Lo que debe lograr el proceso de endurecimiento
JOTAIN Materials distingue el estado del acero de entrada de la operación posterior de endurecimiento. Para poder cotizar una opción CK45 / 1045, deben identificarse el estado de la barra, quién realiza el endurecimiento, la zona y la profundidad objetivo, los requisitos del núcleo y las evidencias vinculadas al lote de producción. Los compradores reciben a menudo una indicación en el plano como «CK45 endurecido» sin información suficiente para cotizar o inspeccionar la pieza.
Esa expresión puede referirse a una barra suministrada en estado templado y revenido, al temple por inducción después del mecanizado, al temple a la llama en una superficie local de desgaste o simplemente a un intervalo de dureza del material de entrada para facilitar el mecanizado. Estas opciones implican distintos sobremetales de mecanizado, riesgos de deformación, posiciones de ensayo, certificados y responsabilidades. Aclare la etapa del proceso y el objetivo funcional antes de comparar materiales.
Para un eje endurecido superficialmente, identifique la superficie funcional, las zonas excluidas, el diámetro final y el sobremetal de rectificado. Defina la escala y el intervalo de dureza aceptados, la profundidad endurecida efectiva o total, la dureza de referencia para medir la profundidad y las posiciones de los perfiles de dureza. Especifique la dureza del núcleo o los requisitos mecánicos, y si el proveedor o el cliente realiza el endurecimiento final. Incluya también la inspección de grietas, los límites de descarburación, las zonas de transición y la rectitud después del tratamiento. Confirme si una muestra para cualificación destructiva puede representar el lote de producción.
Para barras endurecidas en toda la sección o templadas y revenidas, empiece por la sección determinante del tratamiento térmico y la zona importante en servicio. Una probeta de tracción próxima a la superficie de una barra de ensayo menor no puede confirmar la respuesta en el centro de una preforma de eje mayor. ISO 683-1 vincula los requisitos mecánicos de C45/C45E al estado de suministro y a los intervalos dimensionales. Si la geometría real o la dimensión pedida queda fuera de la fila citada, ingeniería debe establecer requisitos de propiedades y un plan de verificación adecuados, en lugar de extrapolar los valores por suposición.
Comparación del acero de base y las opciones de acero aleado con el mismo criterio
La tabla separa la identidad por composición química de las pruebas de propiedades mecánicas o de endurecimiento. ISO 683-1 publica propiedades de C45/C45E por intervalos dimensionales para estados de suministro especificados; SAE J403 es una norma de composición química de los aceros al carbono SAE y no establece un único intervalo de propiedades para todas las barras 1045. GB/T 3077 proporciona valores mecánicos para probetas de referencia de 40Cr y 42CrMo sometidas al tratamiento térmico prescrito. Esos resultados de referencia no deben presentarse como propiedades del núcleo garantizadas para cualquier diámetro de producción.
C45 y C45E comparten los mismos intervalos de elementos principales en ISO 683-1, pero sus límites de fósforo y azufre difieren. SAE 1045 utiliza otro intervalo de manganeso y sus propios requisitos para elementos residuales. Por ello, una colada denominada informalmente CK45 debe vincularse a una norma reconocida o a una especificación del comprador antes de aceptarla. Que el nombre coincida en un sistema ERP no demuestra la conformidad del análisis químico de colada, las variaciones permitidas, el estado de suministro, las propiedades por intervalo dimensional, el estado superficial y la documentación.
Las alternativas de acero aleado incorporan cromo, y 42CrMo4 también molibdeno, lo que puede dar lugar a una respuesta distinta al tratamiento térmico. Es un motivo para investigar, no una prueba de idoneidad. Compare la sección real, la capacidad del proceso, el riesgo de deformación y agrietamiento, la secuencia de mecanizado según la maquinabilidad, las propiedades objetivo, los requisitos de impacto, las posiciones de ensayo, la disponibilidad y el coste total de procesamiento. Cambiar a un acero aleado manteniendo una probeta no representativa o una indicación de endurecimiento sin definir deja sin resolver el principal riesgo de compra.
| Opción de material / norma aplicable | Rango de composición química, % en masa | Base de propiedades mecánicas / endurecimiento | Cuándo incluirlo en la evaluación |
|---|---|---|---|
| C45 — ISO 683-1:2016 | C 0.42–0.50; Si 0.10–0.40; Mn 0.50–0.80; Cr ≤0.40; Mo ≤0.10; Ni ≤0.40; Cu ≤0.30; P ≤0.045; S ≤0.045; Cr+Mo+Ni ≤0.63. | +QT, sección determinante circular d >16–40 mm: Rp0.2 ≥430 MPa, Rm 650–800 MPa, A ≥16%, Z ≥40%, KV ≥15 J; d >40–100 mm: Rp0.2 ≥370 MPa, Rm 630–780 MPa, A ≥17%, Z ≥45%, KV ≥15 J. | Utilice estos valores únicamente dentro del alcance ISO especificado para el producto, el estado de suministro, las dimensiones, el muestreo y los ensayos. La profundidad de endurecimiento superficial sigue necesitando un requisito independiente en el plano. |
| C45E — ISO 683-1:2016 | Intervalos de los elementos principales iguales a los de C45; P ≤0.025 y S ≤0.035 según los requisitos de C45E. | Los requisitos ISO por intervalos dimensionales y estados de suministro se aplican según las tablas y cláusulas pertinentes de C45E; no deduzca un resultado solo de la designación de un grado nominalmente más limpio. | Considere esta opción cuando el plano o la especificación del comprador exija C45E. No utilice C45 ni SAE 1045 en su lugar únicamente porque se solapen los contenidos nominales de carbono. |
| SAE 1045 — SAE J403_202402 | C 0.43–0.50; Mn 0.60–0.90; Si 0.15–0.35; P ≤0.030; S ≤0.035; límites de elementos residuales Cu ≤0.20, Ni ≤0.25, Cr ≤0.20, Mo ≤0.06. | SAE J403 define los límites de composición química y las reglas de análisis, no un único intervalo de resistencia, comportamiento al impacto, dureza o profundidad de endurecimiento para las barras suministradas. | Úselo con una especificación de producto aplicable y cláusulas claras de condición, propiedades basadas en secciones, endurecimiento de superficies, inspección y certificado. |
| 40Cr — GB/T 3077-2015 | C 0.37–0.44; Si 0.17–0.37; Mn 0.50–0.80; Cr 0.80–1.10; P ≤0.030; S ≤0.030; Ni ≤0.30; Cu ≤0.30. | Probeta de referencia sometida al tratamiento térmico prescrito: Rm ≥980 MPa; límite elástico ≥785 MPa; A ≥9%; Z ≥45%; KV2 ≥47 J. No es un resultado aplicable de forma general a toda la barra. | Evalúe la opción de acero aleado cuando las exigencias aprobadas de respuesta de la sección o de resistencia superen lo validado para el acero de medio carbono; mantenga la base de las probetas GB/T. |
| 42CrMo4 — ISO 683-2:2016 | C 0.38–0.45; Si 0.10–0.40; Mn 0.60–0.90; Cr 0.90–1.20; Mo 0.15–0.30; P ≤0.025; S ≤0.035. | +QT, sección determinante circular d >16–40 mm: Rp0.2 ≥750 MPa, Rm 1000–1200 MPa, A ≥11%, Z ≥45%, KV ≥35 J; d >40–100 mm: Rp0.2 ≥650 MPa, Rm 900–1100 MPa, A ≥12%, Z ≥50%, KV ≥35 J. | Considere esta opción cuando una ruta QT de acero Cr-Mo, aprobada por el comprador y definida por intervalos dimensionales, sea adecuada para las condiciones de servicio. No es una sustitución automática de CK45 o SAE 1045. |
Dureza de la superficie, profundidad endurecida y respuesta del núcleo.
Un valor de dureza superficial solo responde a una pregunta en un punto preparado. Puede no detectar una capa endurecida poco profunda, una zona de transición blanda, fragilidad excesiva, sobrecalentamiento local, descarburación o un núcleo inadecuado. Cuando la profundidad efectiva de capa o la profundidad endurecida determina la vida frente al desgaste, defina el método de medición aplicable y la dureza umbral que delimita esa profundidad. Indique si los resultados proceden de una prolongación destinada al muestreo destructivo, de una probeta representativa o de una pieza de producción seccionada, y cómo se vincula esa muestra con el lote.
ISO 642:2024 define el ensayo Jominy de temple en un extremo para comparar la templabilidad del acero. Los datos Jominy pueden ayudar a los ingenieros de materiales a evaluar la respuesta al tratamiento térmico, pero no certifican directamente la profundidad endurecida por inducción ni la resistencia en el centro de un eje terminado. Si se exigen límites Jominy, indique la fuente de la banda de templabilidad, las distancias, la frecuencia de ensayo de las coladas, los requisitos de informe y el método de cálculo permitido. Cuando el resultado funcional dependa de la geometría, complemente esa evidencia con un proceso de producción cualificado y una verificación representativa de la sección. [5]
Planifique el mecanizado y la inspección teniendo en cuenta la deformación. Deje un sobremetal de rectificado controlado si las dimensiones finales se obtienen después del endurecimiento, pero evite que su eliminación suprima la zona endurecida requerida. Defina la rectitud antes y después del tratamiento térmico, el método de corrección permitido, la etapa de inspección de grietas y si se admiten piezas reparadas o reprocesadas. Si el pedido es de barras en bruto y no de piezas terminadas, indique claramente qué resultados del endurecimiento posterior son requisitos de diseño del comprador y de qué características del material de entrada es realmente responsable el proveedor de acero.
Una propuesta de paso a un acero aleado puede incluir una simulación. Goñi y sus colegas utilizaron un modelo basado en cilindros 42CrMo4 templados por inducción, de 20 mm de diámetro, para estudiar el contenido de carbono y la severidad del temple. El modelo trató la dureza y las tensiones residuales por separado. Ante una propuesta de sustitución de CK45 o 1045, solicite validación para el material y la geometría reales antes de basarse en esas predicciones. [7]
Un cambio de aleación es una desviación de ingeniería.
Inicie la evaluación de una alternativa aleada a partir de una insuficiencia documentada: profundidad endurecida validada insuficiente, propiedades inadecuadas del núcleo en la sección determinante, dudas sobre impacto o fatiga, antecedentes de deformación, incumplimientos repetidos del proceso o una norma del cliente que exija acero aleado. Evite pedir una cotización con la indicación vaga «CK45 o mejor». «Mejor» no es una designación medible, y una resistencia nominal mayor puede tener consecuencias para el mecanizado, la soldadura, el tratamiento térmico, el coste y las aprobaciones.
Solicite una comparación cláusula por cláusula con cada oferta alternativa. Identifique los grados de acero requeridos y propuestos, los documentos aplicables y sus ediciones, la composición química real u objetivo, la forma del producto, el estado de suministro y el tamaño de la sección. Compare la responsabilidad del tratamiento térmico, la base de propiedades mecánicas y dureza, los registros de templabilidad y las posiciones de las probetas. Incluya el proceso de acabado superficial, los END, el documento de inspección, el marcado, la trazabilidad, el plazo de entrega y el precio. Ingeniería de materiales o de diseño decide la idoneidad funcional. Calidad acepta el plan de evidencias; compras registra las condiciones comerciales y el estado de aprobación.
ISO 404 establece requisitos técnicos generales de suministro para el acero e indica que los requisitos de la orden de compra o de la norma de producto prevalecen cuando difieren. Use una jerarquía documental clara y un registro de desviaciones para que una salvedad del proveedor no pueda modificar el plano de forma inadvertida. Si se pretende cumplir ambos sistemas, exija evidencia respecto de los dos conjuntos completos de requisitos. Si no se pretende ese doble cumplimiento, mantenga la designación aplicable aceptada en la orden de compra, el marcado, el registro de inspección y el certificado de material.
Una partida RFQ con requisitos verificables
El ejemplo siguiente parte de una barra C45E y establece el temple local por inducción como un requisito definido de una operación posterior. Si el proveedor de acero no es responsable de esa operación, separe la compra en la aceptación de la barra de entrada y la cualificación del proceso de la pieza terminada. No exija al certificado de la barra que garantice un resultado obtenido después por otra empresa. En su lugar, mantenga la identificación de la colada durante el corte y el mecanizado para poder vincular los resultados posteriores con la colada y el lote suministrados.
En la fase inicial de búsqueda de proveedores, solicite propuestas alternativas en 40Cr o 42CrMo4, pero exija la justificación técnica y su efecto comercial. El proveedor no debe cambiar la línea del grado de acero ni mezclar un valor de probeta de referencia GB/T con una designación de producto ISO. Toda opción propuesta debe utilizar una base normativa coherente, salvo que el comprador defina y verifique claramente el cumplimiento de ambos sistemas. Excluya de la comparación técnica afirmaciones sin respaldo como «igual que CK45, pero más resistente».
Antes de emitir la orden de compra (PO), cierre los puntos relativos a dureza, profundidad, núcleo, posiciones de ensayo, lote, material reservado para muestras destructivas, etapa de control dimensional, rectitud, inspección de grietas, certificado, trazabilidad y responsable de aprobar desviaciones. Registre quién es responsable de la cualificación del proceso y quién está autorizado a aprobar el retrabajo. Es aceptable una orden de compra breve con anexos; una orden ambigua no lo es.
Artículo: Preformas mecanizadas de vástagos hidráulicos para temple local por inducción posterior
Material de partida: C45E según ISO 683-1:2016, Ø75 mm × 3 250 mm, 60 piezas, estado normalizado; sección determinante del tratamiento térmico y sobremetal de mecanizado por confirmar
Geometría final: Plano [número/revisión], con las zonas funcionales de apoyo del eje y las zonas que no deben templarse identificadas
Requisito de endurecimiento: Temple por inducción después del desbaste hasta [escala HR e intervalo]; profundidad endurecida efectiva [intervalo], medida con [umbral/método]; requisito del núcleo [valor/base]
Responsabilidad del proceso: [proveedor/cliente/subcontratista]; se requieren procedimiento cualificado, definición del lote, muestra de cualificación destructiva y trazabilidad de colada a pieza
Alternativa: Solo podrán proponerse 40Cr según GB/T 3077-2015 o 42CrMo4 según ISO 683-2:2016 con una comparación de cláusulas y la aprobación escrita del comprador
Inspección: Análisis químico de colada y estado del material de entrada; después del temple, mapa de dureza, perfil de dureza en profundidad, rectitud, dimensiones, evaluación de descarburación y ensayo por partículas magnéticas conforme a los criterios adjuntos
Certificado: Resultados reales del material de entrada y de las operaciones posteriores vinculados a la colada, el lote de proceso, la muestra y la revisión del plano
Destino: [ciudad, país e Incoterm]Preguntas frecuentes de compradores
¿Cuándo es CK45 / 1045 adecuado para varillas o ejes mecanizados?
Puede ser adecuado cuando se hayan validado para la pieza la opción aprobada de acero de medio carbono, la sección, el estado del material de entrada, la secuencia de mecanizado, el proceso final de endurecimiento, los requisitos del núcleo y la superficie, el control de deformaciones y el plan de inspección. La denominación informal CK45 debe vincularse a una norma aplicable o a una especificación del comprador antes de aceptar el pedido.
¿Cuándo deberían los compradores revisar 40Cr o 42CrMo4 en lugar de CK45 / 1045?
Inicie una revisión de ingeniería cuando el proceso validado para el acero de medio carbono no pueda satisfacer, en la sección real, los requisitos de profundidad, respuesta del núcleo, impacto, fatiga, deformación o norma del cliente. Compare una opción 40Cr o 42CrMo4 con una base normativa coherente y exija la aprobación de diseño, calidad y cliente cuando lo requiera el contrato; no considere el contenido de aleación una autorización automática.
¿Qué necesita JOTAIN Materials para cotizar una ruta de endurecimiento CK45 / 1045?
Facilite el documento aplicable a CK45, C45, C45E o SAE 1045; las dimensiones de la sección pedida y de la sección durante el tratamiento térmico; el estado del material de entrada; el plano de la pieza terminada; el método y las zonas de endurecimiento, la dureza y la definición de profundidad; los requisitos del núcleo; las posiciones de muestreo; la rectitud y el sobremetal de rectificado; la inspección de grietas; las reglas de lote y trazabilidad; la cantidad y el destino. JOTAIN Materials mantendrá cualquier alternativa 40Cr o 42CrMo4 separada hasta que la apruebe el comprador o ingeniero responsable.
Lista de verificación para la RFQ
- Función de la pieza terminada, zonas de desgaste, zonas que no deben endurecerse, fallos plausibles y temperatura de servicio
- Designación requerida CK45, C45, C45E o SAE 1045, con la norma aplicable y su edición
- Forma del producto, diámetro pedido, sección determinante del tratamiento térmico, longitud, cantidad y sobremetal de mecanizado
- Entrante en estado laminado, normalizado, recocido, templado y revenido, pelado, torneado o rectificado
- Quién es responsable del endurecimiento final y de la cualificación del proceso: proveedor, cliente o subcontratista designado
- Proceso de temple por inducción, temple a la llama, endurecimiento de toda la sección o QT, y las zonas exactas del plano a las que se aplica
- Escala de dureza, rango, preparación de la superficie, número y posición de lecturas y variación permitida.
- Definición de profundidad efectiva o total, dureza umbral, método de medición del perfil de dureza, posición de la sección y material reservado para las muestras
- Dureza del núcleo o propiedad mecánica, orientación y ubicación de la muestra, temperatura de prueba y lote cubierto.
- Banda Jominy, distancias, frecuencia, informes y autorización de cálculo, solo cuando estén definidos por el diseño
- Sobremetal de rectificado, etapa de obtención de las dimensiones finales, límites de rectitud, método de corrección y plan de control de deformaciones
- Descarburación, inspección de grietas, calidad de la superficie, método END, criterios de aceptación y reglas de retrabajo
- Análisis químico de colada, documento de inspección, resultados reales, trazabilidad de colada a pieza, marcado y conservación de registros
- Matriz de comparación de las alternativas 40Cr o 42CrMo4, ingeniero responsable, aprobación del cliente y efecto sobre el plazo de entrega y el precio
- Embalaje, conservación, destino, Incoterm, documentos de expedición y comprobación de concordancia en la inspección de recepción
Referencias
- ISO 683-1:2016 Aceros no aleados para templado y revenido
- SAE J403_202402 Composiciones químicas de aceros al carbono SAE
- GB/T 3077-2015 Aceros estructurales aleados
- ISO 683-2:2016 Aceros aleados para temple y revenido
- ISO 642:2024 Acero — Ensayo de templabilidad por temple en un extremo
- ISO 404:2013 Acero y productos de acero: requisitos técnicos generales de entrega
- Goñi et al. — Influencia de la composición del material y de la severidad del temple en la predicción numérica de tensiones residuales y dureza en cilindros templados por inducción
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