencia mínima a la tracción, d ≤16 mmFicha técnica de Saarstahl | ≥145 ksi (≥1000 MPa) | — | — | — |
| Núcleo después del temple, revenido a 200 °CResistencia mínima a la tracción, d de 16–40 mmFicha técnica de Saarstahl | ≥131 ksi (≥900 MPa) | — | — | — |
| Núcleo después del temple, revenido a 200 °CResistencia mínima a la tracción, d de 40–100 mmFicha técnica de Saarstahl | ≥102 ksi (≥700 MPa) | — | — | — |
| Temple en bruto, típico (valores orientativos de la norma DIN 17210 retirada)Diámetro de 11 mm, solo valores orientativosFicha técnica de Swiss Steel | 128–171 ksi (880–1180 MPa) | 92 ksi (635 MPa) | 9 % | — |
| Temple en bruto, típico (valores orientativos de la norma DIN 17210 retirada)Diámetro de 30 mm, solo valores orientativosFicha técnica de Swiss Steel | 113–157 ksi (780–1080 MPa) | 86 ksi (590 MPa) | 10 % | — |
| Temple en bruto, típico (valores orientativos de la norma DIN 17210 retirada)Diámetro de 63 mm, solo valores orientativosFicha técnica de Swiss Steel | 93–136 ksi (640–940 MPa) | 64 ksi (440 MPa) | 11 % | — |
| Núcleo de probeta cementada y templada (16Mn5Cr4)Diámetro de 16 mm; rangos de tracción, mínimos de límite elástico y alargamiento; alargamiento sobre longitud de calibre de 5.65√AIS 4432:1988, tabla 4 | 123–160 ksi (850–1100 MPa) | ≥90 ksi (≥620 MPa) | ≥9 % | — |
| Núcleo de probeta cementada y templada (16Mn5Cr4)Diámetro de 30 mm; rangos de tracción, mínimos de límite elástico y alargamientoIS 4432:1988, tabla 4 | 116–152 ksi (800–1050 MPa) | ≥87 ksi (≥600 MPa) | ≥10 % | — |
| Núcleo de probeta cementada y templada (16Mn5Cr4)Diámetro de 63 mm; rangos de tracción, mínimos de límite elástico y alargamientoIS 4432:1988, tabla 4 | 94–138 ksi (650–950 MPa) | ≥65 ksi (≥450 MPa) | ≥11 % | — |
En la práctica
Comportamiento, tratamiento térmico y usos
Características
- Acero al manganeso-cromo sin níquel para piezas sometidas a desgaste que requieren una resistencia a la tracción del núcleo de alrededor de 800–1100 MPa (Saarstahl).
- Una opción común para engranes y componentes de máquinas que se maquinan primero y se cementan después (Swiss Steel).
- Swiss Steel lo describe como generalmente soldable. Suelde antes de cementar.
- Menor templabilidad que el 20MnCr5: menos carbono, manganeso y cromo dan un núcleo más blando y tenaz en la misma sección.
- Densidad 7.76 g/cm³, módulo de elasticidad 210 GPa, conductividad térmica 44.0 W/(m·K) a 20 °C (Swiss Steel).
- Temperaturas de transformación de una misma colada: Ac1 de alrededor de 745 °C, Ac3 de alrededor de 830 °C (Swiss Steel).
Tratamiento térmico
- Trabajo en caliente: alrededor de 1100–850 °C (Saarstahl, Swiss Steel).
- Normalizado: alrededor de 840–870 °C, enfriado al aire (Saarstahl).
- Recocido blando: alrededor de 650–700 °C, enfriado en horno (Saarstahl, Swiss Steel).
- Cementación: alrededor de 880–980 °C (Saarstahl, Swiss Steel); IS 4432 indica 890–940 °C.
- Temple del núcleo: alrededor de 860–900 °C, en aceite (Saarstahl); IS 4432 indica 860–880 °C.
- Temple superficial: alrededor de 780–820 °C, en aceite (Saarstahl, Swiss Steel); IS 4432 indica 790–830 °C.
- Revenido: alrededor de 150–200 °C, enfriado al aire (Saarstahl, Swiss Steel).
Usos habituales
- Pasadores de pistón y árboles de levas
- Palancas y otras piezas de vehículos y máquinas sometidas a desgaste
- Engranes y piñones
- Pinzas de sujeción, pasadores y ejes
- Componentes de caja de cambios e ingeniería general que se cementan
Aceros aleados y de cementación
Grados similares comparados
| Grado | C % | Mn % | Cr % | Ni % | Resistencia a la tracción, primera condición indicada |
|---|---|---|---|---|---|
| 16MnCr5 | 0.13–0.18 | 0.70–0.90 | 0.70–0.90 | ≤0.25 | ≥145 ksi (≥1000 MPa) |
| 18CrNiMo7-6 | 0.15–0.21 | 0.50–0.90 | 1.50–1.80 | 1.40–1.70 | 171–206 ksi (1180–1420 MPa) |
| 20MnCr5 | 0.17–0.22 | 0.70–0.90 | 0.70–0.90 | ≤0.25 | ≥174 ksi (≥1200 MPa) |
| 655M13 / EN36A | 0.08–0.13 | 0.45–0.65 | 1.00–1.40 | 3.00–3.50 | 102–112 ksi (700–770 MPa) |
| 815M17 / EN353 | 0.14–0.20 | 0.60–0.90 | 0.80–1.20 | 1.20–1.50 | ≥174 ksi (≥1200 MPa) |
| 4320 / SNCM420 | 0.17–0.22 | 0.45–0.65 | 0.40–0.60 | 1.65–2.00 | 84.1 ksi (580 MPa) |
| 8620 / 20NiCrMo2-2 | 0.18–0.23 | 0.70–0.90 | 0.40–0.60 | 0.40–0.70 | 77 ksi (530 MPa) |
| 9310 | 0.08–0.13 | 0.45–0.65 | 1.00–1.40 | 3.00–3.50 | 187 ksi (1289 MPa) |
| 4130 / 25CrMo4 | 0.28–0.33 | 0.40–0.60 | 0.80–1.10 | ≤0.25 | 85–110 ksi (590–760 MPa) |
| 4135 / 34CrMo4 | 0.33–0.38 | 0.70–0.90 | 0.80–1.10 | ≤0.25 | 145–174 ksi (1000–1200 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 el equivalente del 16MnCr5?
El SAE 5115 es el grado estadounidense más cercano, el 527M17 es el nombre británico, IS 4432 incluye el 16Mn5Cr4 en la India, y el SCr415 es el más cercano en Japón. El 5115 y el SCr415 tienen menos manganeso o cromo que el 16MnCr5.
¿Es el 16MnCr5 igual al 5115?
No. El 5115 tiene menos manganeso y cromo (0.70–0.90 % cada uno), por lo que templa a menor profundidad. El 16MnCr5 tiene 1.00–1.30 % de manganeso y 0.80–1.10 % de cromo.
¿Cuál es la diferencia entre el 16MnCr5 y el 20MnCr5?
El 20MnCr5 tiene más carbono (0.17–0.22 % frente a 0.14–0.19 %), manganeso y cromo. Da una mayor resistencia del núcleo después del temple superficial (alrededor de 1000–1300 MPa frente a 800–1100 MPa).
¿Para qué se usa el 16MnCr5?
Piezas cementadas que requieren una superficie dura y resistente al desgaste y un núcleo tenaz: pasadores de pistón, árboles de levas, palancas, engranes, ejes y piñones.
¿Es soldable el 16MnCr5?
Generalmente es soldable por su bajo contenido de carbono. Suelde antes de cementar, ya que la soldadura y la zona afectada por el calor no se comportarán como el acero base en el temple superficial.
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Referencias relacionadas
Referencias
Fuentes
- IS 4432:1988 Aceros de cementación (copia pública) — Grados, composición (tabla 1), propiedades del núcleo de probetas cementadas (tabla 4) y guía de tratamiento térmico.
- Kobelco: tablas de normas de alambrón y barras (aceros aleados JIS G 4053 para estructuras de máquinas) — Tablas de composición JIS G 4053 (revisión de 2008).
- Ficha técnica de Saarstahl: 16MnCr5 / 16MnCrS5 — Designaciones internacionales, análisis típico, tratamiento térmico y resistencia mínima a la tracción después del temple.
- Ficha técnica de Swiss Steel (Deutsche Edelstahlwerke): 1.7131 / 1.7139 (16MnCr5 / 16MnCrS5) — Composición según EN 10084, designaciones, dureza de suministro, propiedades típicas del núcleo (de DIN 17210) y propiedades físicas.
- Registro de Total Materia: SAE 5115 — Límites de carbono, manganeso y cromo del 5115; incluido en normas SAE anteriores.
- West Yorkshire Steel: ficha técnica del 16MnCr5 — Análisis y guía de cementación de un distribuidor del Reino Unido.
Los valores resumen límites publicados y datos típicos. La norma vigente y su edición actual son las que rigen; verifíquelas antes de especificar.