Acero 4140: ¿Qué es, cómo se usa y qué propiedades tiene?

Tubos de acero 4041 en almacén
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El acero 4140 se distingue como un material versátil y ampliamente utilizado en múltiples industrias, gracias a sus particularidades excepcionales, entre las que sobresalen la fortaleza y durabilidad. En este artículo, te explicaremos en profundidad qué es, cómo se usa y las propiedades que lo convierten en una elección valiosa en la industria de la construcción.

¿Qué es el acero 4140? 

Se trata de un acero de aleación de medio carbono que incorpora cromo, molibdeno y otros elementos en su composición. Este producto, también conocido como AISI / SAE 4140, sobresale por una notoria solidez al impacto, fatiga y abrasión, así como por la dureza y habilidad para ser templado.

Además, el metal se endurece por medio de tratamiento térmico, es altamente versátil y se adapta de manera efectiva a situaciones de fatiga y torsión en secciones tanto pequeñas como medianas. La composición química de los aceros 4140 es la siguiente:

  • Carbono: 0,38-0,43 %
  • Cromo: 0,80-1,10 %
  • Molibdeno: 0,15-0,25 %
  • Manganeso: 0,75-1,00 %
  • Silicio: 0,15-0,35 %
  • Azufre: 0,04 % 
Piezas de 4041 acero

¿Qué significa 4140 en acero? 

El número 4140 corresponde a su clasificación según los estándares de la Sociedad Americana del Hierro y del Acero (AISI/SAE). Dicha designación consta de cuatro dígitos que se dividen en dos partes: los primeros representan los elementos fundamentales de la aleación, en este caso, “41” corresponde al molibdeno (Mo). Por otro lado, el “40” indica los centésimos porcentuales de contenido de carbono (C) presente en el material.

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Acero 4140 propiedades 

Asimismo, el acero 4140 es conocido por sus diversas propiedades mecánicas distintivas que lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones. No obstante, es importante subrayar que estas cualidades pueden variar según el tipo de proceso y acabado. A continuación, te proporcionamos una tabla con algunas de las más relevantes:

Tipo de proceso y acabado Resistencia a la tracción Límite de fluencia Alarga/ en 2” (%) Reducción de área (%) Dureza (HB) Relación de maquinabilidad 1212.FF = 100 %
MPa PSI MPa PSI
Caliente y maquinado 614 89000 427 62000 26 57 187 70
Estirado en frío 703 102000 620 90000 18 50 223
Templado y revenido 1172 1172 1096 159000 16 50 341

Además, existen una serie de especificaciones adicionales que es relevante conocer si se planea usar en proyectos futuros. Enseguida, detallaremos estas consideraciones:

  • La maquinabilidad se califica aproximadamente en un 66 %, tomando como referencia el 1212, que se considera un 100 %. Esto indica que es relativamente fácil de mecanizar.
  • Cuando se sueldan piezas de acero 4140, es necesario precalentarlas antes del proceso. Posteriormente, el metal debe someterse a un tratamiento de revelado de esfuerzos para eliminar tensiones residuales y evitar la fragilización. 

Asimismo, puede someterse a distintos tratamientos térmicos, los cuales afectarán directamente al acero 4140 propiedades. Los métodos incluyen: forja, recocido, normalizado, templado y revenido. Ahora, te presentamos una breve descripción de cada uno:

  • Forja: puede someterse a temperaturas entre 1100 °C y 1200 °C, seguido de un enfriamiento lento.
  • Recocido: la ejecución se efectúa a temperaturas entre 800 °C y 845 °C, seguido de un enfriamiento en horno.
  • Normalizado: se puede normalizar a temperaturas entre 870 °C y 925 °C, con enfriamiento en aire.
  • Templado: el proceso se lleva a cabo a temperaturas entre 825 °C y 880 °C, continuo de un enfriamiento en aceite agitado.
  • Revenido: se realiza a temperaturas entre 205 °C y 700 °C, seguido de un enfriamiento en aire.
Acero 4041 sometido a tratamiento térmico

¿Dónde se utiliza el acero 4140? 

Desde luego, los aceros 4140 se encuentran presentes en un sinfín de aplicaciones que buscan cualidades mecánicas superiores. Por ello, se emplean en la fabricación de componentes de maquinaria, la construcción de estructuras e incluso en la industria petrolera, donde se ocupan para elaborar: 

  • Comúnmente usado para fabricar ejes y pernos que requieren una alta resistencia a la tracción y una excelente tenacidad.
  • El 4140 acero se ocupa para crear herramientas y moldes de doblado duraderos.
  • Debido a su capacidad para soportar cargas pesadas y el desgaste, es una elección común en la elaboración de engranajes y piñones empleados en maquinaria pesada y automoción.
  • Los husillos de máquinas y herramientas que necesitan soportar cargas y torsiones significativas se benefician de las características del acero 4140.
  • Se aplica en componentes críticos de locomotoras, como el engranaje grande que proporciona tracción y el engranaje impulsor del sobrealimentador.
  • También se ocupa para fabricar recipientes a presión que deben tolerar altas tensiones y temperaturas.
  • Los ejes traseros de vehículos de alto rendimiento a menudo están fabricados con acero 4140.
  • Igual se emplea en las juntas de tuberías de perforación de petróleo y herramientas de pesca para pozos de menos de 2000 metros de profundidad.
Engranajes, piñones y husillos hechos con acero 4041

¿Qué es mejor el 1045 o el 4140?

En términos generales, el acero 4140 supera al 1045 en varios aspectos. Ofrece una mayor resistencia a la tracción, a la fluencia, así como a la fatiga y torsión. Sin embargo, es importante señalar que el 1045 es más económico y fácil de mecanizar, por lo que es usado con mayor frecuencia. 

No obstante, con el fin de que puedas realizar una comparación completa entre ambos, a continuación agregamos una tabla que resume los datos más relevantes de la aleación 1045, lo cual te permitirá tomar una decisión informada sobre el material que mejor se adapte a tus necesidades.

¿Qué es?Se trata de un metal de grado ingeniería que posee un nivel medio de fuerza mecánica y tenacidad
Composición químicaC(0,43 – 0,50) – Mn(0,60-0,90) – Si(0,40-máx) – Cr(-), Al(-), P(0,04 – máx), S(0,05 – máx)
PropiedadesEs conocido por tener facilidad de mecanizado y buena soldabilidad. 
SuministroSe suministra con una dureza máxima de 260 HB
AplicacionesEjes, manivelas, chavetas, pernos, tuercas, cadenas, engranajes de baja velocidad, espárragos, acoplamientos, bielas, pasadores, cigüeñales y piezas estampadas.
VentajasAcero de bajo costo si se compara con otros metales de baja aleación.

La elección entre ambos dependerá de las necesidades de tu proyecto y las especificaciones requeridas. Ambos son metales de alta calidad, pero como ya has visto, los dos tienen diferencias significativas en términos de composición.  

Es innegable que el acero 4140 es verdaderamente excepcional en cuanto a propiedades mecánicas se refiere. Su impresionante fortaleza, durabilidad y capacidad de adaptación hacia distintas situaciones lo convierten en una elección invaluable en numerosas industrias.

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