La barra redonda 4340 RHC 30-35 ofrece una combinación fiable de alta resistencia, ductilidad, tenacidad a la fractura y endurecimiento profundo para componentes que requieren una dureza estable en el rango Rockwell C 30-35. Un tratamiento adecuado de templado y revenido produce una microestructura equilibrada que proporciona una larga vida a la fatiga y resistencia al impacto para piezas como ejes, pasadores, fijaciones pesadas y eslabones de trenes de aterrizaje aeroespaciales.

¿Qué es el acero 4340?

El 4340 es un acero de aleación de níquel, cromo y molibdeno, con un contenido medio de carbono, muy utilizado cuando se requiere una elevada combinación de resistencia y tenacidad. Cuando se suministra templado y revenido con una dureza Rockwell de aproximadamente 30-35 HRC (denominada aquí RHC 30-35), la barra redonda se convierte en una excelente materia prima para ejes giratorios sometidos a grandes cargas, componentes aeronáuticos, pernos pesados y elementos de fijación estructurales sometidos a grandes esfuerzos. Las prácticas habituales de suministro incluyen redondos preendurecidos y templados que cumplen las especificaciones aeroespaciales o industriales.

Composición química y función metalúrgica de los elementos clave

A continuación se muestra una tabla de composición concisa que refleja los rangos típicos de la industria para AISI/SAE 4340 (existen variantes UNS G43400 / AMS para productos de primera calidad).

Esta química produce una gran templabilidad y una matriz de martensita revenida tras un tratamiento térmico adecuado, lo que sustenta la útil envoltura mecánica de la calidad.

Propiedades físicas

• Densidad: ~7,85 g/cm³

• Módulo elástico (Young): ~200-210 GPa

• Módulo de cizallamiento: ~80 GPa

• Conductividad y dilatación térmicas: valores acordes con los aceros aleados con contenido medio de carbono; consulte los certificados específicos de los laminadores para obtener cifras de diseño precisas.

Estos valores de referencia son adecuados para los cálculos de tensión/deformación de ingeniería y los modelos de elementos finitos cuando se combinan con entradas de resistencia dependientes del tratamiento térmico.

Propiedades mecánicas según el temple

La tabla resume las gamas de propiedades mecánicas representativas de la barra redonda 4340 en las condiciones habituales. Las propiedades reales varían según el proveedor, el tratamiento térmico, el tamaño de la sección y el método de ensayo.

Nota: Las propiedades dependen en gran medida del tamaño de la sección y del protocolo exacto de templado. Para los factores de seguridad de diseño, utilice los informes de ensayo certificados del proveedor.

Objetivo de dureza RHC 30-35: programas de tratamiento térmico y resultados esperados

Obtener un HRC de 30-35 en una barra redonda requiere un tratamiento térmico disciplinado. Existen múltiples rutas comercialmente probadas; la tabla resumen enumera las recetas industriales más comunes.

Nota práctica: el revenido a temperaturas más bajas (180-220°C) proporciona una dureza muy elevada pero una tenacidad escasa; el revenido a 450-650°C proporciona el equilibrio favorable de tenacidad/dureza utilizado para RHC 30-35. Para barras de gran diámetro, los tiempos de revenido deben ajustarse a la sección transversal del material para garantizar la uniformidad.

Fabricación, tamaños, tolerancias y formas típicas de suministro

La barra redonda 4340 se suministra en:

• Redondos laminados en caliente (largos, económicos)

• Redondos torneados/acabados en frío (tolerancias más estrictas, mejor acabado superficial)

• Redondos preendurecidos y templados (dureza especificada suministrada)

Gama de diámetros típica ofrecida por los laminadores y distribuidores: De 6 mm a más de 300 mm, dependiendo del laminador y de la capacidad de forja. Las longitudes estándar suelen ser de 3 a 6 m; bajo pedido, se pueden cortar a medida. Las clases de tolerancia (h9, h10, etc.) y las certificaciones (EN 10204 3.1/3.2, certificados de pruebas de laminación) son la práctica comercial habitual.

Comportamiento de la microestructura, fractura y fatiga

Tras el temple y revenido, la microestructura del 4340 suele consistir en martensita revenida con carburos de transición finamente dispersos. Esta estructura proporciona una alta resistencia a la tracción junto con una notable tenacidad a la fractura. La resistencia a la fatiga es superior cuando:

• Presencia de tensiones residuales de compresión en la superficie (granallado, endurecimiento por inducción), o

• El acabado superficial es bueno y se minimizan las concentraciones de tensiones.

Para ejes giratorios y cargas cíclicas, se recomienda un revenido en la banda de 450-650°C para maximizar la energía de impacto manteniendo la dureza en el intervalo requerido. Los diseñadores deben solicitar al proveedor los datos de las pruebas de fatiga de las piezas críticas.

Operaciones secundarias: mecanizado, soldadura, endurecimiento superficial, nitruración

• Mecanizado: El grado de maquinabilidad es moderado; se mecaniza mejor en condiciones recocidas o normalizadas. Los productos de alta dureza requieren herramientas, avances y refrigerante adecuados.

• Soldadura: Se recomienda el precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura; la selección de la aportación debe tener en cuenta la templabilidad y la susceptibilidad al agrietamiento. La soldadura a través de secciones totalmente endurecidas es de alto riesgo sin procedimientos controlados.

• Tratamientos superficiales: El endurecimiento por inducción, el endurecimiento a la llama o la nitruración aumentan la resistencia al desgaste superficial al tiempo que preservan la tenacidad. La nitruración puede elevar la dureza de la caja a Rc 60+, manteniendo la tenacidad del núcleo.

Control de calidad, pruebas y trazabilidad

Para solicitar piezas críticas:

• Certificado de ensayo EN 10204 3.1/3.2

• Mapa de dureza (múltiples lecturas Rockwell C a lo largo y ancho de la barra)

• Informe del ensayo de tracción y del ensayo de impacto Charpy (cuando se especifique)

• Informe del análisis químico e identificación del calor / lote

• Cumplimiento de las especificaciones aeroespaciales AMS/ASTM o del proveedor cuando sea necesario (existen variantes de AMS 6414, ASTM A322, ASTM A29).

Opciones de ensayos no destructivos: los ensayos por ultrasonidos, la inspección por partículas magnéticas y la detección de grietas superficiales son habituales en las piezas de alta integridad.

Notas de selección de aplicaciones y consejos de ingeniería

• Elija RHC 30-35 cuando la pieza deba resistir un desgaste moderado manteniendo la tenacidad al impacto.

• Para requisitos de desgaste extremadamente elevados, utilice una carcasa más dura con un núcleo de 30-35 HRC, o seleccione una dureza templada superior si la carga de fatiga lo permite.

• Para secciones grandes, compruebe las tablas de templabilidad y solicite cupones de prueba representativos al tratador térmico para validar las propiedades finales.

Lista de control de las adquisiciones y equivalencias de grado

Al realizar el pedido de barra redonda 4340 RHC 30-35 incluya:

• Química o especificación exacta (por ejemplo, AMS 6414 VAR, ASTM A322, UNS G43400)

• Rango de dureza solicitado y método de medición (Rockwell C)

• Tamaño y acabado de la sección (laminado en caliente frente a acabado en frío)

• Ensayos requeridos (Charpy, tracción, mapa de dureza)

• Nivel de trazabilidad (EN 10204 3.1/3.2)

• Requisitos de acabado superficial, embalaje y plazo de entrega

Equivalencias internacionales comunes: 34CrNiMo6 (EN), 1.6582 (Alemania), SNCM447 (Japón); confirmar la equivalencia mecánica y química con el proveedor.

Instrucciones de manipulación, almacenamiento e inspección

• Almacene las barras en estanterías secas y cubiertas para evitar la oxidación de la superficie.

• Inspeccionar el material entrante en busca de sellos de identificación del laminador, cotejar los certificados con los números de colada.

• Realizar comprobaciones puntuales de la dureza antes del mecanizado para confirmar el temple suministrado.

• Si el material se va a volver a tratar térmicamente en la empresa, verificar el medio de enfriamiento rápido, la calibración del horno y el control de la velocidad de enfriamiento.

Tabla A - Temperatura típica de revenido frente al HRC esperado (aproximado; consulte las curvas del proveedor)

(Valores ilustrativos; los resultados reales dependen de la aleación, el temple y el tamaño de la sección).

Tabla B - Comparación rápida: 4340 RHC 30-35 frente a alternativas comunes

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué significa "RHC 30-35"?
   RHC indica la dureza Rockwell medida en la escala C. El rango numérico 30-35 define la banda de dureza objetivo para el material del núcleo.

2. ¿Puede suministrarse el 4340 preendurecido a 30-35 HRC?
   Sí. Muchas fábricas ofrecen barras preendurecidas y templadas que están certificadas para una banda Rockwell C especificada.

3. ¿Será mecanizable el 4340 a 30-35 HRC?
   El mecanizado es posible, pero la vida útil de las herramientas disminuye en comparación con la barra recocida. Para grandes volúmenes de mecanizado, compre las barras suministradas más blandas y trate térmicamente las piezas acabadas cuando sea necesario.

4. ¿Se recomienda la nitruración para 4340 RHC 30-35?
   La nitruración es posible y aumentará en gran medida la dureza superficial dejando intacta la tenacidad del núcleo. Confirme la compatibilidad del proceso de nitruración con el temple base.

5. ¿Cambia el tamaño de la sección la dureza alcanzable?
   Sí. Los diámetros más grandes se endurecen menos. Solicite cupones de prueba al tratador térmico para la geometría prevista.

6. ¿Qué pruebas deben llegar con el envío?
   Análisis químico del laminador, ensayo de tracción, lecturas de dureza y un certificado EN 10204 3.1/3.2 o equivalente si es necesario.

7. ¿Se puede soldar el 4340 sin postcalentamiento?
   La soldadura de 4340 de alta dureza sin precalentamiento y tratamiento térmico post-soldadura corre el riesgo de agrietarse. Utilice procedimientos cualificados.

8. ¿Qué industrias utilizan habitualmente 4340 RHC 30-35?
   Aeroespacial, maquinaria pesada, petróleo y gas, componentes de automoción y equipos de minería.

9. ¿Qué acabado superficial favorece la vida a fatiga?
   El granallado, el pulido y la eliminación de los concentradores de tensiones mejoran el comportamiento a la fatiga.

10. ¿Qué norma debo indicar en el pedido?
    Utilice la norma AMS o ASTM específica que desee su cliente. Para calidad aeroespacial superior, cite AMS 6414 (VAR) o similar; para suministro industrial, cite equivalentes ASTM o SAE.

Notas de ingeniería para redactores de especificaciones

• Especifique la tolerancia de dureza (+/-1-2 HRC) y el método de medición.

• Incluya los lugares de ensayo requeridos y el número de lecturas de dureza por longitud/diámetro.

• Para los componentes críticos para la seguridad se requieren pruebas de impacto a las temperaturas de diseño.

• Insistir en la trazabilidad del número de colada y en la conservación de muestras para la investigación de fallos.

Aprovisionamiento, plazos de entrega y factores de coste

Entre los factores de coste se incluyen: el grado de calidad (comercial frente a VAR/VAC-ARC), el diámetro, el acabado, las pruebas necesarias y la complejidad del tratamiento térmico. El 4340 de calidad aeroespacial superior (VAR/CEVM) tiene un precio más elevado y plazos de entrega más largos. Los plazos de entrega típicos de los distribuidores varían desde el stock inmediato hasta 4-8 semanas para el tratamiento térmico personalizado y la certificación. twmetals.comrisingstarsteel.com

Referencias autorizadas

• MatWeb / ASM - Acero 4340 (ficha de propiedades mecánicas)
• Carpenter Technology - 4340 VAC-ARC / ficha técnica (curvas de tratamiento térmico)
• SSA Corp - 4340 AMS 6414 VAR datasheet (especificación aeroespacial premium)
• Atlas Steels - Barra de temple pasante 4340 (boletín técnico)