Dureza del acero 4140

Acero 4140 Presenta distintos niveles de dureza en diferentes condiciones y estados de tratamiento. En general, los principales escenarios son: dureza recién templada, dureza templada y revenida, dureza recocida o normalizada y dureza superficial endurecida.

¿Qué es el acero 4140?

El acero AISI 4140 es un acero al carbono de aleación media. Se utiliza en aplicaciones que requieren buena resistencia, tenacidad y templabilidad moderada. En comparación con... Acero 4340, 4140 tiene mejor templabilidad y resistencia.

1. Dureza en estado recocido

Recocido El acero 4140 se fabrica para mejorar su maquinabilidad y conformabilidad antes del procesamiento. Su dureza máxima en estado recocido puede alcanzar los 197 HB (dureza Brinell). Las velocidades de torneado del acero 4140 se indican para materiales con rangos de dureza de 175-200 HB y 200-250 HB. Su índice de maquinabilidad es de 57 en estado recocido (en comparación con el 100% para el acero B1112 laminado en frío).

2. Dureza en estado normalizado

La normalización implica calentar el acero a una temperatura específica y luego enfriarlo al aire, lo que refina la estructura del grano y puede proporcionar propiedades más uniformes que el laminado en caliente.

A continuación se presentan los datos de diámetro de barra y dureza de superficie en formato de tabla:¹

Diámetro (mm)	Diámetro (pulg.)	Dureza superficial (HB)
13	0.5	302
25	1	302
50	2	285
100	4	241

3. Dureza en estado templado y revenido

El temple y el revenido son los principales tratamientos térmicos utilizados para lograr alta resistencia y tenacidad en el acero 4140, produciendo una microestructura compuesta principalmente por martensita revenida. Este proceso ofrece una amplia gama de niveles de dureza alcanzables; las temperaturas de revenido más altas generalmente resultan en una menor dureza, pero una mayor tenacidad.

La dureza del 4140 después del temple y revenido es generalmente de 50-52 HRC.

La tabla de dureza para 4140 después del temple y revenido específicos es la siguiente:

Temperaturas de revenido específicas (templado en aceite desde 845 °C / 1550 °F)

Temperatura de revenido (°C)	Temperatura de revenido (°F)	Dureza (HB)
205	400	578
260	500	534
315	600	495
370	700	461
425	800	429
480	900	388
540	1000	341
595	1100	311
650	1200	277
705	1300	235

Efecto del tamaño de la sección (templada en aceite a 845 °C/1550 °F y revenida a 540 °C/1000 °F):

Diámetro (mm)	Diámetro (pulg.)	Dureza superficial (HB)
25	1	335
50	2	202
75	3	293

4. Dureza en condiciones de endurecimiento superficial (endurecimiento por inducción, nitruración)

El acero 4140 es adecuado para tratamientos de endurecimiento de superficies, que mejoran la resistencia al desgaste manteniendo un núcleo más resistente.

Después del calentamiento por inducción, la dureza superficial del acero 4140 es de aproximadamente 670 HV (dureza Vickers).² El acero nitrurado 4140 (endurecido por completo) mostró una dureza de 83,5-84,5 R15N (escala Rockwell 15N).³

Conclusión

El acero AISI 4140 ofrece una amplia gama de durezas alcanzables según el tratamiento térmico. Puede ser relativamente blando en estado recocido (alrededor de 197 HB), alcanzar una dureza moderada en estado normalizado (p. ej., 241-302 HB, dependiendo del tamaño de la sección) y alcanzar una dureza muy alta en estado templado y revenido (hasta 578 HB o 57 HRC a bajas temperaturas de revenido). Las técnicas de endurecimiento superficial, como el endurecimiento por inducción y la nitruración, pueden proporcionar una dureza superficial extremadamente alta (p. ej., 670 HV o 83,5-84,5 R15N) manteniendo un núcleo tenaz.

1. ASM Internacional. (1991). Manual ASM, Volumen 4: Tratamiento térmico. ASM Internacional. ↩︎
2. Beswick, JM (Ed. invitado). (2009). Tecnologías de acero para cojinetes: avances en aceros para cojinetes de laminación y pruebas, 8.º volumen (STP 1524). ASTM Internacional. ↩︎
3. Collins, JA, Busby, H. y Staab, G. (2010). Diseño mecánico de elementos de máquinas y máquinas: una perspectiva de prevención de fallos (2ª ed.). Wiley. ↩︎