Descripción técnica del acero 440C

Descripción técnica del acero 440C: El acero 440C es un acero inoxidable martensítico con alto contenido de carbono y cromo, con una composición típica de 0,95-1,201 TP3T de carbono y 16,0-18,01 TP3T de cromo. Esto le confiere una alta dureza, que alcanza aproximadamente Rockwell C 60, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una excelente resistencia al desgaste, como cubertería y rodamientos de bolas. Ofrece una buena resistencia a la corrosión.

1. Composición química del acero 440C

Los límites de composición química estándar se detallan a continuación:

Componente	%
Carbono (C)	0.95 – 1.20
Cromo (Cr)	16.0 – 18.0
Manganeso (Mn)	1.00 máximo
Silicio (Si)	1.00 máximo
Molibdeno (Mo)	0,75 máximo
Fósforo (P)	0.040 máximo
Azufre (S)	0,030 máximo

2. Propiedades mecánicas del acero 440C:

• Este acero alcanza una alta dureza, típicamente 56-58 HRC recocido, llegando hasta 58 HRC después del tratamiento térmico.
• El temple a 1050 °C en aceite produce 60 HRC. Un tratamiento posterior en frío a -75 °C durante 1 hora puede aumentar este valor a 61,5 HRC.
• El revenido reduce la dureza: el revenido a 150 °C da como resultado 61 HRC; el revenido a 200 °C produce 59 HRC.
• Según ASTM A 276-03, la dureza máxima para barras/formas 440B y 440C recocidas y terminadas en frío (condición A) es 285 HB.
• JIS G 4303:1998 especifica una dureza mínima de 56 HRC para SUS440B acabado en caliente (HF) (Q ≤ 75) y 58 HRC para SUS440C en las mismas condiciones.

3. Propiedades físicas del acero 440C:

Las propiedades físicas clave se enumeran aquí:

Propiedad	Valor
Temperaturas críticas aproximadas
Ac1 (inicio de la formación de austenita al calentar)	815-865 °C
Ar1 (inicio de la formación de ferrita/carburo al enfriarse)	765-665 °C
Ms (inicio de la formación de martensita)	145°C
Conductividad térmica (a 20 °C)	29,3 W/(m·K)
Coeficiente de expansión lineal (20 a 100 °C)	10,5 μm/m·K
Coeficiente de expansión lineal (20 a 200 °C)	10,5 μm/m·K
Coeficiente de expansión lineal (20 a 300 °C)	10,5 μm/m·K
Coeficiente de expansión lineal (20 a 500 °C)	11,7 μm/m·K

4. Aplicaciones

• Cubiertos: Su alta dureza permite un filo afilado y duradero, mientras que su resistencia a la corrosión soporta los alimentos y el lavado. Por lo tanto, es común encontrar hojas de cuchillos de alta calidad.
• Rodamientos: Su alta dureza y resistencia al desgaste lo hacen adecuado para rodamientos de bolas y componentes, especialmente donde también se requiere resistencia a la corrosión. Se especifica como acero para rodamientos resistente al desgaste y a la corrosión.
• Instrumentos quirúrgicos y dentales: La combinación de alta dureza (retención del filo), resistencia al desgaste (longevidad) y buena resistencia a la corrosión (resistencia a la esterilización/fluidos corporales) hace que el 440C sea apropiado para herramientas quirúrgicas y dentales.
• Componentes de la válvula: La resistencia a la corrosión del 440C contra diversos medios y la resistencia al desgaste contra el flujo de fluido respaldan su uso en boquillas y piezas de válvulas.
• Moldes de plástico: alta resistencia, dureza y resistencia a la corrosión hacen que el 440C sea una opción común para los moldes de plástico.
• Aplicaciones marinas: Los altos niveles de cromo proporcionan suficiente resistencia a la corrosión para su uso en atmósferas marinas o entornos de agua de mar, aunque existen limitaciones.
• Aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste: generalmente, el alto contenido de carbono hace que el 440C sea una opción de acero inoxidable preferida donde la mayor resistencia al desgaste es primordial.
• Componentes para entornos corrosivos: AISI 440C se utiliza ampliamente donde la resistencia a la corrosión es una consideración clave.

5. Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento térmico recomendado para acero 440C:

5.1 Forja

Tras la forja, los grados con mayor contenido de carbono, como el 440C, requieren un enfriamiento lento y cuidadoso para evitar el agrietamiento. Se puede emplear un ciclo de enfriamiento interrumpido: enfriamiento al aire a 150-250 °C, recalentamiento a ~650 °C y, finalmente, enfriamiento. Esto minimiza la formación excesiva de carburo en el límite de grano.

5.2 Austenitización

Calentar a una temperatura adecuada, típicamente 1038-1040 °C (1900 °F), para transformar la microestructura en austenita y lograr una dureza y resistencia a la corrosión óptimas. Mantener a esta temperatura para asegurar una disolución adecuada del carburo.

5.3 Enfriamiento

El enfriamiento rápido tras la austenización forma martensita. El temple en aceite o en aire son métodos estándar, según el tamaño de la sección y la velocidad de enfriamiento deseada.

5.4 Revenido

La martensita templada requiere revenido para reducir la fragilidad y aumentar la tenacidad, manteniendo una temperatura adecuada. Para 440 °C, revena entre 200 °C y 350 °C (aprox. 400 °F y 660 °F). La temperatura específica determina el equilibrio final entre dureza y tenacidad.

5.5 El revenido a 204 °C (400 °F) después de la austenización y el temple en aceite es una práctica estándar para optimizar la dureza y la resistencia a la corrosión.

• Generalmente se evita el revenido entre 400 °C y 600 °C ya que puede causar sensibilización (precipitación de carburos de cromo más gruesos), lo que reduce la resistencia a la corrosión.
• Alivio de tensiones: Para reducir las tensiones internas, realice un alivio de tensiones después del forjado o mecanizado pesado. Para materiales endurecidos, la temperatura de alivio de tensiones es ligeramente inferior (14 a 28 °C o 25 a 50 °F) a la temperatura del último revenido.

6. Resistencia a la corrosión del acero 440C

6.1 Formación de carburo y agotamiento del cromo:

La formación de carburo eutéctico grueso (durante la solidificación y el tratamiento térmico) fija una cantidad significativa de cromo, lo que reduce el cromo libre disponible en la matriz martensítica para la capa pasiva protectora. Esto afecta la resistencia general a la corrosión en comparación con los aceros inoxidables con bajo contenido de carbono.

6.2 Comparación con otros grados martensíticos:

En comparación con grados como el 420, el 440C ofrece mayor resistencia al desgaste (gracias a un mayor contenido de carburos), pero una resistencia a la corrosión ligeramente inferior en algunos entornos debido a la pérdida de cromo. Aun así, se considera que posee una buena resistencia a la corrosión.

6.3 Influencia del tratamiento térmico: El tratamiento térmico adecuado es fundamental.

• La austenitización tiene como objetivo disolver los carburos y maximizar el cromo en solución, aunque en función del contenido de carbono, quedarán carburos sin disolver.
• Se recomienda un revenido a temperatura más baja (200 °C-350 °C) para equilibrar la dureza y la resistencia a la corrosión.
• Evite el revenido entre 400 °C y 600 °C, ya que esto provoca sensibilización (precipitación de carburo de cromo más grueso) y perjudica la resistencia a la corrosión.

6.4 Rendimiento en entornos específicos:

• El 440C pasivado no mostró oxidación en las pruebas de inmersión en agua del grifo.
• El 440C convencional puede desarrollar óxido en pruebas de inmersión en solución de NaCl 3.5%, a diferencia de algunos aceros aleados con nitrógeno más nuevos.
• Generalmente, para lograr una buena resistencia a la corrosión mediante el endurecimiento del acero se requiere al menos 10-11% de cromo libre en la matriz después del tratamiento térmico. Los aceros con alto contenido de carbono, como el 440C, necesitan un exceso de cromo en la aleación inicial para lograrlo.

6.5 Contexto de aplicaciones

A pesar del efecto del carbono, el 440C se usa ampliamente donde se requiere alta dureza, resistencia al desgaste y una resistencia razonable a la corrosión (p. ej., cubertería, rodamientos). Sin embargo, en comparación con otros grados de acero inoxidable o aleaciones especializadas, puede no ser la opción óptima para entornos altamente corrosivos (p. ej., exposición constante al agua salada).

Preguntas frecuentes

1. ¿El 440C es un acero japonés?

No, 440C es una designación estadounidense (AISI/ASTM).

2. Es D2 ¿O 440C mejor?

• Elija D2 para obtener la máxima resistencia al desgaste abrasivo en aplicaciones con poca corrosión o en entornos templados (p. ej., herramientas para trabajo en frío, matrices de gran tamaño). D2 ofrece una resistencia al desgaste y estabilidad dimensional superiores para estas aplicaciones.
• Elija 440C para lograr un equilibrio entre una buena resistencia al desgaste y una resistencia significativa a la corrosión (por ejemplo, moldes, cubiertos y cojinetes en entornos húmedos o ligeramente químicos).

3. ¿El acero 440C es bueno para un cuchillo?

Sí, su combinación de dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión hace que el 440C sea un material muy adecuado y popular para muchos cuchillos.