El SAE 8620 es un acero aleado de cementación al níquel-cromo-molibdeno con 0,18–0,23 % de carbono. Está diseñado para piezas que exigen superficie dura y núcleo tenaz: cementado y templado alcanza 58–62 HRC en la superficie con un núcleo de 30–40 HRC. Es el acero estándar para piñones, coronas, ejes estriados y pines en transmisión de potencia.
Como criterio rápido de selección: use 8620 cuando la pieza combina desgaste superficial con cargas de impacto (engranajes, estrías, pines de cadena); use 4140 cuando necesita resistencia uniforme en toda la sección, con dureza media típica de 28–32 HRC en estado bonificado; y use 1045 cuando el requisito mecánico es moderado y el costo del material pesa más. Esta guía presenta la composición normalizada, las propiedades mecánicas con fuente, los tratamientos térmicos y la comparación directa entre los tres grados.
La composición del 8620 está definida por SAE J404 y recogida en las especificaciones de barra ASTM A29/A29M-23 y ASTM A322. Es la serie 86xx: níquel, cromo y molibdeno en contenidos bajos y complementarios.
| Elemento | Rango (% en peso) | Función en la aleación |
|---|---|---|
| Carbono (C) | 0,18 – 0,23 | Bajo a propósito: mantiene el núcleo tenaz y deja que la dureza superficial la aporte la cementación |
| Manganeso (Mn) | 0,70 – 0,90 | Aumenta la templabilidad y fija el azufre |
| Silicio (Si) | 0,15 – 0,35 | Desoxidante del proceso de aceración |
| Cromo (Cr) | 0,40 – 0,60 | Templabilidad y resistencia al desgaste de la capa cementada |
| Níquel (Ni) | 0,40 – 0,70 | Tenacidad del núcleo, en especial a baja temperatura |
| Molibdeno (Mo) | 0,15 – 0,25 | Templabilidad y resistencia a la fragilidad de revenido |
| Fósforo (P) | máx. 0,035 | Impureza controlada |
| Azufre (S) | máx. 0,040 | Impureza controlada |
La designación se lee así: 86 identifica la familia níquel-cromo-molibdeno y 20 el carbono medio nominal (0,20 %). Su designación UNS es G86200.
Un acero de cementación (case hardening steel) es un acero de bajo carbono al que se le enriquece la superficie con carbono a alta temperatura para poder templarla. Con 0,18–0,23 % de carbono, el 8620 no puede endurecerse de forma apreciable por temple directo; en el horno de cementación la superficie absorbe carbono hasta cerca de 0,8–1,0 % en una capa controlada, y tras el temple esa capa se transforma en martensita de alta dureza mientras el núcleo, que conserva su carbono original, permanece tenaz.
El resultado es un compuesto mecánico difícil de lograr de otra forma: superficie de 58–62 HRC que resiste el desgaste y la fatiga de contacto (picadura en flancos de dientes), sobre un núcleo de 30–40 HRC que absorbe impactos y flexión sin fracturar. La profundidad de capa eficaz se especifica según la pieza; en engranajes de transmisión de potencia el rango habitual es 0,75–2,0 mm (0,030–0,080 in).
Valores de referencia del ASM Handbook para barra redonda de 13–25 mm (½–1 in), en los dos estados de suministro habituales:
| Propiedad | Normalizado (915 °C / 1675 °F) | Recocido (870 °C / 1600 °F) |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 635 MPa (92 ksi) | 536 MPa (78 ksi) |
| Límite elástico | 360 MPa (52 ksi) | 385 MPa (56 ksi) |
| Alargamiento en 50 mm | 26 % | 31 % |
| Reducción de área | 60 % | 62 % |
| Dureza Brinell | 183 HB | 149 HB |
| Impacto Izod | 98 J (72 ft·lb) | — |
Datos generales: densidad 7,85 g/cm³ y módulo de elasticidad 205 GPa (29 700 ksi), típicos de los aceros al carbono y de baja aleación. La barra comercial se suministra normalmente en estado laminado en caliente, normalizado o calibrado en frío; la barra de acero 8620 de TECTUL se despacha con certificado de composición de colada.
La cementación gaseosa se realiza a 900–925 °C (1650–1700 °F) con potencial de carbono cercano a 0,9 %; el tiempo de horno define la profundidad de capa. Sigue el temple en aceite —directo desde el horno o tras reenfriamiento— y un revenido de baja temperatura, típicamente 150–200 °C (300–390 °F), que alivia tensiones de la martensita sin sacrificar la dureza superficial de 58–62 HRC. Existen variantes por sales y por plasma; la secuencia dureza superficie/núcleo es la misma.
Es posible templar el 8620 sin cementar, pero con 0,20 % de carbono nominal la dureza obtenida queda en el orden del núcleo cementado (30–40 HRC según sección y medio de temple). Se usa cuando se busca un escalón de resistencia sobre el estado normalizado sin requisito de desgaste superficial; si la pieza necesita más de 40 HRC en toda la sección, el grado correcto es un acero de temple directo como el 4140 o el 4340, no el 8620.
El 8620 admite nitrurado gaseoso a 500–565 °C (930–1050 °F) sobre piezas previamente bonificadas. Al no haber temple posterior, la distorsión es mínima, lo que conviene en piezas ya rectificadas; a cambio, la capa es mucho más delgada que la cementada (décimas de milímetro) y el 8620 alcanza durezas de capa menores que los aceros de nitruración con aluminio o los grados con más cromo. Es la opción cuando la geometría no tolera la deformación del temple.
Los flancos de un diente de engranaje soportan tensiones de contacto hertzianas que fatigan la superficie (picadura), mientras la raíz del diente soporta flexión alternada e impactos de arranque. Ningún acero de dureza uniforme optimiza ambas cosas a la vez; el 8620 cementado sí: capa de 58–62 HRC contra la picadura y núcleo tenaz contra la rotura de raíz. Por eso es el material de referencia para:
Los tres son los grados de barra de maquinaria más pedidos y no compiten entre sí: resuelven problemas distintos. Para la decisión entre familias de acero (al carbono, aleado, inoxidable) puede complementar con la guía acero al carbono vs inoxidable.
| Criterio | SAE 8620 | SAE 4140 | SAE 1045 |
|---|---|---|---|
| Carbono | 0,18 – 0,23 % | 0,38 – 0,43 % | 0,43 – 0,50 % |
| Aleantes principales | Ni 0,40–0,70 %, Cr 0,40–0,60 %, Mo 0,15–0,25 % | Cr 0,80–1,10 %, Mo 0,15–0,25 % | Solo Mn 0,60–0,90 % (acero al carbono) |
| Tratamiento típico | Cementado + temple + revenido | Bonificado (temple + revenido) | Normalizado; temple superficial por inducción o llama |
| Dureza de trabajo | 58–62 HRC superficie / 30–40 HRC núcleo | 28–32 HRC uniforme (suministro bonificado comercial) | Normalizado ≈ 170–190 HB; hasta 54–60 HRC superficial por inducción |
| Fortaleza | Desgaste superficial + tenacidad al impacto | Resistencia uniforme en secciones medias | Costo bajo con resistencia media |
| Pieza típica | Piñón, corona, eje estriado, pin | Eje de transmisión, espárrago, vástago, portamoldes | Eje simple, cuña, pasador, base de maquinado |
Regla práctica: si la falla esperada es desgaste o picadura superficial con impacto, 8620 cementado; si es flexión o torsión en toda la sección, 4140 bonificado (o 4340 para secciones grandes, por su mayor templabilidad con Ni 1,65–2,00 %); si la solicitación es moderada, 1045.
La calificación de maquinabilidad del 8620 laminado en caliente o calibrado es de 65 % tomando el acero AISI 1212 como base 100 % (ASM Handbook). En la práctica el flujo de fabricación correcto es: mecanizar en estado blando (recocido o normalizado, 149–183 HB), cementar y templar después, y terminar con rectificado las superficies de precisión, porque a 58–62 HRC solo se trabaja con abrasivos o herramientas CBN. Conviene dejar sobremedida de rectificado que absorba la distorsión del temple.
Sí, pero la dureza resultante es limitada: con 0,18–0,23 % de carbono, el temple y revenido directo deja la pieza en el orden de 30–40 HRC según la sección. La dureza de 58–62 HRC solo se logra enriqueciendo la superficie con carbono mediante cementación previa al temple.
Las equivalencias de uso común son UNS G86200, el europeo 21NiCrMo2 (número de material 1.6523, DIN/EN) y el japonés JIS SNCM220. En barra aeronáutica corresponde a AMS 6274. Son grados intercambiables en la mayoría de aplicaciones de cementación, verificando siempre el certificado de composición.
Sí en estado recocido o normalizado: su carbono de 0,18–0,23 % da un carbono equivalente moderado que se suelda con precauciones estándar (precalentamiento según espesor y aporte de bajo hidrógeno). No se debe soldar sobre una zona ya cementada y templada: la capa de alto carbono fisura en la zona afectada por el calor.
La H indica templabilidad garantizada: el 8620H se compra contra la banda de templabilidad Jominy definida en SAE J1268, con límites de dureza a distancias normalizadas del extremo templado. Se especifica cuando el tratamiento térmico exige respuesta reproducible de colada a colada, típico en producción seriada de engranajes.
Para engranajes, estrías y pines especifique barra de acero 8620 indicando: diámetro con sobremedida de maquinado y rectificado, estado de suministro (normalizado o calibrado), y —si el tratamiento es crítico— grado 8620H con certificado Jominy. Si su pieza no requiere capa dura, compare precio y plazo con 4140 y 1045. El equipo técnico de TECTUL puede ayudarle a definir grado, estado y medidas con el plano de su pieza.
