Acero aleado AISI 4140: Especificaciones, propiedades, equivalentes, precio

El AISI 4140 es un acero versátil de baja aleación de cromo y molibdeno que se caracteriza por una elevada resistencia a la fatiga y a la abrasión y una excelente tenacidad al impacto. Es el estándar de la industria para componentes que requieren distintos niveles de dureza, ya que responde excepcionalmente bien al tratamiento térmico. Para los responsables de compras y los ingenieros, lo más importante es que MWalloys ofrece este material a un precio 100% directo de fábrica, eliminando los recargos de los distribuidores y ofreciendo al mismo tiempo una personalización dimensional precisa que no se encuentra en las listas de existencias estándar. Tanto si necesita un estado preendurecido (PH) como recocido para el mecanizado, el 4140 sigue siendo la mejor opción para ejes de automoción, collares de perforación de petróleo y gas y engranajes de maquinaria pesada.

¿Qué es el acero aleado AISI 4140?

El AISI 4140 (UNS G41400) es un acero de bajo contenido en carbono y baja aleación que contiene cromo y molibdeno. Pertenece a la familia de los aceros “cromolíticos”, a menudo especificados cuando se requiere una combinación de resistencia a la tracción y tenacidad junto con la capacidad de endurecimiento profundo con ciclos adecuados de temple y revenido. Las condiciones habituales de suministro incluyen barras, chapas y piezas forjadas laminadas en caliente, normalizadas, recocidas, templadas y revenidas y endurecidas en toda su masa. Las aplicaciones industriales típicas son ejes, cigüeñales, bielas de pistones hidráulicos, componentes de utillaje, engranajes y piezas de maquinaria pesada.

Definición de AISI 4140: Composición química y metalurgia

La denominación "4140" no es arbitraria. Según el sistema de nomenclatura AISI/SAE, "41" indica un acero de baja aleación que contiene cromo y molibdeno, mientras que "40" representa un contenido nominal de carbono de 0,40%. Esta composición química específica crea un material que equilibra la ductilidad con la resistencia, resolviendo los problemas de fragilidad que a menudo se encuentran en los aceros simples con alto contenido en carbono.

Si su proyecto requiere acero aleado 4140, póngase en contacto con MWalloys para obtener un presupuesto gratuito.

Los ingenieros favorecen este grado porque el contenido de molibdeno evita la fragilidad del temple, un modo de fallo común en otros aceros endurecidos. A continuación figura la formulación química precisa que MWalloys sigue durante el proceso de fundición y refinado.

Tabla 1: Composición química de AISI 4140 (normas ASTM A29)

Nota: MWalloys puede controlar estrictamente el contenido de azufre a <0,005% para los requisitos de "acero limpio" utilizados en aplicaciones aeroespaciales o de fatiga de alta tensión.

Propiedades mecánicas y físicas: La ficha técnica

Para comprender las capacidades del 4140 es necesario analizar su comportamiento bajo tensión. Este material presenta una combinación única de propiedades que cambian significativamente en función del estado del tratamiento térmico (recocido frente a templado y revenido).

Propiedades físicas

Estas constantes permanecen relativamente estables independientemente del tratamiento térmico y son esenciales para calcular el peso y la dinámica térmica en los diseños de ingeniería.

Tabla 2: Constantes físicas

Propiedades mecánicas (condición T - templado y revenido)

Los valores que figuran a continuación representan resultados típicos para una barra redonda de 1 pulgada templada en aceite a 845°C (1550°F) y revenida a 650°C (1200°F).

Tabla 3: Datos de rendimiento mecánico

Información técnica: Para aplicaciones que requieren una mayor resistencia al desgaste superficial, MWalloys recomienda la nitruración, que puede elevar la dureza superficial hasta 60 HRC manteniendo un núcleo resistente.

Equivalentes mundiales y normas de referencia cruzada

En la cadena de suministro globalizada, puede encontrar diferentes designaciones para el mismo material. Aunque la química es casi idéntica, existen ligeras variaciones en las impurezas permitidas entre las normas. MWalloys certifica materiales que cumplen varias normas a la vez para facilitar el aprovisionamiento internacional.

Cuadro 4: Grados internacionales equivalentes

Consejo sobre adquisiciones: Cuando se pide "42CrMo4" para un proyecto especificado como "AISI 4140", normalmente no es necesaria ninguna desviación de ingeniería. No obstante, solicite siempre certificados de ensayo de laminación (MTC) para verificar que las gamas químicas específicas coinciden con sus requisitos de impresión.

Guía completa de tratamiento térmico

El verdadero valor del AISI 4140 reside en su capacidad de respuesta al tratamiento térmico. Se considera un acero templable al aceite. Por lo general, se evita el temple en agua debido al riesgo de agrietamiento por enfriamiento rápido.

Forja

• Temperatura: Calentar lentamente hasta 1150°C (2100°F).

• Proceso: No forjar por debajo de 850°C (1560°F).

• Refrigeración: Enfriar lentamente en arena o cal para evitar el choque térmico.

Recocido (ablandamiento para mecanizado)

Si el acero es demasiado duro para taladrarlo o tornearlo, el recocido restablece la estructura.

• Calor: 840°C - 855°C (1550°F - 1575°F).

• Genial: Enfriar el horno a una velocidad controlada de 11°C por hora hasta 650°C, luego enfriar al aire.

• Resultado: La dureza desciende a aproximadamente 197 HB.

Normalización

Se utiliza para refinar la estructura del grano después de la forja.

• Calor: 870°C - 900°C (1600°F - 1650°F).

• Genial: Aire quieto.

Endurecimiento (temple)

• Calor: 845°C - 870°C (1550°F - 1600°F).

• Medio de enfriamiento: Aceite (las instalaciones modernas, como MWalloys, también utilizan agentes extintores poliméricos para controlar la velocidad de enfriamiento).

• Nota: El temple crea una estructura martensítica que es extremadamente dura pero quebradiza.

Templado (el paso crítico)

Recalentamiento del acero templado para cambiar algo de dureza por tenacidad.

• 205°C (400°F): Dureza elevada (~52 HRC), utilizada para herramientas de corte.

• 315°C (600°F): ~47 HRC, muelles de alta resistencia.

• 540°C (1000°F): ~32 HRC, ejes de alta resistencia (estado estándar).

• 650°C (1200°F): ~28 HRC, dureza máxima.

Características de mecanización y fabricación

Mecanizado

En estado recocido, el AISI 4140 tiene una maquinabilidad de 66% en comparación con el acero B1112 (la referencia 100%). Se mecaniza suavemente con un buen acabado superficial. Sin embargo, en el estado preendurecido (28-32 HRC), el mecanizado requiere configuraciones rígidas y herramientas de metal duro.

• Refrigerante: Imprescindible para estados endurecidos.

• Velocidades: Reducir la velocidad en 20% si se mecaniza material preendurecido.

Soldadura

Soldar 4140 es un reto debido a su alta templabilidad. Es susceptible a la fisuración en frío (fisuración por hidrógeno) en la zona afectada por el calor (ZAC).

1. Precaliente: Esencial. Calentar la pieza a 200°C - 300°C antes de iniciar el arco.

2. Material de relleno: Electrodos de bajo contenido en hidrógeno (E7018 o E8018).

3. Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT): El alivio de tensiones a 550°C - 600°C es obligatorio para evitar fallos de servicio.

4. Nota: Nunca suelde 4140 en estado templado si pretende mantener esa dureza, ya que la soldadura arruinará el tratamiento térmico en la ZAT.

Análisis del mercado de MWalloys: Comparación mundial de precios

Uno de los aspectos más opacos del aprovisionamiento de acero es la fijación de precios. Los costes fluctúan en función de los recargos por níquel/molibdeno, la disponibilidad de chatarra y los costes energéticos.

Como 100% Directo de fábrica MWalloys se salta los niveles tradicionales de la cadena de suministro (Fábrica -> Acopiador -> Distribuidor -> Usuario final). La tabla siguiente ilustra la ventaja en costes de abastecerse directamente en nuestras instalaciones en comparación con las tarifas medias del mercado en las principales regiones.

Cuadro 5: Precios comparativos estimados (USD/Ton) - Análisis 2026

¿A qué se debe la discrepancia?

• Estados Unidos/Europa: Los precios incluyen elevados costes de almacenamiento, mano de obra y márgenes de varios distribuidores (a menudo 30-40% por nivel).

• India: Fabricación competitiva, pero la logística y la coherencia pueden variar.

• MWalloys (China): La integración vertical desde el tocho bruto hasta la barra acabada nos permite ofrecer el "Precio de Fábrica" que figura en la lista. Controlamos la fundición, el laminado y el tratamiento térmico, repercutiendo el ahorro directamente a los compradores internacionales.

Personalización de MWalloys: Más allá del stock estándar

La mayoría de los centros de servicio locales sólo almacenan diámetros imperiales estándar (1", 2", 3"). MWalloys apoya fabricación a medida lo que reduce el tiempo de mecanizado y el desperdicio de chatarra.

Opciones de personalización:

1. Tallas no estándar: ¿Necesita un eje de 43,5 mm de diámetro? Lo laminamos o pelamos a la medida exacta, evitándole tener que rechazar una barra de 50 mm.

2. Acabado superficial:

   • Negro: Laminado en caliente, escama apretada.

   • Pelado/girado: Superficie sin defectos.

   • Esmerilado y pulido: Tolerancia de precisión (h7, h6) para ejes de bombas.

3. Perfiles de tratamiento térmico: Podemos personalizar la temperatura de revenido para alcanzar un estrecho rango de dureza específico (por ejemplo, 34-36 HRC) en lugar del amplio rango estándar.

Comparación entre el acero aleado AISI 4140 y otras calidades de acero

Acero aleado D2 VS 4140.

Acero AISI 4145 VS acero aleado 4140.

acero para herramientas s7 VS acero aleado 4140.

Acero aleado AISI 4130 vs 4140.

Acero AISI 4140 VS Acero 1018.

¿Para qué se utiliza el acero AISI 4140?

La ubicuidad de esta aleación se debe a su fiabilidad.

• Petróleo y gas: Collares de perforación, barras Kelly, barras Pony. El material debe soportar un elevado par de torsión y presión en el fondo del pozo.

• Automóvil: Ejes, muñones de dirección, cigüeñales.

• Aeroespacial: Tubos estructurales, componentes del tren de aterrizaje (a menudo utilizando VAR - Vacuum Arc Remelted 4140).

• Maquinaria de fabricación: Pasadores eyectores, bases de moldes, ejes hidráulicos.

• Sujetadores: Tornillos de alta resistencia (los tornillos de grado B7 son químicamente similares al 4140).

Preguntas más frecuentes (FAQ)

Lista de comprobación de compras para ingenieros

Antes de enviar una RFQ (solicitud de presupuesto) a MWalloys, asegúrese de especificar:

1. Grado: AISI 4140 (o 42CrMo4).

2. Estado: Laminado en caliente, estirado en frío o templado y revenido (especificar dureza).

3. Acabado: Negro, pelado o pulido.

4. Dimensiones: Diámetro y longitud (el estándar es de 6 m, pero podemos cortar a medida).

5. Rectitud: Enderezado estándar o de precisión (para ejes de alta velocidad).

6. Prueba ultrasónica: Necesario para la integridad interna crítica (por ejemplo, SEP 1921 Clase C/c).

¿Por qué elegir MWalloys?

En un sector atestado de intermediarios, MWalloys se erige como faro de transparencia y excelencia en la fabricación. Al controlar la metalurgia desde el taller de fundición hasta el muelle de embarque, garantizamos la integridad de su cadena de suministro. No nos limitamos a vender acero, sino que proporcionamos los cimientos de sus maravillas de ingeniería.

Póngase en contacto hoy mismo con nuestro equipo técnico de ventas para obtener un presupuesto directo de fábrica de AISI 4140.