Material de grado de forja

Índice

Materiales de forja son esenciales en la industria manufacturera, ya que ofrecen una resistencia, durabilidad y precisión inigualables para diversas aplicaciones. Tanto si es nuevo en el concepto como si desea profundizar en él, esta completa guía le guiará a través de todo lo que necesita saber sobre los materiales de grado de forja, sus propiedades, aplicaciones y modelos específicos de polvo metálico.

Visión general del material de forja

Los materiales de forja son metales de alta calidad diseñados específicamente para el proceso de forja. Estos materiales se someten a una presión extrema para adoptar las formas deseadas, lo que mejora sus propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción, al impacto y a la fatiga. Entre los materiales de forja más comunes se encuentran varios aceros, aleaciones de aluminio, titanio y aleaciones a base de níquel.

Tipos y propiedades de Materiales de forja

MaterialComposiciónPropiedadesCaracterísticas
Acero al carbonoHierro, carbono (0,05%-1,5%)Alta resistencia, ductilidad, resistencia al desgasteRentable, ampliamente utilizado, fácil de forjar
Acero aleadoHierro, carbono, níquel, cromo, molibdenoMayor resistencia, dureza, tenacidad y resistencia a la corrosiónVersátil, adecuado para aplicaciones de alta tensión
Acero inoxidableHierro, carbono, cromo (mín. 10,5%), níquelResistencia a la corrosión, solidez, resistencia a la temperaturaAtractivo estético, gran durabilidad, uso en entornos corrosivos
Aleaciones de aluminioAluminio, Cobre, Magnesio, SilicioLigereza, alta relación resistencia/peso, resistencia a la corrosiónExcelente para las industrias aeroespacial y del automóvil
Aleaciones de titanioTitanio, Aluminio, VanadioFuerza excepcional, resistencia a la corrosión, baja densidadIdeal para la industria aeroespacial, implantes médicos y equipamiento deportivo de alto rendimiento.
Aleaciones de níquelNíquel, cromo, hierro, molibdenoResistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidaciónSe utiliza en entornos extremos como turbinas, reactores nucleares y plantas químicas
Acero para herramientasHierro, carbono, tungsteno, molibdeno, cromoGran dureza, resistencia al desgaste y al calorEsencial para herramientas de corte, moldes y troqueles
Aleaciones de cobreCobre, zinc (latón), estaño (bronce), níquelExcelente conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosiónSe utiliza en componentes eléctricos, aplicaciones marinas y artículos decorativos
Aleaciones de magnesioMagnesio, Aluminio, ZincExtremadamente ligero, buena relación resistencia/peso, resistencia a la corrosiónSe aplica en automoción, aeroespacial y electrónica para reducir el peso
SuperaleacionesNíquel, cromo, cobaltoResistencia excepcional, resistencia al calor, resistencia a la corrosiónCrítico para la industria aeroespacial, las turbinas de gas y los componentes mecánicos sometidos a grandes esfuerzos
material de grado de forja

Aplicaciones de Materiales de forja

IndustriaAplicaciones
AutomociónComponentes del motor, piezas de transmisión, ejes, engranajes
AeroespacialArmazones de aviones, álabes de turbinas, trenes de aterrizaje, fijaciones
ConstrucciónVigas estructurales, pernos, tuercas, barras de refuerzo
MédicoInstrumentos quirúrgicos, implantes ortopédicos, prótesis dentales
Petróleo y gasEquipos de perforación, accesorios para tuberías, bridas, válvulas
DefensaPiezas de vehículos blindados, componentes de armas, material militar
Generación de energíaComponentes de turbinas, piezas de generadores, piezas de reactores nucleares
MarinaCascos de buques, hélices, componentes de plataformas marinas
ElectrónicaDisipadores térmicos, conectores, envases de semiconductores
Bienes de consumoHerramientas de mano, utensilios de cocina, artículos deportivos

Especificaciones, tamaños, calidades y normas de los materiales de forja

MaterialEspecificacionesTallasGradosNormas
Acero al carbonoASTM A105, AISI 1020Barras: de 1/2″ a 10″ de diámetro1018, 1045, 1060ASTM, SAE, ISO
Acero aleadoASTM A182, AISI 4130Barras: de 1″ a 12″ de diámetro4140, 4340, 8620ASTM, SAE, ISO
Acero inoxidableASTM A182, AISI 304, 316Barras: de 1/4″ a 8″ de diámetro304, 316, 410ASTM, SAE, ISO
Aleaciones de aluminioASTM B221, B209, AA 6061Barras: de 1/2″ a 6″ de diámetro6061, 7075, 2024ASTM, SAE, ISO
Aleaciones de titanioASTM B348, B381, AMS 4928Barras: de 1″ a 4″ de diámetroTi-6Al-4V, Ti-3Al-2,5VASTM, SAE, ISO, AMS
Aleaciones de níquelASTM B564, B160, N06625Barras: de 1″ a 8″ de diámetroInconel 625, 718, Monel 400ASTM, SAE, ISO
Acero para herramientasASTM A681, AISI D2, O1Barras: de 1/2″ a 6″ de diámetroD2, O1, A2, S7ASTM, SAE, ISO
Aleaciones de cobreASTM B152, B505, C10100Barras: de 1/4″ a 4″ de diámetroC11000, C17200ASTM, SAE, ISO
Aleaciones de magnesioASTM B107, B94, AZ31Barras: de 1″ a 4″ de diámetroAZ31B, AZ91DASTM, SAE, ISO
SuperaleacionesASTM B637, B435, N07718Barras: de 1″ a 6″ de diámetroInconel 718, Hastelloy C276ASTM, SAE, ISO

Proveedores y precios de los materiales de forja

ProveedorMateriales ofrecidosPrecios (por kg)Ubicación
Thyssenkrupp MaterialesAcero al carbono, acero aleado, acero inoxidable$1.5 – $3.0Global
ArcelorMittalAcero al carbono, acero aleado, acero para herramientas$1.4 – $2.8Global
Boehler EdelstahlAcero para herramientas, acero inoxidable, aleaciones de níquel$3.0 – $6.0Europa, América del Norte
ATI MetalesAleaciones de titanio, aleaciones de níquel, acero inoxidable$6.5 – $12.0Global
AlcoaAleaciones de aluminio, aleaciones de níquel$2.5 – $5.5Global
Tecnología CarpenterSuperaleaciones, aleaciones de titanio, acero inoxidable$7.0 – $15.0Global
Corporación MaterionAleaciones de cobre, aleaciones especiales$4.0 – $8.0Global
H.C. StarckAleaciones de níquel, aleaciones de titanio, superaleaciones$8.0 – $18.0Global
Materiales SandvikAcero inoxidable, acero aleado, acero para herramientas$2.0 – $4.5Global
Precision Castparts CorpSuperaleaciones, aleaciones de titanio, aleaciones de níquel$8.5 – $20.0Norteamérica, Europa

Pros y contras de Materiales de forja

MaterialVentajasDesventajas
Acero al carbonoAlta resistencia, rentable, fácil de forjarMenor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable
Acero aleadoPropiedades mecánicas mejoradas, versátilMayor coste que el acero al carbono
Acero inoxidableExcelente resistencia a la corrosión, atractivo estéticoCoste más elevado, dificultad de forjado debido al elevado índice de endurecimiento por deformación
Aleaciones de aluminioLigereza, buena relación resistencia/peso, resistencia a la corrosiónMenor resistencia que el acero, mayor coste
Aleaciones de titanioResistencia excepcional, resistencia a la corrosión, biocompatibilidadCoste muy elevado, difícil de falsificar
Aleaciones de níquelResistencia a altas temperaturas, excelente resistencia a la corrosiónCoste muy elevado, dificultad de forja
Acero para herramientasGran dureza, resistencia al desgaste y al calorCoste elevado, dificultad de mecanizado y forjado
Aleaciones de cobreExcelente conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosiónMenor resistencia, mayor coste que los aceros comunes
Aleaciones de magnesioExtremadamente ligero, buena relación resistencia/peso, resistencia a la corrosiónMenor resistencia, problemas de inflamabilidad durante el mecanizado
Superaleaciones Propiedades mecánicas excepcionales a altas temperaturasCoste extremadamente elevado, muy difícil de falsificar

Modelos específicos de polvo metálico para materiales de grado de forja

  1. Polvo de acero al carbono AISI 1018
  • Composición: Hierro, Carbono (0.18%)
  • Propiedades: Buena maquinabilidad, alta resistencia, ductilidad
  • Aplicaciones: Piezas de automóvil, engranajes, ejes
  1. Polvo de acero aleado AISI 4140
  • Composición: Hierro, Carbono, Cromo, Molibdeno
  • Propiedades: Alta resistencia, tenacidad, buena resistencia a la fatiga
  • Aplicaciones: Componentes aeronáuticos, herramientas de fondo de pozo, engranajes
  1. Polvo de acero inoxidable 316L
  • Composición: Hierro, Cromo (16-18%), Níquel (10-14%), Molibdeno (2-3%)
  • Propiedades: Resistencia superior a la corrosión, alta resistencia
  • Aplicaciones: Implantes médicos, equipos marinos, equipos de procesamiento químico
  1. Polvo de aleación de aluminio 6061
  • Composición: Aluminio, Magnesio (0,8-1,2%), Silicio (0,4-0,8%)
  • Propiedades: Buenas propiedades mecánicas, excelente resistencia a la corrosión
  • Aplicaciones: Componentes aeroespaciales, piezas de automoción, aplicaciones estructurales
  1. Aleación de titanio en polvo Ti-6Al-4V
  • Composición: Titanio, Aluminio (6%), Vanadio (4%)
  • Propiedades: Alta resistencia, ligereza y resistencia a la corrosión
  • Aplicaciones: Piezas aeroespaciales, implantes médicos, componentes de automoción de alto rendimiento
  1. Polvo de aleación de níquel Inconel 718
  • Composición: Níquel, Cromo, Hierro, Molibdeno
  • Propiedades: Resistencia a altas temperaturas y a la corrosión
  • Aplicaciones: Álabes de turbina, reactores nucleares, componentes de la industria petrolera y del gas
  1. Polvo de acero para herramientas AISI D2
  • Composición: Hierro, Carbono, Cromo, Vanadio
  • Propiedades: Alta resistencia al desgaste, tenacidad y resistencia al calor
  • Aplicaciones: Herramientas de corte, troqueles, moldes
  1. Aleación de cobre en polvo C11000
  • Composición: Cobre (99.99%)
  • Propiedades: Excelente conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión
  • Aplicaciones: Conectores eléctricos, intercambiadores de calor, componentes marinos
  1. Aleación de magnesio en polvo AZ31B
  • Composición: Magnesio, Aluminio, Zinc
  • Propiedades: Ligereza, buena relación resistencia/peso, resistencia a la corrosión
  • Aplicaciones: Piezas de automóvil, componentes aeroespaciales, carcasas electrónicas
  1. Polvo de superaleación Hastelloy X
    • Composición: Níquel, Cromo, Hierro, Molibdeno
    • Propiedades: Resistencia a altas temperaturas y a la oxidación
    • Aplicaciones: Componentes de turbinas de gas, piezas de hornos industriales, equipos de procesamiento químico
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Comparación de ventajas y limitaciones de Materiales de forja

MaterialVentajasLimitaciones
Acero al carbonoAsequible, ampliamente disponible, alta resistenciaPropenso a oxidarse sin revestimiento ni tratamiento, menor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable
Acero aleadoMejores propiedades mecánicas que el acero al carbono, adecuado para aplicaciones de alta tensiónMayor coste que el acero al carbono, puede requerir tratamiento térmico para obtener propiedades óptimas
Acero inoxidableExcelente resistencia a la corrosión, duradero y estéticamente agradableMás caro, difícil de trabajar debido a sus propiedades de endurecimiento por deformación
Aleaciones de aluminioLigero, buena resistencia a la corrosión, fácil de mecanizarMenor resistencia que el acero, más caro
Aleaciones de titanioExtremadamente fuerte, ligero, excelente resistencia a la corrosión, biocompatibleMuy caro, difícil de forjar y mecanizar
Aleaciones de níquelExcepcional rendimiento a altas temperaturas, excelente resistencia a la corrosiónExtremadamente caro, difícil de trabajar
Acero para herramientasGran dureza y resistencia al desgaste, esencial para la fabricación de herramientasAlto coste, puede ser frágil, difícil de mecanizar
Aleaciones de cobreExcelente conductividad eléctrica y térmica, buena resistencia a la corrosiónNo tan resistente como otros materiales de forja, más caro
Aleaciones de magnesioExtremadamente ligero, buenas propiedades mecánicasMenor resistencia, más difícil de manipular por problemas de inflamabilidad durante el mecanizado
SuperaleacionesExcelente rendimiento en condiciones extremas, alta temperatura y resistencia a la corrosiónCoste muy elevado, muy difícil de forjar y mecanizar
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Preguntas frecuentes

PreguntaRespuesta
¿Qué son los materiales de forja?Los materiales de forja son metales de alta calidad diseñados específicamente para el proceso de forja, que proporcionan propiedades mecánicas mejoradas.
¿Por qué es popular el acero al carbono en forja?El acero al carbono es popular por su alta resistencia, rentabilidad y facilidad de forja.
¿Qué hace que las aleaciones de titanio sean adecuadas para la industria aeroespacial?Las aleaciones de titanio ofrecen una fuerza, ligereza y resistencia a la corrosión excepcionales, lo que las hace ideales para aplicaciones aeroespaciales.
¿Son las aleaciones de aluminio mejores que el acero para las piezas de automóvil?Las aleaciones de aluminio son mejores en términos de reducción de peso y resistencia a la corrosión, pero el acero proporciona mayor resistencia.
¿Cómo se utilizan las superaleaciones en entornos extremos?Las superaleaciones están diseñadas para mantener una gran solidez y resistencia a la corrosión a temperaturas muy elevadas, lo que las hace adecuadas para turbinas y reactores.
¿Se puede forjar fácilmente el acero inoxidable?El acero inoxidable puede resultar difícil de forjar debido a sus propiedades de endurecimiento por deformación, pero ofrece una resistencia a la corrosión y una solidez excelentes.
¿Cuáles son las principales ventajas del acero aleado?El acero aleado proporciona mayor resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste y la corrosión, por lo que es adecuado para aplicaciones exigentes.
¿Cómo se utiliza el polvo de aleación de cobre en electrónica?El polvo de aleación de cobre se utiliza en electrónica por su excelente conductividad eléctrica y térmica, esencial para conectores e intercambiadores de calor.
¿Por qué se utilizan aleaciones de magnesio en la industria aeroespacial?Las aleaciones de magnesio son extremadamente ligeras, lo que supone un importante ahorro de peso, algo crucial en las aplicaciones aeroespaciales.
¿Cuáles son las implicaciones económicas del uso de superaleaciones?Las superaleaciones son muy caras debido a su compleja composición y a sus propiedades superiores, pero son esenciales para aplicaciones de alto rendimiento en condiciones extremas.

Conclusión

Los materiales de forja desempeñan un papel fundamental en la fabricación moderna, ya que ofrecen una resistencia, durabilidad y rendimiento inigualables para una amplia gama de aplicaciones. Desde la industria automovilística y aeroespacial hasta los campos médico y electrónico, estos materiales son esenciales para producir componentes fiables y de alta calidad. Al conocer las propiedades, ventajas y limitaciones específicas de los distintos materiales de forja, los fabricantes pueden tomar decisiones con conocimiento de causa para optimizar sus procesos de producción y obtener los mejores resultados.

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