AISI 4140 Acero de carbono buena ductilidad con alta resistencia a la fatiga

La aleación AISI 4140 es un acero de baja aleación versátil conocido por su alta resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.

La aleación AISI 4140 es un acero de baja aleación versátil, conocido por su excelente resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste. Es una de las aleaciones más utilizadas en la industria, favorecida por su equilibrio de propiedades mecánicas y facilidad de tratamiento térmico. El AISI 4140 es particularmente valorado para aplicaciones que requieren alta resistencia a la fatiga, resistencia al impacto y buena maquinabilidad.

Composición química:

La aleación AISI 4140 consta de los siguientes elementos clave:

• Carbono (C): 0.38-0.43% – Proporciona un buen equilibrio entre resistencia y tenacidad, lo que permite un tratamiento térmico eficaz.
• Manganeso (Mn): 0.75-1.00% – Mejora la templabilidad y la resistencia a la tracción, al tiempo que mejora la capacidad de la aleación para ser tratada térmicamente.
• Cromo (Cr): 0.80-1.10% – Aumenta la resistencia a la corrosión, la dureza y la resistencia al desgaste.
• Molibdeno (Mo): 0.15-0.25% – Mejora la resistencia a altas temperaturas y la templabilidad, mejorando la resistencia de la aleación al ablandamiento a temperaturas elevadas.
• Silicio (Si): 0.15-0.35% – Contribuye a la resistencia general y ayuda con la desoxidación del acero durante la producción.
• Fósforo (P): ≤0.035% – El bajo contenido de fósforo mantiene la tenacidad y reduce el riesgo de fragilidad.
• Azufre (S): ≤0.040% – El bajo contenido de azufre minimiza las inclusiones, mejorando la maquinabilidad y la resistencia general del material.

Propiedades mecánicas:

La aleación AISI 4140 ofrece una gama de propiedades mecánicas que la hacen adecuada para diversas aplicaciones exigentes:

• Resistencia a la tracción: 655-850 MPa (después del tratamiento térmico) – Proporciona alta resistencia, lo que la hace adecuada para componentes sometidos a cargas pesadas y tensión.
• Límite elástico: ≥415 MPa – Asegura que el material pueda soportar una tensión significativa sin deformación permanente.
• Alargamiento: ≥20% – Ofrece buena ductilidad, lo que permite que el material se forme y se moldee sin agrietarse.
• Densidad: Aproximadamente 7.85 g/cm³ – Estándar para aceros aleados, lo que garantiza una relación equilibrada resistencia-peso.
• Dureza: HB 197-241 (como recocido) – Proporciona un buen nivel base de dureza, que se puede aumentar significativamente mediante tratamiento térmico.
• Resistencia al impacto: Alta – AISI 4140 ofrece una excelente resistencia al impacto y a la fatiga, lo que lo hace ideal para aplicaciones de carga dinámica y cíclica.

Tratamiento térmico:

La aleación AISI 4140 es altamente adaptable al tratamiento térmico, lo que permite adaptar sus propiedades mecánicas:

• Recocido: Ablanda el acero, mejorando la maquinabilidad y restaurando la ductilidad después del trabajo en frío.
• Normalizado: Refina la estructura del grano, mejorando la resistencia y la tenacidad.
• Temple y revenido: Aumenta la dureza y la resistencia, lo que hace que la aleación sea adecuada para aplicaciones de alta tensión, como engranajes y ejes.
• Cementación: Agrega dureza superficial mientras mantiene un núcleo resistente, ideal para aplicaciones resistentes al desgaste como levas y ejes.

Aplicaciones:

Debido a sus excelentes propiedades mecánicas y versatilidad, la aleación AISI 4140 se utiliza en una amplia gama de industrias:

• Industria automotriz: Utilizado en la fabricación de engranajes, cigüeñales y bielas, donde la alta resistencia y la resistencia a la fatiga son cruciales.
• Industria del petróleo y el gas: Empleado en herramientas de fondo de pozo, collares de perforación y uniones de tuberías que requieren alta tenacidad y resistencia al desgaste.
• Componentes de maquinaria: Comúnmente utilizado en la producción de ejes, ejes y pernos que necesitan soportar cargas pesadas y tensión cíclica.
• Fabricación de herramientas y matrices: Ideal para fabricar herramientas, matrices y moldes de alta resistencia que exigen buena tenacidad y resistencia al desgaste.
• Equipos de construcción: Utilizado en equipos de servicio pesado como grúas y excavadoras, donde la resistencia y la resistencia al impacto son esenciales.

Resumen:

La aleación AISI 4140 es un acero de baja aleación conocido por su excelente resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste. Su equilibrada composición química permite varios tratamientos térmicos, lo que lo hace muy versátil para aplicaciones en las industrias automotriz, petrolera y gasística, de maquinaria, de herramientas y matrices y de construcción. Con su capacidad para combinar alta resistencia a la fatiga, resistencia al impacto y maquinabilidad, la aleación AISI 4140 es una opción confiable para aplicaciones de ingeniería exigentes.