Acero F-114 (C45 / 1.0503)
El acero F-114 (C45 según EN 10083-2, designación numérica 1.0503) es un acero al carbono no aleado de temple y revenido con un 0,45 % de carbono nominal. Es el acero de construcción mecánica más utilizado en los talleres españoles para ejes, bulones y componentes de exigencia media, con buena maquinabilidad y aptitud al temple superficial.
Resumen
El acero F-114 es la designación tradicional española (UNE 36011) de un acero al carbono no aleado con un contenido nominal de carbono del 0,45 %. En la normativa europea vigente corresponde al C45 (variante de calidad C45E con fósforo y azufre más limitados), recogido en la norma UNE-EN 10083-2 con la designación numérica 1.0503 (C45E: 1.1191). En Estados Unidos su equivalente directo es el AISI/SAE 1045.
Se trata, con diferencia, del acero de construcción mecánica más pedido en los talleres de mecanizado españoles: combina un precio contenido, buena maquinabilidad, resistencia media (580-850 MPa según estado de tratamiento) y la posibilidad de templarse superficialmente por inducción o por láser para endurecer zonas concretas como gorrones, levas o caminos de rodadura.
Tabla de equivalencias internacionales
| Sistema | Designación |
|---|---|
| UNE 36011 (España, histórica) | F-114 / F-1140 |
| UNE-EN 10083-2 (simbólica) | C45 / C45E |
| UNE-EN 10083-2 (numérica) | 1.0503 / 1.1191 |
| AISI / SAE (EE. UU.) | 1045 |
| DIN (Alemania, histórica) | C45 / Ck45 |
| AFNOR (Francia, histórica) | XC48 |
| BS (Reino Unido, histórica) | 080M46 |
| JIS (Japón) | S45C |
| GOST (Rusia) | 45 |
La búsqueda de estas equivalencias es una de las consultas más habituales en oficina técnica, ya que los planos antiguos españoles siguen citando F-114 mientras los certificados de material actuales llegan como C45 o 1.0503.
Composición
La composición química del C45 está definida en la norma UNE-EN 10083-2. La variante C45E (1.1191, antigua Ck45) limita más el fósforo y el azufre y es la indicada cuando la pieza va a someterse a temple, ya que reduce el riesgo de grietas y mejora la homogeneidad de la dureza.
| Elemento (% en masa) | C45 (1.0503) | C45E (1.1191) |
|---|---|---|
| Carbono (C) | 0,42 – 0,50 | 0,42 – 0,50 |
| Silicio (Si) | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 |
| Manganeso (Mn) | 0,50 – 0,80 | 0,50 – 0,80 |
| Fósforo (P) | ≤ 0,045 | ≤ 0,030 |
| Azufre (S) | ≤ 0,045 | ≤ 0,035 |
| Cromo (Cr) | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 |
| Molibdeno (Mo) | ≤ 0,10 | ≤ 0,10 |
| Níquel (Ni) | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 |
| Cr + Mo + Ni | ≤ 0,63 | ≤ 0,63 |
El carbono en torno al 0,45 % sitúa a este acero en la zona media de los aceros al carbono: suficiente para alcanzar durezas superficiales de temple útiles (por encima de 54 HRC por inducción), pero sin la fragilidad ni los problemas de soldabilidad de los aceros de mayor contenido como el F-115 (C55). La ausencia de elementos de aleación significativos limita su templabilidad en sección: en diámetros grandes el temple solo endurece la periferia, motivo por el que para ejes muy cargados de gran diámetro se prefiere el 42CrMo4 (F-1252).
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas del C45 dependen del estado de tratamiento térmico y del diámetro de la barra (efecto masa). Valores según UNE-EN 10083-2:
| Propiedad | Normalizado (+N), d ≤ 16 mm | Templado y revenido (+QT), d ≤ 16 mm | +QT, 16 < d ≤ 40 mm |
|---|---|---|---|
| Límite elástico Re (MPa) | ≥ 340 | ≥ 490 | ≥ 430 |
| Resistencia Rm (MPa) | ≥ 620 | 700 – 850 | 650 – 800 |
| Alargamiento A (%) | ≥ 14 | ≥ 14 | ≥ 16 |
| Dureza orientativa | 170 – 210 HB | 200 – 250 HB | 190 – 240 HB |
Otras propiedades físicas de referencia:
- Densidad: 7,85 g/cm³.
- Módulo elástico: ~210 GPa.
- Conductividad térmica: ~48 W/(m·K), muy superior a la de los aceros inoxidables austeníticos, lo que favorece la evacuación del calor de corte.
- Temple superficial: por inducción o láser alcanza 54 – 58 HRC en capa, manteniendo un núcleo tenaz.
El estado de suministro habitual en barra calibrada es +C (estirado en frío) o +N (normalizado). Para piezas con requisitos de fatiga se recomienda partir de material +QT y verificar el certificado de colada EN 10204 tipo 3.1.
Maquinabilidad
El C45 es un acero de referencia en el taller precisamente por su comportamiento equilibrado al arranque de viruta. Su índice de maquinabilidad ronda el 60 – 65 % tomando como base 100 el acero de fácil mecanización AISI 1212. Forma viruta continua y controlable, no presenta endurecimiento por deformación significativo y admite buenos acabados superficiales, especialmente en estado normalizado o templado y revenido; en estado recocido blando tiende a dar viruta pastosa y peor Ra.
Parámetros de corte orientativos (estado normalizado, ~190 HB):
| Operación | Herramienta | Vc (m/min) | Avance |
|---|---|---|---|
| Torneado desbaste | Metal duro recubierto (P25-P35) | 180 – 250 | 0,25 – 0,40 mm/rev |
| Torneado acabado | Metal duro (P10-P20) | 250 – 320 | 0,08 – 0,20 mm/rev |
| Fresado | Metal duro (P25) | 140 – 220 | 0,08 – 0,15 mm/diente |
| Taladrado | Broca HSS-Co | 25 – 35 | 0,15 – 0,30 mm/rev |
| Taladrado | Broca metal duro | 80 – 120 | 0,15 – 0,30 mm/rev |
En estado templado y revenido (hasta 250 HB) conviene reducir la velocidad de corte un 15 – 25 %. El roscado, moleteado y escariado no presentan dificultades particulares. Es habitual mecanizarlo con taladrina convencional, aunque el torneado en seco con plaquita recubierta es viable en producción.
Aplicaciones
El F-114/C45 es el material por defecto para componentes de máquina de solicitación media:
- Ejes y árboles de transmisión de reductores, bombas, ventiladores y maquinaria agrícola, frecuentemente con chaveteros y nervados.
- Bulones, pasadores y pernos de articulación, con temple superficial en las zonas de roce.
- Engranajes y piñones poco cargados, cremalleras y coronas donde no se justifica un acero de cementación como el 18CrNiMo7-6.
- Husillos, columnas y guías de utillaje y máquina especial.
- Cigüeñales y bielas de motores pequeños y compresores.
- Placas y elementos de moldes y troqueles sin requisitos de dureza pasante.
- Piezas de recambio en mantenimiento industrial: su disponibilidad inmediata en barra calibrada y placa lo convierte en la primera opción de los talleres de series cortas.
En sectores como el naval o el eólico aparece en componentes auxiliares y elementos de unión, mientras que para ejes principales muy solicitados se escala a aceros aleados de temple y revenido (42CrMo4, 34CrNiMo6). Cuando la pieza requiere resistencia a la corrosión se sustituye por aceros inoxidables como el AISI 316.
Normativa
Las normas de referencia para el F-114/C45 son:
- UNE-EN 10083-2: aceros para temple y revenido; aceros de calidad no aleados. Es la norma vigente que define composición, propiedades por estado (+N, +QT) y diámetros límite del C45/C45E.
- UNE 36011: antigua clasificación española de aceros al carbono donde nació la designación F-114 (también citada como F-1140). Aunque está retirada, sigue siendo la nomenclatura dominante en planos y pedidos en España.
- EN 10277: condiciones técnicas de suministro de productos calibrados (barra estirada, pelada o rectificada), habitual para ejes.
- ASTM A29 / SAE J403: especificaciones estadounidenses bajo las que se suministra el grado 1045 equivalente.
- EN 10204: tipos de documentos de inspección; para aplicaciones con responsabilidad se solicita certificado 3.1 con análisis de colada y ensayos mecánicos.
A efectos de intercambiabilidad, C45, C45E, 1.0503, 1.1191, AISI 1045 y S45C se consideran equivalentes funcionales, con matices en los límites de P y S y en los ensayos exigidos por cada norma. En compras internacionales conviene especificar siempre la norma y el estado de tratamiento (por ejemplo, «C45E +QT según EN 10083-2») y no solo la designación histórica F-114.
Preguntas frecuentes
¿El acero F-114 y el C45 son el mismo material?
Sí. F-114 es la designación de la antigua norma española UNE 36011 y C45 (numérica 1.0503) la de la norma europea vigente EN 10083-2. Describen el mismo acero al carbono con 0,45 % C nominal. El equivalente americano es el AISI 1045 y el japonés el S45C. La variante C45E (1.1191) limita más el fósforo y el azufre.
¿Qué dureza puede alcanzar el acero F-114 con temple?
Templado y revenido en sección completa alcanza típicamente 200-250 HB (unos 700-850 MPa de resistencia en diámetros pequeños). Mediante temple superficial por inducción o láser, la capa exterior llega a 54-58 HRC manteniendo el núcleo tenaz, lo que lo hace idóneo para gorrones, levas y zonas de rodadura.
¿Es soldable el acero F-114/C45?
Es soldable con precauciones. Su 0,45 % de carbono da un carbono equivalente alto, por lo que se recomienda precalentamiento a 150-250 °C, aporte adecuado y enfriamiento lento para evitar fisuración por temple en la zona afectada térmicamente. Para construcciones soldadas exigentes suele preferirse un S355 u otro acero de menor carbono.
¿Qué velocidad de corte se usa para tornear F-114?
Con plaquita de metal duro recubierto, en estado normalizado (~190 HB), se trabaja a 180-250 m/min en desbaste y 250-320 m/min en acabado, con avances de 0,1-0,4 mm/rev según operación. En estado templado y revenido conviene reducir la velocidad un 15-25 %. Con herramienta HSS la referencia baja a 25-40 m/min.
¿Cuándo elegir 42CrMo4 (F-1252) en lugar de F-114?
Cuando la pieza es de gran diámetro y necesita propiedades homogéneas hasta el núcleo, o cuando trabaja a fatiga con cargas elevadas. El F-114, al no estar aleado, tiene poca templabilidad: en secciones gruesas solo endurece la periferia. El 42CrMo4 ofrece mayor resistencia (hasta 1.100 MPa) y mejor respuesta al temple en masa, a mayor coste.