El acero sigue siendo uno de los materiales más importantes utilizados en diversas industrias en la actualidad. Este metal tiene varias propiedades que llevan a muchos responsables de proyectos y fabricantes a elegirlo para sus proyectos. Dos de los tipos de acero que se utilizan hoy en día son el acero 1018 y el acero 4140. Aunque comparten algunas similitudes, hay muchos puntos que comparan el acero 1018 con el acero 4140.
Al seleccionar tipos de materiales de acero para su proyecto, es necesario comprender las diferencias entre sus propiedades. Mira cómo saber cuál se adapta mejor a tu proyecto. Por lo tanto, este artículo explica las diferentes propiedades del acero 1018 y del acero 4140. Esto le dará una idea más clara de dónde son buenos estos tipos de acero y dónde no deben usarse.
¿Qué es el acero 1018?
El acero 1018 es un acero de carbono medio a bajo. Gracias a su bajo contenido en manganeso, este acero es conocido por su excelente combinación de resistencia, dureza y ductilidad. Aunque algunos otros tipos de acero pueden superar sus propiedades mecánicas, el acero 1018 es fácil de mecanizar y tratable térmicamente. Esto reduce los costos y lo hace ideal para una amplia gama de componentes.
Ventajas y desventajas del acero 1018
Por
- Fácil de mecanizar, moldear, soldar y fabricar.
- Puede soldar fácilmente este acero sin precalentamiento ni poscalentamiento.
- Adecuado para técnicas de conformado en frío que incluyen doblado, engarzado y forjado.
- Puede endurecerse mediante carburación o carbonitruración.
Desventajas
- Baja resistencia a la corrosión.
- Su límite elástico y su baja ductilidad pueden afectar la resistencia del borde.
¿Qué es el acero 4140?
El acero 4140 es una aleación de acero al cromo-molibdeno con mayor resistencia y dureza. Su contenido de cromo proporciona una excelente penetración de la dureza, mientras que el molibdeno garantiza una alta resistencia y una dureza uniforme. Por tanto, este tipo de acero tiene una alta resistencia a la fatiga, resistencia a la torsión y resistencia al impacto.
Otras propiedades deseables del acero 4140 incluyen buena ductilidad, tenacidad superior y excelente resistencia al desgaste tanto en estado templado como templado. Además, el acero 4140 se puede endurecer mediante varios métodos, incluido el trabajo en frío o el calentamiento y enfriamiento. Pocos tipos de acero pueden igualar la utilidad y versatilidad del 4140.
Ventajas y desventajas del acero 4140
Por
- Tiene una excelente tenacidad y alta resistencia a la fatiga.
- También tiene buena resistencia a la corrosión.
- El 4140 tratado térmicamente tiene buena resistencia, excelentes propiedades mecánicas integrales y un alto límite elástico.
Desventajas
- Requiere especial cuidado durante la soldadura.
Diferencias entre el acero 1018 y 4140: una comparación detallada
Ahora que tenemos una descripción general de los dos tipos de acero, debemos observar las principales diferencias entre el acero 1018 y el acero 4140. Por lo tanto, los compararemos según el siguiente contenido:
Composición química (composición de aleación)
Ya puedes ver la primera diferencia entre el acero 1018 y el acero 4140 en los cuatro números. El primer dígito indica qué tipo de acero es, mientras que el segundo dígito indica si hay algún cambio en las aleaciones. Los dos últimos dígitos indican el contenido de carbono del acero acabado.
De esto se puede concluir que el acero 1018 es acero al carbono sin modificaciones. También contiene aproximadamente un 0,18% de carbono. El acero 4140 es acero al molibdeno con modificaciones (adiciones de cromo). También contiene aproximadamente un 0,40% de carbono. La siguiente tabla muestra el detalle de la composición química de los aceros 4140 y 1018.
| Elementos químicos | acero 1018 | acero 4140 |
| Carbono (C) | 0.0018 | 0.004 |
| Manganeso (Mn) | 0,60% a 0,90% | 0,75% a 1,00% |
| Azufre (S) | 0.0005 | 0.0004 |
| Fósforo (S) | 0.0004 | 0.00035 |
| molibdeno | – | 0,15% a 0,25% |
| cromo | – | 0,80% a 1,10% |
| silicio | – | 0,15% a 0,30% |
| hierro | 98,81% a 99,26% | 96,79% a 97,78% |
Propiedades mecánicas
Límite de estiramiento
El acero 4140 tiene un límite elástico mayor de 60,200 PSI (415 MPa) que el acero 1018 a 53,700 PSI (370 MPa). Por tanto, el acero 4140 puede soportar más impactos y presiones sin deformarse. Su mayor límite de rendimiento es el resultado de su composición química. Sin embargo, el acero 1018 también tiene un límite elástico relativamente alto, lo que significa que no es un metal débil.
elasticidad
Esta propiedad es una forma de comprender la elasticidad y resistencia a la deformación de un material. La elasticidad también está relacionada con la rigidez del metal. El acero 1018 tiene un módulo elástico de 205 GPa, mientras que el acero 4140 tiene entre 190 y 210 GPa. Esto muestra que ambos tipos de acero responden de manera similar a la deformación elástica.
Dureza del material
La dureza de un material indica su capacidad para resistir la deformación por penetración, indentación u otros medios. El acero 4140 tiene una dureza Brinell de 200, mientras que el acero 1018 tiene una dureza de 130 a 140. Esto demuestra que el primero es mucho más duro que el segundo. Sin embargo, ambos materiales de acero son lo suficientemente duros como para soportar la presión sin deformarse.
Resistencia a la corrosión
El acero 4140 es más resistente a la corrosión que el 1018 gracias al contenido de cromo. Esta es una de las propiedades del acero 4140 que lo hace más útil para aplicaciones en exteriores. Los fabricantes suelen elegir este material de acero para producir componentes que pueden entrar en contacto con materiales corrosivos.
Propiedades térmicas y eléctricas.
Resistencia a la temperatura
Comparamos la resistencia a la temperatura de los aceros 1018 y 4140 analizando sus puntos de fusión. Ambos tipos de acero tienen el mismo punto de fusión de 1420°C a 1460°C. Por tanto, ambas aleaciones pueden soportar altas temperaturas y responder excelentemente al tratamiento térmico. Por tanto, existe una excelente distribución de elementos dentro de los metales.
Conductividad térmica
Los materiales de acero son generalmente malos conductores del calor. Sin embargo, el acero 1018 tiene una conductividad térmica mayor que el acero 4140. Esto se debe a las diferentes composiciones químicas. La conductividad térmica del 1018 es de 52 W/mK mientras que la del 4140 es de 43 W/mK.
Conductividad eléctrica
A pesar de su baja conductividad térmica, los materiales de acero son relativamente buenos conductores de electricidad. Por tanto, son una excelente opción para ambientes de alta temperatura. Aunque la diferencia en conductividad eléctrica es pequeña, el acero 4140 es mejor conductor de electricidad que el 1018.
Fabricación y tratamiento térmico.
maquinabilidad
El acero de aleación 4140 es muy fácil de mecanizar una vez recocido. Su alta ductilidad facilita el moldeo mediante técnicas tradicionales. Sin embargo, debido a su dureza, requiere mayor presión y fuerza para darle una forma suficiente.
Asimismo, las barras de acero 1018 laminadas en frío son fáciles de mecanizar, moldear, soldar y fabricar. El maquinista no tendrá problemas para conseguir exactamente lo que está escrito en su plano. Incluso puedes soldar este tipo de acero sin ningún tratamiento previo o posterior al calor. Además, funciona bien con cualquier proceso de soldadura tradicional. Sin embargo, puede que no sea una buena idea soldar acero 1018 carbonitrurado o carburizado.
Tratamiento térmico
El acero AISI 4140 resiste tratamientos térmicos sin deformarse. Se puede calentar a 845°C y luego enfriar en aceite. Algunos fabricantes también lo calientan a 913°C antes de enfriarlo al aire y endurecerlo. En general, este material de acero puede soportar los siguientes tratamientos térmicos:
- Fragua
- conformado en caliente
- Trabajo frio
- Brillar
- Temperamento
- Endurecimiento
Acero 1018 o 4140: ¿Cuál es mejor para ti?
Elegir entre diferentes tipos de metal puede resultar sencillo. Sin embargo, decidir entre aleaciones del mismo metal puede resultar bastante complicado. En este caso, el tipo de acero que elija dependerá de las aplicaciones y especificaciones deseadas. Estos son los principales factores que debes considerar para tomar las mejores decisiones:
Fortaleza
La resistencia a la tracción del acero es un factor crucial a considerar, especialmente si sus componentes se utilizan en entornos de alta tensión. Esto asegura que el material pueda soportar la tensión sin deformarse.
El acero 4140 tiene una resistencia a la tracción mayor de 655 MPa que el acero 1018 a 440 MPa. Por lo tanto, el grado 4140 puede soportar más presión e impacto que el grado 1018. Por lo tanto, es una mejor opción para aplicaciones que requieren una alta frecuencia de impacto.
Propiedades de maquinabilidad
La maquinabilidad de los tipos de acero depende en gran medida de su capacidad de modificación. Tanto el acero AISI 4140 como el 1018 son fáciles de mecanizar, fabricar, moldear y soldar cuando están recocidos. Sin embargo, la variante 4140 contiene un mayor contenido de carbono.
Por lo tanto, se deben tomar las precauciones adecuadas durante la soldadura para evitar grietas. Si bien el acero 1018 se mecaniza y solda fácilmente, el acero 4140 puede requerir un tratamiento de precalentamiento y poscalentamiento para evitar grietas.
Resistencia a la corrosión
Antes de elegir un grado de acero, también se debe considerar el entorno operativo del producto deseado. Las influencias externas pueden afectar seriamente el rendimiento de los componentes. El acero 4140 ofrece una mejor resistencia a la corrosión debido a su composición química. Su contenido en cromo y molibdeno le proporciona una notable resistencia a ambientes corrosivos. Por tanto, es un material fiable para componentes externos expuestos a medios corrosivos.
Opciones de tratamiento térmico
No todos los tipos de acero pueden tratarse térmicamente, lo que hace que este sea un factor importante a considerar antes de tomar una decisión. Afortunadamente, tanto el acero 1018 como el 4140 se pueden tratar térmicamente fácilmente, lo que da como resultado una mayor resistencia a la tracción y una excelente dureza. Los procesos de tratamiento térmico también proporcionan a los materiales resistencia a la abrasión y al desgaste sin comprometer su ductilidad y tenacidad.
1018 Acero vs. 4140: Aplicaciones
El acero 1018 tiene una amplia gama de aplicaciones y es útil para componentes que requieren conformado en frío. También es adecuado para componentes con carburador, incluidos engranajes, pasadores, trinquetes, pasadores, portaherramientas y otras piezas de máquinas. Otros ejemplos incluyen sujetadores, pasadores, ejes, trinquetes, husillos, etc. El acero 1018 también se utiliza para fabricar productos de consumo como pernos de anclaje, juntas y ejes. Algunos fabricantes también utilizan este tipo de acero para aplicaciones estructurales.
Por otro lado, el acero 4140 es adecuado para producir piezas forjadas de alta resistencia debido a su resistencia, dureza y resistencia a la temperatura. Tiene numerosas aplicaciones en la industria del automóvil y es utilizado por los fabricantes para ruedas motrices, engranajes motrices, ejes traseros, abrazaderas de resorte, etc. Otros componentes típicos fabricados con acero 4140 incluyen ejes, pernos y tuercas, plantillas, engranajes, soportes, etc.
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Titulación Universitaria
La selección y selección de materiales es un aspecto extremadamente importante del desarrollo de productos. Las aleaciones de acero se utilizan comúnmente en proyectos de fabricación de metales. Elegir la aleación adecuada le permitirá aprovechar al máximo su proyecto. En este artículo, comparamos los aceros 1018 y 4140 en función de varios parámetros. Si quieres utilizar alguno de estos materiales en tu proyecto, debes observar sus propiedades y elegir el material ideal.
Preguntas frecuentes
¿Es el 4140 un acero al carbono?
El acero 4140 es un acero de baja aleación o acero al carbono. La adición de molibdeno y cromo lo convierte en uno de los aceros aleados más comunes. El molibdeno aumenta su tenacidad mientras que el cromo aumenta su resistencia a la corrosión.
¿El acero 1018 es dúctil o frágil?
La composición química del acero 1018 da como resultado un material resistente y dúctil con una dureza y tenacidad relativamente menores que otras aleaciones.
¿Qué dicen los números de tipo de acero?
El primer dígito indica qué tipo de acero es, mientras que el segundo dígito indica si hay algún cambio en las aleaciones. Los dos últimos dígitos indican el contenido de carbono del acero acabado.
