Los aceros 4140 y 4130 son dos de las aleaciones de acero más utilizadas en metalurgia. Ambas variantes de acero son aceros de alta resistencia y baja aleación con excelente tenacidad y resistencia al desgaste. Sin embargo, difieren en composición, propiedades y aplicaciones.
Por lo tanto, este artículo examina las diferencias entre los grados de acero 4140 y 4130 y también destaca sus propiedades, aplicaciones y consideraciones importantes al seleccionar el grado de acero adecuado. Empecemos de inmediato.
¿Qué es el acero de aleación 4140?
El acero 4140 es una aleación baja versátil que contiene cromo, fósforo, azufre, molibdeno y manganeso. Su contenido de carbono relativamente alto permite la templabilidad y el tratamiento térmico para lograr una amplia gama de niveles de resistencia. Además, el acero 4140 ofrece excelente tenacidad, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga, lo que lo convierte en una opción popular para aplicaciones que requieren materiales de alto rendimiento. Esto incluye ejes, ejes, engranajes y piezas hidráulicas.
Propiedades del acero 4140
El acero 4140 se utiliza en diversas aplicaciones de procesamiento de chapa y mecanizado de acero CNC porque los elementos se combinan para darle propiedades únicas. A continuación se presentan algunas propiedades importantes del acero 4140:
Alta resistencia a la tracción y a la fatiga
El acero 4140 tiene una alta resistencia a la tracción y a la fatiga, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de servicio pesado como cigüeñales, engranajes y ejes.
Excelente dureza y tenacidad
El acero 4140 se puede tratar térmicamente para lograr altos niveles de dureza de hasta 58 HRC, lo que lo hace ideal para una variedad de aplicaciones. Además, el acero 4140 tiene buena tenacidad y resistencia al impacto, lo que le permite soportar cargas elevadas sin romperse ni agrietarse.
Buena resistencia a la corrosión
El acero 4140 tiene buena resistencia a la corrosión, especialmente en comparación con otras aleaciones de acero. Esto lo convierte en una opción de material adecuada para componentes que frecuentemente están expuestos a ambientes hostiles. Sin embargo, tenga en cuenta que el 4140 no es tan resistente a la corrosión como el acero inoxidable.
maquinabilidad
El acero 4140 es relativamente fácil de mecanizar, especialmente cuando está recocido. Sin embargo, si se endurece, resulta difícil para la máquina.
¿Qué es el acero de aleación 4130?
El acero 4130 también es un acero de baja aleación. Este tipo de acero contiene un contenido de carbono relativamente bajo, además de otros elementos como cromo, azufre, silicio, molibdeno, manganeso y fósforo. La combinación de estos elementos confiere al acero 4130 propiedades únicas, que incluyen alta resistencia y tenacidad, así como una excelente resistencia a la fatiga y la corrosión. Por lo tanto, se utiliza en la producción de diversos componentes aeroespaciales y otros componentes altamente estresados.
Propiedades del acero 4130
Por sus propiedades, el acero 4130 es adecuado para diversos procesos de fabricación. A continuación se detallan las principales propiedades del acero 4130:
Dureza y resistencia a la tracción.
Al igual que el acero 4140, el acero 4130 ofrece una dureza y resistencia a la tracción excelentes, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de servicio pesado. El acero 4130 tiene una relación resistencia-peso más alta que el acero al carbono. Esto lo hace ideal para proyectos de fabricación donde el peso es fundamental.
elasticidad
El acero 4130 tiene una alta elasticidad con un límite elástico de hasta 460 MPa. Esto significa que el material puede soportar cargas significativamente elevadas y volver a su forma o textura original.
Ductilidad
El acero 4130 exhibe una excelente ductilidad, especialmente en estado recocido. Por lo tanto, la variante de acero se puede convertir fácilmente en alambres.
Alta resistencia a la corrosión y a la temperatura.
El acero 4130 también tiene una resistencia superior a la corrosión y puede soportar altas temperaturas sin perder su forma o integridad.
Diferencias entre el acero 4130 y 4140
Los aceros aleados están disponibles en diferentes grados, cada uno con propiedades y características únicas que los hacen adecuados para aplicaciones específicas. Dos de estos tipos de acero que a menudo se comparan son el acero 4140 y el acero 4130.
Estos tipos de acero son aceros de baja aleación, que se utilizan a menudo en diversas industrias debido a su alta resistencia y tenacidad. Sin embargo, existen algunas diferencias importantes entre estos dos tipos de acero. Veamos las diferencias a continuación:
1. Composición
Al igual que ocurre con el acero 1018 y 4140, la principal diferencia entre el acero 4140 y el acero 4130 es su composición química. Consulte la composición química de los dos tipos de acero a continuación:
La composición química del acero 4140 es la siguiente:
- Carbono: 0,38% – 0,43%
- Cromo: 0,8% – 1,1%
- Manganeso: 0,75% – 1,0%
- Fósforo: 0,035% (máx.)
- Azufre: 0,040% (máx.)
- Silicio: 0,15% – 0,35%
- Molibdeno: 0,15% – 0,25%
Por otro lado, la composición química del acero 4130 incluye lo siguiente:
- Carbono: 0,28% – 0,33%
- Cromo: 0,8% – 1,1%
- Manganeso: 0,40% – 0,60%
- Fósforo: 0,035% (máx.)
- Azufre: 0,040% (máx.)
- Silicio: 0,15% – 0,35%
- Molibdeno: 0,15% – 0,25%
Como puede ver en la composición química resaltada anteriormente, el acero 4140 contiene más carbono y manganeso que el acero 4130. Sin embargo, ambos materiales de acero están aleados con cantidades similares de cromo, azufre, silicio y molibdeno, lo que contribuye a su resistencia y corrosión. resistencia.
2. Tratamiento térmico
Tanto el acero 4140 como el 4130 pueden tratarse térmicamente para mejorar sus propiedades, pero se requieren diferentes procesos de tratamiento térmico para lograr las propiedades deseadas. El acero 4140 está templado y revenido para lograr alta resistencia y tenacidad.
Cuando se endurece, el acero 4140 alcanza una temperatura de 1600 °F a 1650 °F antes de enfriarse en aceite o agua para alcanzar una dureza Rockwell de 40-45 HRC. Después del endurecimiento, el acero se templa a una temperatura de 500 °F a 600 °F para aumentar su tenacidad y mantener su dureza.
Por otro lado, el acero 4130 normalmente se normaliza y templa para lograr propiedades similares. Durante la normalización, el acero 4130 se calienta a una temperatura de aproximadamente 1600 °F a 1700 °F antes de enfriarlo con aire. Esto ayuda a mejorar su fuerza y resistencia.
3. Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas de los aceros 4140 y 4130 varían según el tratamiento térmico y la aplicación prevista. Consulte las diferencias en las propiedades mecánicas entre estos tipos de acero a continuación:
3.1 Fuerza y tenacidad
El acero 4140 tiene una mayor resistencia a la tracción y límite elástico que el acero 4130 y, por lo tanto, es adecuado para componentes sometidos a tensiones elevadas. La resistencia a la tracción del acero 4140 oscila entre 655 y 979 MPa, mientras que el límite elástico es de alrededor de 415 MPa. La dureza del acero 4140 oscila entre 28 y 32 HRC cuando está endurecido y revenido. Sin embargo, cuando está recocido tiene una dureza menor, alrededor de 17 HRC.
El acero 4130, por otro lado, tiene menor resistencia a la tracción y límite elástico que el acero 4140, pero mayor ductilidad y tenacidad. La resistencia a la tracción del acero 4130 está entre 560 y 725 MPa, mientras que el límite elástico es de alrededor de 460 MPa. La dureza del acero 4130 está entre 15 y 23 HRC.
3.2 Maquinabilidad
El acero 4130 es más fácil de mecanizar que el acero 4140 debido a su menor contenido de carbono. Los expertos suelen utilizar varios métodos tradicionales, como taladrar, fresar y tornear, para mecanizar el acero 4130 sin riesgo de sobrecalentamiento o endurecimiento. El acero 4140, por otro lado, requiere procedimientos de mecanizado más cuidadosos para evitar grietas.
3.3 Soldabilidad
Una de las mayores ventajas del acero 4130 es su soldabilidad. Debido a su menor contenido de carbono, este acero es más soldable que el acero 4140 y es adecuado para soldar con todos los procesos estándar, como: B. Soldadura con gas inerte de tungsteno (GTAW) o soldadura con gas inerte de metal (GMAW).
El acero 4140, por otro lado, requiere precalentamiento y múltiples tratamientos posteriores a la soldadura para garantizar que las soldaduras del acero sean fuertes, duraderas y libres de defectos.
4. Uso
Los aceros 4140 y 4130 se utilizan ampliamente para muchos propósitos en diversas industrias. Sin embargo, el acero 4140 suele preferirse para aplicaciones que requieren condiciones más extremas o niveles de tensión más altos porque es ligeramente más resistente y duradero que el acero 4130.
Acero 4130 vs. 4140: ¿cómo elegir el correcto?
Tanto el acero 4140 como el 4130 ofrecen excelente resistencia y tenacidad, pero difieren en sus propiedades intrínsecas. Portanto, é necessário entender as características de ambas as variantes para escolher o material de aço adequado ao seu projeto, principalmente com base na comparação entre o aço 4140 e o aço 4130. Aqui estão algumas dicas para ajudá-lo a fazer a escolha certa entre los dos:
1. Compara la composición química de ambos aceros.
Las composiciones químicas de los aceros 4140 y 4130 difieren en las cantidades de carbono, manganeso, cromo, silicio, azufre y molibdeno. Compare las composiciones químicas de ambas aleaciones de acero para determinar cuál se adapta mejor a las necesidades de su aplicación.
2. Evaluar las propiedades mecánicas de ambos tipos de acero.
Si su aplicación requiere alta resistencia y dureza, el acero 4140 puede ser una mejor opción. Su mayor contenido de carbono y manganeso y su capacidad de endurecerse y revenirse lo hacen ideal para aplicaciones de piezas sometidas a altas tensiones.
Si su aplicación requiere menor resistencia y mayor ductilidad, el acero 4130 es la mejor opción. Por lo tanto, compare la resistencia a la tracción, el límite elástico y la dureza de ambos aceros para determinar cuál es mejor para su aplicación específica.
3. Determinar los requisitos de maquinabilidad.
Si su aplicación requiere una buena maquinabilidad, el acero 4130 es una excelente opción. Porque su menor resistencia al esfuerzo cortante significa una eliminación de viruta más rápida y menores fuerzas de corte al mecanizar formas complejas.
Sin embargo, si su aplicación requiere componentes de alta resistencia y difíciles de mecanizar, debe elegir el acero 4140. El acero 4140 requiere una evacuación de virutas más lenta y fuerzas mayores, lo que lo hace más exigente para la máquina. También debe comprobar la idoneidad de su material de acero para el grabado láser en metal antes de elegirlo.
4. Confirmar los requisitos del tratamiento térmico.
Tanto el acero 4140 como el 4130 pueden tratarse térmicamente para lograr las propiedades deseadas, pero requieren diferentes procesos de tratamiento térmico. Por lo tanto, si su aplicación requiere un proceso de tratamiento térmico específico, esto puede influir en la selección del acero.
Por este motivo, debe determinar los requisitos de tratamiento térmico de su aplicación y compararlos con las capacidades de tratamiento térmico de ambos tipos de acero antes de realizar una selección.
5. Considere los costos
El coste del acero 4130 y 4140 puede variar dependiendo de varios factores. Esto incluye el proveedor, la cantidad de acero requerida, el tipo exacto de acero y los requisitos específicos de su aplicación.
Por lo tanto, compare el costo de ambas láminas de acero para determinar cuál ofrece la mejor relación calidad-precio para su aplicación específica. En general, el acero 4140 es un poco más caro que el acero 4130 debido a su mayor resistencia y dureza.
Aplicaciones de acero 4140 y 4130
Por sus propiedades, los aceros 4140 y 4130 se utilizan en diversas aplicaciones industriales. Compruébalo a continuación:
1. Industria automotriz
El acero 4140 se utiliza en la industria automotriz para producir componentes importantes como bielas, cigüeñales y engranajes. Además, el acero 4130 se utiliza en la fabricación de chasis de coches de carreras, jaulas antivuelco y componentes de suspensión debido a su alta resistencia y resistencia a la fatiga.
2. Industria de la construcción
La industria de la construcción también utiliza acero 4140 para edificios y componentes de puentes que requieren alta resistencia y durabilidad.
3. Industria aeroespacial
Los aceros 4140 y 4130 se utilizan en la industria aeroespacial para producir piezas de aviones, como componentes de trenes de aterrizaje, alas, alas de aviones, piezas de motores y otras piezas estructurales.
4. Tubos estructurales
El acero 4130 se utiliza en la fabricación de cuadros de bicicletas, cuadros de motocicletas, equipos deportivos y otras aplicaciones de tubos estructurales debido a su alta relación resistencia-peso y buena soldabilidad.
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El mecanizado de acero es probablemente uno de los procesos de mecanizado más utilizados en muchas industrias en la actualidad. Muchas industrias utilizan diferentes tipos de acero para distintos fines de fabricación. Sin embargo, algunas personas tienen dificultades para elegir un tipo de acero para un proyecto debido a propiedades conflictivas.
Concluyendo
Los aceros 4140 y 4130 son tipos de acero de baja aleación con excelente resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión. Por lo tanto, todavía se utilizan hoy en día en muchas industrias para diversos fines de fabricación. Aunque 4140 y 4130 comparten algunas similitudes, también existen algunas diferencias clave entre estos dos tipos de acero. Comprender las propiedades y diferencias entre estos tipos de acero sigue siendo el mejor paso para elegir el acero adecuado para su proyecto de fabricación.
Preguntas frecuentes
¿Qué tipo de acero es mejor, el acero 4140 o el 4130?
Qué acero es mejor depende de la aplicación específica y de los requisitos de esa aplicación. En última instancia, la consulta con un ingeniero de materiales o un fabricante de piezas es esencial para determinar el mejor tipo de acero para una aplicación específica.
¿Se oxidará el acero 4140?
El acero 4140, que contiene níquel, cromo y molibdeno, aumenta la pasivación y, por tanto, mejora la resistencia a la corrosión. Por tanto, este acero sigue siendo adecuado para la fabricación de piezas sometidas a condiciones corrosivas severas.
