Acero 3Cr13 vs Acero 440C: Composición, propiedades

Para aplicaciones que exigen la máxima dureza, una resistencia superior al desgaste y una larga retención del filo (piezas de cojinetes, cuchillos de gama alta, rodamientos de bolas), el 440C suele ser la mejor opción. Para piezas sensibles al coste, fabricación más sencilla, mejor resistencia general a la corrosión en entornos cotidianos y componentes en los que no se requiere una dureza extrema, el 3Cr13 (también denominado 30Cr13 / 3Cr13 chino) suele ser la opción preferida. elija 440C cuando necesite prestaciones de desgaste/bordeado y pueda aceptar un coste más elevado y un mecanizado más duro; elija 3Cr13 cuando el presupuesto, la soldabilidad/pulibilidad y la resistencia moderada a la corrosión importen más.

Comparación entre el acero 3Cr13 y el inoxidable 440C

(Las tablas siguientes amplían estas cifras y citan las hojas de datos principales).

Composición química y normas

Composición oficial / nominal

Fuentes: Hojas de datos chinas para 3Cr13 y hojas de datos industriales para 440C (Carpenter/Rolled Alloys/Upmet). Estas hojas de datos son la referencia industrial para la composición y permiten la comparación entre los dos grados.

Normas y equivalentes

• 3Cr13 es una designación china de inoxidable martensítico (a veces aparece como 30Cr13) y se asemeja mucho a la europea X30Cr13 / 1.4028 y a variantes de menor coste de la familia 420 (por ejemplo, 420J2 en la práctica para algunos proveedores).

• 440C es un inoxidable martensítico AISI/UNS bien establecido (UNS S44004 / AISI 440C) con listados internacionales en ASTM/EN/JIS y es comúnmente referenciado en hojas de datos de la industria de rodamientos/válvulas/cuchillas.

Microestructura y metalurgia (qué significan los números en el metal)

• Tanto el 3Cr13 como el 440C son aceros inoxidables martensíticos. Eso significa que están diseñados para transformarse de austenita a martensita durante los ciclos de temple y revenido, la ruta que produce una gran dureza y resistencia. El sitio más carbono en el 440C proporciona mucho más potencial de endurecimiento martensítico y formación de carburos (razón principal de la mejor resistencia al desgaste), mientras que el 3Cr13 desarrolla una matriz martensítica con menos carburos y, por tanto, menor dureza máxima.

• Los carburos importan. En 440C, el mayor contenido de carbono + cromo provoca la formación de carburos de cromo (tipos M23C6/M7C3 dependiendo de la química y el tratamiento térmico) que proporcionan resistencia a la abrasión. En el 3Cr13, la fracción de volumen de carburo es mucho menor, lo que favorece el pulido pero reduce la retención del filo y la resistencia al desgaste a largo plazo.

• Endurecimiento y tamaño de la sección. El 440C, sobre todo con pequeñas adiciones de Mo en algunas especificaciones, puede alcanzar una gran dureza en espesores de sección moderados, pero requiere un temple controlado para evitar la distorsión y el agrietamiento. El 3Cr13 se endurece mejor en secciones finas y es más fácil de tratar térmicamente en la fabricación en serie, con menos rechazos.

Propiedades mecánicas, dureza y tratamiento térmico

Gamas típicas de propiedades mecánicas

Estos rangos son representativos; los valores finales dependen en gran medida del ciclo exacto de tratamiento térmico (temperatura de austenitización, medio de temple, temperatura/tiempo de revenido). En el caso de la 440C, las fichas técnicas indican que puede alcanzar la mayor dureza de las aleaciones inoxidables comunes tras un tratamiento térmico correcto.

Notas sobre el tratamiento térmico

• 3Cr13austenitización típica ~1000-1050°C, temple en aceite/agua según el tamaño de la pieza, revenido a temperaturas moderadas para alcanzar el HRC deseado. Más fácil de templar sin agrietamiento excesivo.

• 440CAustenitización: normalmente ~1010-1065°C (dependiendo del proveedor), se recomienda el temple en aceite o gas a presión para minimizar la fisuración y la distorsión; revenido a temperaturas más altas con múltiples revenidos para alcanzar el HRC objetivo y mejorar la tenacidad. El 440C es sensible a un enfriamiento/temple inadecuado y puede agrietarse en las zonas de soldadura si no se alivia la tensión.

Resistencia a la corrosión y acabado superficial

• 3Cr13 ofrece buena resistencia general a la corrosión en ambientes atmosféricos y en muchos ambientes ligeramente agresivos debido a su contenido en cromo y a la menor formación de carburo (lo que reduce el agotamiento local del cromo). Esto lo convierte en una opción sólida para utensilios de cocina, herramientas de exterior y componentes de uso general.

• 440C proporciona resistencia moderada a la corrosiónSu mayor contenido en cromo ayuda, pero el alto contenido en carbono que forma carburos puede agotar localmente el cromo de la matriz, lo que en piezas mal procesadas o mal acabadas puede reducir la resistencia a las picaduras frente a los inoxidables con menor contenido en carbono como el 304. En piezas 440C bien pulidas y pasivadas, la resistencia a la corrosión es aceptable para muchos entornos (agua dulce, contacto con alimentos con cuidado), pero en entornos marinos o ricos en cloruros es menos ideal que los grados austeníticos.

Punto práctico: El 440C debe pulirse a fondo y pasivarse después del mecanizado final para obtener un mejor comportamiento frente a la corrosión. Para uso húmedo/marino, considere una familia diferente (ferrítico/austenítico) a menos que el rendimiento frente al desgaste sea primordial.

Resistencia al desgaste, retención del filo y afilado

• Retención del filo = función(carbono + distribución del carburo + dureza). Dado que el 440C contiene aproximadamente el triple de carbono que el 3Cr13, y forma carburos de cromo más duros, es mantiene el filo mucho más tiempo y resiste mejor la abrasión. Por eso, los fabricantes de cuchillas y los ingenieros de rodamientos confían en el 440C para los filos de corte y las superficies de rodadura sometidos a grandes esfuerzos.

• Compensación de afilado: La 440C es más difícil de afilar y desafila más rápido las muelas de pulir y las bandas abrasivas; la 3Cr13 es más fácil de afilar y reafilar en condiciones de campo.

Maquinabilidad, soldabilidad, acabado superficial

• Maquinabilidad: En general, el 3Cr13 es más fácil de mecanizar y rectificar: menos desgaste de la herramienta y mejor acabado superficial en los equipos de mecanizado habituales. El 440C es abrasivo (carburos) y duro, por lo que las herramientas de producción deben especificarse para inoxidables más duros (CBN, plaquitas de carburo) y debe adaptarse el avance/velocidad.

• Soldadura: Ambos son martensíticos y requieren un tratamiento térmico previo y posterior a la soldadura para evitar el agrietamiento; el 3Cr13 es algo más tolerante en las prácticas habituales de taller, pero sigue necesitando control. Si la soldadura es un requisito importante, puede ser mejor otra familia (por ejemplo, 316L, 17-4PH).

• Pulido / acabado superficial: El 3Cr13 se pule bien hasta conseguir un acabado brillante; el 440C puede conseguir un acabado de espejo excepcional, pero requiere más tiempo debido a los carburos.

Aplicaciones típicas (y por qué se utiliza cada grado)

3Cr13 casos de uso común:

• Cuchillos de cocina, utensilios y cubertería de bajo coste en los que se desea resistencia a la corrosión y capacidad de pulido, pero en los que la duración extrema del filo no es crítica.

• Ejes, elementos de fijación, embellecedores, herrajes decorativos y componentes que requieren un rendimiento inoxidable con un procesamiento económico.

• Bienes de consumo producidos en serie en los que importa un bajo índice de rechazo y un utillaje barato.

440C casos de uso común:

• Hojas de cuchillo en las que se requiere una larga retención del filo (algunas navajas plegables y hojas fijas de primera calidad).

• Carreras de rodamientos, componentes de válvulas, piezas de bolas/rodillos, anillos de desgaste: aplicaciones que requieren gran dureza y resistencia al desgaste.

• Componentes industriales de precisión sometidos a altas cargas cíclicas y abrasión.

Coste, adquisición y suministro

• Coste de la materia prima: El 440C suele ser más caro debido a su mayor contenido de aleación, un procesamiento más estricto y un tratamiento térmico más exigente. El 3Cr13 es un inoxidable martensítico asequible.

• Coste de procesamiento: 440C aumenta los costes de mecanizado, rectificado y tratamiento térmico (menor velocidad de arranque, mayor desgaste de la herramienta, más ciclos de revenido). Las estimaciones presupuestarias deben incluir el tiempo de acabado adicional y el mayor riesgo de chatarra si no se controla estrictamente el tratamiento térmico.

• Suministro: Ambas calidades están ampliamente disponibles en los proveedores de acero inoxidable; sin embargo, la 440C en barras/forja de alta calidad para uso en cojinetes suele proceder de fábricas con un estricto control de calidad: insista en los certificados de la fábrica y en los registros de dureza de cada lote.

Cómo elegir

• Si su principal requisito es duración de los bordes / resistencia al desgaste / dureza → 440C.

• Si su principal requisito es menor coste / facilidad de fabricación / resistencia general a la corrosión → 3Cr13.

• Si necesita ambos resistencia a la corrosión y un desgaste razonable, pero no puede permitirse 440C, considere la posibilidad de optimización del tratamiento térmico de 3Cr13 o utilizar inoxidable austenítico con endurecimiento superficial o revestimientos como alternativas.

Pruebas y control de calidad (qué especificar en un pedido)

Elementos mínimos de ensayo para piezas críticas:

• Certificado del molino (composición química) - grado y número de lote.

• Ensayo de dureza (Rockwell HRC): ubicación de la muestra e intervalo de aceptación.

• Comprobación de la microestructura (huecos, carburos, fracción de martensita aceptable) para piezas de alto desgaste.

• Ensayos no destructivos (si procede): líquidos penetrantes, UT para piezas grandes.

• Rugosidad de la superficie y norma de pulido (Ra o espejo).

• Prueba de corrosión (niebla salina o potencial de picadura) sólo si el entorno lo exige.

Caso

Caso A: pequeño fabricante de cuchillos (diálogo):
"Li (jefe de producción): 'Queremos una cuchilla que cueste menos y sea fácil de producir en serie para un juego de cocina de camping'.
Chen (ingeniero de materiales): El 3Cr13 mantiene bajos los costes y el tiempo de mecanizado, se pule bien y ofrece una resistencia a la corrosión aceptable. Para acampadas ligeras, elija HRC ~50 y un buen pulido".

Caso B - válvula OEM (diálogo):
"Ahmed (compras): 'Los asientos de válvula se desgastan en un año; ¿podemos alargar la vida útil?'
Sara (diseño): El cambio a 440C para los asientos mejorará significativamente la vida útil, pero los costes de material y procesamiento serán mayores y requerirá un tratamiento térmico preciso. Si el medio es muy corrosivo, considere el 440C con un revestimiento protector o seleccione una familia de inoxidables diferente para el cuerpo'".

Acero 3Cr13 frente a las tablas inoxidables 440C

Tabla A - Dureza típica en función de la aplicación (indicativa)

Cuadro B - Resumen de pros y contras

Preguntas frecuentes

1. ¿Es 3Cr13 lo mismo que 420/420J2?
   No es exactamente idéntico, pero el 3Cr13 es químicamente similar a la familia 420 y a menudo se asigna a X30Cr13 / 1.4028 y a veces comparado con el 420J2. Las pequeñas diferencias en los niveles de carbono e impurezas afectan a la templabilidad y a las propiedades finales.

2. ¿Puede oxidarse el 440C?
   Sí, como la mayoría de los aceros inoxidables, el 440C resiste la oxidación, pero puede corroerse bajo el ataque de cloruros o en condiciones de acabado deficientes. El pulido y la pasivación cuidadosos mejoran su comportamiento frente a la corrosión.

3. ¿Qué mantiene el filo durante más tiempo: el 3Cr13 o el 440C?
   440C mantiene el filo durante más tiempo gracias a su mayor contenido en carbono y carburo, que proporcionan una mayor resistencia a la abrasión.

4. ¿Es 440C mejor para rodamientos que 3Cr13?
   Sí, el 440C se utiliza habitualmente en rodamientos de bolas y de rodillos cuando se requieren pistas duras y resistentes al desgaste.

5. ¿Cuál es más fácil de afilar sobre el terreno?
   3Cr13 es más fácil de afilar; la 440C es más dura y necesita abrasivos más agresivos y tiempo.

6. ¿Hay trampas en el tratamiento térmico que deba vigilar?
   En el caso del 440C, un temple o revenido inadecuados pueden provocar grietas y una tenacidad deficiente; se requieren ciclos controlados y alivio de tensiones tras el tratamiento térmico. El 3Cr13 es más tolerante, pero sigue necesitando ciclos correctos.

7. ¿Puedo soldar cualquiera de los dos grados?
   Ambos son martensíticos y la soldadura requiere precalentamiento y revenido postsoldadura para los componentes críticos; considere familias alternativas si es necesario soldar con frecuencia.

8. ¿Qué le parecen los revestimientos superficiales en lugar de cambiar de grado?
   Si la corrosión es el principal problema pero necesita desgaste, considere revestimientos de alta calidad (PVD, nitruración, cerámica) sobre una base 3Cr13 o un sustrato de menor coste para equilibrar coste y rendimiento.

9. ¿Qué grado proporciona un mejor pulido/acabado espejo?
   El 3Cr13 se pule fácilmente; el 440C puede conseguir un excelente acabado de espejo, pero requiere más tiempo y abrasivos.

10. ¿En qué certificados de ensayo debo insistir?
    Composición química (certificado de laminación), pruebas de dureza, registros de tratamiento térmico y, si son críticos, informes de microestructura o END.

Recomendaciones finales

• Para prototipos de cuchillas o hardware de consumo donde el coste y la velocidad de producción impulsan las decisiones → 3Cr13.

• Para piezas de desgaste de precisión, superficies de apoyoy herramientas de corte de alta gama donde la vida del borde es crítica → 440C (o considerar las calidades modernas de pulvimetalurgia si el presupuesto lo permite).

• Siempre especificar el tratamiento térmico y criterios de aceptación en las órdenes de compra, y exigen mapas de dureza o muestras del primer lote de producción.

Referencias autorizadas

• Penn Stainless - Acero inoxidable 440C (Información del producto)
• Carpenter Technology - Acero inoxidable 440C (hoja de datos / MSDS)
• Aceros para herramientas - 3Cr13 (30Cr13) Detalles de la calidad y referencias normalizadas