DIN 1652-3 Grado 16MnCrS5: Estirado en Frío, Torneado y Recocido Suave para Engranajes, Ejes y Dirección

El acero 16MnCrS5 (DIN 1652-3, N.º 1.7139) se suministra en una condición de acabado superior: estirado en frío (+C), torneado (pelado) y recocido suave (+A). Esta combinación garantiza:

• Tolerancias dimensionales de precisión (h8–h9 tras torneado)
• Superficie libre de descarburación y defectos de laminación (Ra ≤ 0,8–1,6 µm)
• Estructura perlítica esferoidizada homogénea (dureza controlada ~207 HBW)
• Máxima maquinabilidad para series de producción automatizada

Aplicaciones objetivo

Piezas de alta exigencia dimensional y superficial en automoción y maquinaria:

• Ejes de transmisión de precisión (Ø 20–50 mm, longitud > 500 mm)
• Piñones de dirección con tolerancia IT6–IT7 en diámetros funcionales
• Engranajes de cambio para cajas de velocidades robotizadas
• Componentes hidráulicos (vástagos, casquillos roscados)

Rango de servicio: -25 °C a temperatura ambiente. Sección óptima para cementación posterior: hasta 50 mm.

Composición química (% masa)

Elemento	Rango
C	0,14 – 0,19
Cr	0,80 – 1,10
Mn	1,00 – 1,30
Si	≤ 0,40
P	≤ 0,040
S	0,020 – 0,035

Propiedades mecánicas (estado +C + torneado + A)

Propiedad	Temperatura	Valor
Módulo de elasticidad (E)	-100 °C	217 GPa
	20 °C	212 GPa
	100 °C	207 GPa
	200 °C	199 GPa
	300 °C	192 GPa
	400 °C	184 GPa
	500 °C	175 GPa
	600 °C	164 GPa
Dureza Brinell (HBW)	20 °C	207 HBW
Coeficiente de Poisson	20 °C	0,28
	25 °C	0,26 – 0,29

La dureza de 207 HBW (rango típico 195–220 HBW) es ideal para torneado/ fresado de alta velocidad con plaquetas cerámicas o CBN, y permite roscado/ranurado sin rotura de herramienta.

Propiedades físicas, térmicas y eléctricas

Densidad: 7,85 g/cm³ (20 °C)

Conductividad térmica, difusividad y calor específico

T (°C)	λ (W/m·K)	a (mm²/s)	cp (J/kg·K)
-100	–	–	423
20	45,9	12,7	461
100	46,4	12,0	479
200	45,6	11,0	499
300	43,5	9,9	517
400	40,9	8,7	536
500	38,2	7,3	558
600	35,5	6,0	587

Expansión térmica media (10⁻⁶/K)

Rango (°C)	α
-100 a 20	10,5
20 a 100	11,5
20 a 200	12,1
20 a 300	12,7
20 a 400	13,2
20 a 500	13,6
20 a 600	14,0

Temperaturas críticas

• Servicio prolongado: -25 °C a 0 °C
• Fusión: 1382 – 1529 °C

Resistividad eléctrica (10⁻⁷ Ω·m)

T (°C)	ρ
20	2,27
100	2,76
200	3,46
300	4,31
400	5,32
500	6,48
600	7,81

Proceso de fabricación del suministro

1. Laminado en caliente → barra redonda
2. Estirado en frío (+C) → mejora Rm, tolerancia, superficie
3. Torneado / Pelado → elimina capa descarburada, corrige ovalidad, alcanza h8/h9
4. Recocido de esferoidización suave (+A): 780–820 °C / enfriamiento controlado → estructura G + Fe₃C globular, 207 HBW
5. Enderezado final + control dimensional 100 %

Ciclo de cementación recomendado

1. Cementación: 900–930 °C, C-potencial 0,9–1,1 %. Profundidad típica: 0,8–1,2 mm (4–8 h).
2. Temple directo: 780–820 °C / aceite (o polímero para Ø > 35 mm).
3. Revenido: 150–180 °C / 2 h.

Resultado: Capa 58–63 HRC, Núcleo 350–450 HV, Tenacidad ≥ 12 J (ISO-V, -20 °C). Distorsión mínima gracias a tensiones residuales bajas del recocido previo.

Maquinabilidad en condición +C + torneado + A

Grupo ISO P2. Mejor maquinabilidad de la serie 16MnCr5 gracias a:

• Estructura perlítica esferoidizada (baja dureza, viruta quebradiza)
• Azufre 0,02–0,035 % (inclusiones MnS rompeviruta)
• Superficie torneada sin piel de laminación ni descarburación

Velocidades de corte recomendadas (plaqueta CVD multicapa):

• Torneado bruto: v_c = 200–250 m/min, f = 0,35–0,5 mm/rev
• Torneado acabado: v_c = 250–320 m/min, f = 0,1–0,15 mm/rev
• Roscado: v_c = 100–140 m/min
• Fresado de engranajes (hobbing): v_c = 180–220 m/min

Ventajas económicas

• Elimina operación de recocido en planta del cliente
• Reduce tiempo de mecanizado 20–30 % vs. barra laminada + recocido
• Menor desgaste de herramienta → menor coste por pieza
• Precisión dimensional reduce rectificado posterior

Soldabilidad

CET ≈ 0,35 %. Precalentamiento 150–200 °C. Consumibles bajo H. Post-calentamiento 250 °C / 2 h. No soldar tras cementación final.

Normativas

Norma	Designación	N.º Material
DIN EN 10084	16MnCrS5	1.7139
DIN 1652-3	16MnCrS5	1.7139
ISO 683-3	16MnCrS5	–