El acero aleado AISI 4130 es un acero versátil de baja aleación con medio carbono. También se clasifica como acero de ultraalta resistencia, lo que significa que está diseñado para aplicaciones estructurales que exigen cargas muy elevadas y a menudo requieren una alta relación resistencia-peso, además de buena ductilidad y tenacidad. Su designación en el Sistema de Numeración Unificado (SNU) es G41300. En Alemania, corresponde a la norma DIN 34CrMo4, y en Japón, se conoce como JIS SCM430.
1. Aplicaciones
- Industria automotriz: como ejes
- Estructuras aeroespaciales y de misiles: componentes estructurales de aeronaves y misiles
- Estructuras soldadas
- Material de la pieza de trabajo
- Formas del producto: Incluye tubos sin costura y soldados, barras, piezas forjadas, láminas, anillos, palanquillas y alambre de soldadura.
2. Composición del acero 41301
| Carbono (C) | Manganeso (Mn) | Silicio (Si) | Cromo (Cr) | Molibdeno (Mo) | Fósforo (P) | Azufre (S) | Cobre (Cu) |
| 0.28-0.33 | 0.40-0.60 | 0.20-0.35 | 0.80-1.10 | 0.15-0.25 | ≤0.035 | ≤0,040 | ≤0.35 |
3. Propiedades del acero 4130
3.1 Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas del AISI 4130 varían significativamente dependiendo del tratamiento térmico y espesor de sección.
3.1.1 Templado y revenido en agua
| Temperatura de revenido | Resistencia a la tracción | límite elástico | Alargamiento en 50 mm (2 pulg.), % | Reducción de área, % | Dureza, HB | Energía de impacto Izod | ||||
| °C | °F | MPa | ksi | MPa | ksi | Yo | pies-libra | |||
| 205 | 400 | 1765 | 256 | 1520 | 220 | 10 | 33 | 475 | 18 | 13 |
| 260 | 500 | 1670 | 242 | 1430 | 208 | 11.5 | 37 | 455 | 14 | 10 |
| 315 | 600 | 1570 | 228 | 1340 | 195 | 13 | 41 | 425 | 14 | 10 |
| 370 | 700 | 1475 | 214 | 1250 | 182 | 15 | 45 | 400 | 20 | 15 |
| 425 | 800 | 1380 | 200 | 1170 | 170 | 16.5 | 49 | 375 | 34 | 25 |
| 540 | 1000 | 1170 | 170 | 1000 | 145 | 20 | 56 | 325 | 81 | 60 |
| 650 | 1200 | 965 | 140 | 830 | 120 | 22 | 63 | 270 | 135 | 100 |
3.1.2 Templado y revenido en aceite
| Temperatura de revenido | Resistencia a la tracción | límite elástico | Alargamiento en 50 mm (2 pulg.), % | Reducción de área, % | Dureza, HB | Energía de impacto Izod | ||||
| °C | °F | MPa | ksi | MPa | ksi | Yo | pies-libra | |||
| 205 | 400 | 1550 | 225 | 1340 | 195 | 11 | 38 | 450 | - | - |
| 260 | 500 | 1500 | 218 | 1275 | 185 | 11.5 | 40 | 440 | - | - |
| 315 | 600 | 1420 | 206 | 1210 | 175 | 12.5 | 43 | 418 | - | - |
| 370 | 700 | 1320 | 192 | 1120 | 162 | 14.5 | 48 | 385 | - | - |
3.1.3 Efectos de la masa en las propiedades típicas del acero de aleación 4130 tratado térmicamente
| Tamaño de la barra | Resistencia a la tracción | Fuerza de fluencia | Alargamiento en 50 mm (2 pulg.), % | Reducción de área, % | Dureza superficial, HB |
| mm | MPa | ksi | MPa | ksi | % |
| 25 | 1040 | 151 | 880 | 128 | 18 |
| 50 | 740 | 107 | 570 | 83 | 20 |
| 75 | 710 | 103 | 540 | 78 | 22 |
3.2 Propiedades físicas2
- Conductividad térmica:A 200 °C, la conductividad térmica del acero 4130 templado y revenido es de 12,2 W/m·K.
- Coeficiente de dilatación térmica:Para el acero 4130 templado y revenido, el coeficiente de expansión térmica es 14,6 x 10^-6/°C en el rango de 20–100 °C y 20–600 °C.
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4. Tratamiento térmico
Los tratamientos térmicos para el acero 4130 incluyen la normalización, recocido, temple, revenido y alivio de tensiones.
4.1 Normalización
El objetivo de la normalización es refinar el tamaño del grano y obtener una solución completa de la estructura original con la formación de austenita.
Sugerimos que la temperatura de normalización sea 870-925 °C (1600-1700 °F), con un tiempo de remojo de al menos 1 hora o 15 a 20 minutos por cada 25 mm (1 pulgada) de espesor máximo de sección, seguido de enfriamiento por aire.
4.2 Recocido
El recocido se utiliza para ablandar el acero AISI 4130, aumentando así su trabajabilidad y maquinabilidad.
El rango de temperatura de recocido es 830 a 870 °C (1525 a 1600 °F)El tiempo de mantenimiento varía según el espesor de la sección o la carga del horno. Posteriormente, se enfría a una velocidad de 15 °C/h (30 °F/h) hasta 480 °C (900 °F) y, finalmente, se enfría al aire.
4.3 Enfriamiento
El objetivo es transformar la microestructura del acero 4130 en martensita o bainita, proporcionando alta dureza y tenacidad.
El temple El medio es agua o aceite. La temperatura de endurecimiento es 860 a 885 °C (1575 a 1625 °F) para temple en aceite o 845 a 870 °C (1550 a 1600 °F) Para enfriamiento por agua.
Debido a que el material 4130 tiene baja templabilidad, el espesor de su sección debe considerarse cuidadosamente si se busca una alta dureza o resistencia. En comparación con Acero 4140, Al tener un mayor contenido de carbono y, por lo tanto, una mayor templabilidad, el material 4130 es menos propenso a agrietarse y distorsionarse durante el enfriamiento.
4.4 Templado
Templado Se realiza después del endurecimiento para reducir las tensiones internas, aumentar la ductilidad y la tenacidad y ajustar la dureza al nivel deseado.
El rango de temperatura de revenido del acero 4130 es amplio, desde 200 a 700 °C (400 a 1300 °F)La temperatura específica elegida dependerá de las propiedades finales deseadas. El revenido debe realizarse tan pronto como las piezas 4130 alcancen una temperatura de 52 a 65 °C (125 a 150 °F) después del temple.
El revenido influye significativamente en las propiedades mecánicas a temperatura ambiente del AISI 4130, incluidas la resistencia a la tracción, el límite elástico y la energía de impacto Izod.
4.5 Alivio del estrés
El tratamiento térmico de alivio de tensiones se utiliza para eliminar las tensiones generadas en el material 4130 durante el procesamiento, como el enderezado, el conformado o el mecanizado.
Recomendamos un rango de temperatura de 650 a 675 °C (1200 a 1250 °F). Para el material 4130 endurecido, la temperatura de alivio de tensión no debe exceder las temperaturas de revenido aplicadas previamente.
5. Calificaciones equivalentes
- ASTM: A322, A29/A29M
- SAE: J404
- JIS (Japón): SCM 425, SCM 430
- Alemania: DIN 34CrMo4
- ASM Internacional. (1991). Manual ASM, Volumen 4: Tratamiento térmico (pág. 496). ASM Internacional. ↩︎
- ASM Internacional. (1991). Manual ASM, Volumen 4: Tratamiento térmico (págs. 500-501). ASM Internacional. ↩︎
Preguntas frecuentes
No, el 4130 no está clasificado como un acero con alto contenido de carbono; es un acero de baja aleación y con contenido medio de carbono.
Sí. Si bien el acero 4130 contiene cromo, no lo contiene en cantidades suficientes para ofrecer la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. Por lo tanto, es propenso a la oxidación. El molibdeno mejora su resistencia a la corrosión localizada, como las picaduras.
El acero de aleación 4130 es un material resistente, clasificado como acero de baja aleación con contenido medio de carbono dentro de la familia de los aceros de ultraalta resistencia. Su resistencia puede variar significativamente en función de su estado, como el tratamiento térmico (recocido, normalizado, templado y revenido), el procesamiento (estampado, fundición) e incluso el tamaño de la sección.
El acero 4130 es mecanizable, pero la facilidad o dificultad de mecanizarlo depende significativamente de su tratamiento térmico y de la dureza resultante.
El acero 4130 se puede doblar, especialmente cuando ha sido recocido o templado adecuadamente para mejorar su ductilidad y reducir su límite elástico.
Sí, el acero 4130 ofrece buena soldabilidad gracias a su bajo contenido de carbono, lo que reduce el riesgo de endurecimiento y agrietamiento de la soldadura. Se pueden utilizar procesos estándar como la soldadura GTAW (TIG) o la soldadura SMAW. Las prácticas recomendadas incluyen el precalentamiento para secciones de más de 0,12 pulgadas de espesor (a unos 300 °F/150 °C), el uso de un material de aportación adecuado como el ER70S-2, evitar el calor excesivo y permitir un enfriamiento suave. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ser necesario en aplicaciones críticas para aliviar las tensiones residuales y mejorar la tenacidad de la soldadura.
El acero 4130 es un tipo de acero de baja aleación, comúnmente conocido como acero al cromo-molibdeno (Chromoly). Es popular en diversas industrias por su resistencia, ligereza y buena soldabilidad.
En el sistema de clasificación de cuatro dígitos SAE-AISI, el primer dígito (4) indica que pertenece a la clase de acero de aleación de molibdeno. El segundo dígito (1) especifica una concentración aproximada de cromo y molibdeno 1% en masa. Los dos últimos dígitos (30) representan el contenido de carbono, que es de 0,30%.
«Chromoly» es un término informal para la familia de aceros SAE 41xx. Estos aceros, incluido el 4130, están aleados con cromo y molibdeno, lo que les confiere una excelente relación resistencia-peso y los hace considerablemente más resistentes y duros que el acero 1020 estándar.
Los principales elementos de aleación son el cromo (Cr) y el molibdeno (Mo). El carbono (C) aumenta la resistencia y la dureza. El cromo mejora la templabilidad, la resistencia a la corrosión y al desgaste. El molibdeno mejora la resistencia a altas temperaturas, la resistencia a la fluencia y la tenacidad, y refina la estructura del grano.
El acero 4130 se compone principalmente de carbono (C) (0,28% – 0,33%), cromo (Cr) (0,8% – 1,1%) y molibdeno (Mo) (0,15% – 0,25%). También contiene manganeso (0,40% – 0,60%) y silicio (0,15% – 0,35%).
El acero 4130 tiene una resistencia a la tracción que oscila entre 560 MPa (81 000 psi) y 725 MPa (105 000 psi) y un límite elástico de aproximadamente 460 MPa (67 000 psi), dependiendo del tratamiento térmico. Ofrece buena resistencia al impacto y presenta una alta ductilidad (alargamiento de rotura entre 21,50% y 25,5%). Su dureza Rockwell B suele ser de 92-95.
La densidad del acero 4130 es 7,85 g/cm³ (0,284 lb/in³).
Sí, el acero al cromo-molibdeno 4130 presenta una alta resistencia a la fluencia y a la fatiga. Esta propiedad es crucial para aplicaciones que implican tensiones repetidas o cargas cíclicas.
El acero 4130 se considera más mecanizable que los aceros con alto contenido de carbono, como el 4140, principalmente debido a su menor contenido de carbono. Ofrece menor resistencia a las herramientas de corte, lo que resulta en cortes más limpios, mayor vida útil de la herramienta y menor formación de viruta. Su índice de maquinabilidad promedio en estado recocido es de aproximadamente 70%.
El revenido es crucial porque el acero 4130, recién templado, es muy frágil debido a su alta dureza y tensiones internas. El revenido (recalentamiento a una temperatura más baja) alivia estas tensiones, reduce la fragilidad y mejora la tenacidad y la ductilidad, a la vez que conserva parte de la dureza obtenida durante el revenido.
Sí, el acero al cromo-molibdeno 4130 puede someterse a procesos de endurecimiento por acritud. Procesos mecánicos como el trabajo en frío pueden aumentar aún más su dureza, resistencia a la tracción y límite elástico.
El acero 4130 se utiliza ampliamente en aplicaciones que requieren un equilibrio entre resistencia, tenacidad y soldabilidad. Entre sus usos más comunes se incluyen:
Aeroespacial: Componentes del fuselaje de aeronaves, tren de aterrizaje, soportes de motor.
Automoción/Deportes de motor: Jaulas antivuelco en coches de carreras, componentes de suspensión, piezas de transmisión, chasis.
Cuadros de Bicicletas: Bicicletas de montaña de alta gama y cuadros personalizados.
Petróleo y gas: collares de perforación y componentes de cabezal de pozo.
Armas de fuego: casquillos de cañón y componentes del receptor.
Maquinaria industrial: Cojinetes, engranajes, ejes, ejes y algunas herramientas.
La principal diferencia radica en el contenido de carbono: el acero 4130 tiene un contenido de carbono de 0,28%-0,33%, mientras que el acero 4140 tiene un contenido de carbono de 0,38%-0,43%. Este mayor contenido de carbono hace que el acero 4140 sea más resistente y duro (mayor resistencia a la tracción y al límite elástico), pero el acero 4130 ofrece un mejor equilibrio entre resistencia y tenacidad, con una resistencia al impacto ligeramente superior. El acero 4130 también es más mecanizable y tiene mejor soldabilidad que el acero 4140. El acero 4130 suele ser ligeramente más económico. Para más información, consulte Acero 4130 frente a acero 4140.
No, el acero 4130 es un acero de aleación, concretamente un acero de baja aleación. El acero dulce (p. ej., el acero al carbono 1018) suele ser más débil y menos duradero, ya que carece de los elementos de aleación especializados que le confieren al 4130 sus propiedades mejoradas, como mayor resistencia a la tracción, tenacidad y resistencia a la fatiga.
El acero 4130 es conocido por su excelente relación resistencia-peso. Mientras que el aluminio suele tener una mayor relación rigidez-peso, el acero (incluido el 4130) también la tiene. El límite elástico del 4130 (435 MPa) supera con creces el de la mayoría de las aleaciones de aluminio.
Los aceros inoxidables (p. ej., el 304) ofrecen una resistencia superior a la corrosión gracias a su mayor contenido de cromo. Sin embargo, tienden a ser más densos y, por lo general, no alcanzan la excepcional relación resistencia-peso del 4130. Si bien el 4130 es soldable, el acero inoxidable puede requerir un control térmico más preciso durante la soldadura para conservar sus propiedades.
Tras el temple, el acero 4130 puede alcanzar su dureza máxima, que puede oscilar entre 20 HRC y 50 HRC (escala Rockwell C), dependiendo de los parámetros específicos del tratamiento térmico y la temperatura de revenido. Para aplicaciones prácticas donde también se busca la tenacidad, un rango de dureza más común tras un revenido adecuado es de 38 HRC a 42 HRC. En estado recocido, presenta una dureza de alrededor de 155 HB (dureza Brinell), y tras la normalización, de 165 a 220 HB.
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acero inoxidable 422
Acero para cojinetes 52100
Acero inoxidable 440C
4140/42CrMo4/SCM440
4340/34CrNiMo6/1.6582
4130
5140/42Cr4/SCR440
SCM415
