Ficha de material · Acero aleado
Acero 4140 al cromo-molibdeno para piezas maquinadas
El acero aleado de uso general para flechas, pernos, engranes y herramentales. Se compra recocido o ya templado y revenido, y esa decisión cambia el maquinado, el costo y lo que debe decir el plano.
Qué es el 4140
El 4140 es un acero de baja aleación con alrededor de 0.40 % de carbono, cromo y molibdeno. El cromo aumenta la templabilidad y la resistencia al desgaste; el molibdeno ayuda a que la dureza llegue más adentro en secciones gruesas y reduce la fragilidad del revenido. El resultado es un acero que, templado y revenido, combina resistencia alta con buena tenacidad.
En México se pide como «4140», «acero cromo-molibdeno», «4140 recocido» o «4140 tratado» (también llamado bonificado: templado y revenido desde la acería). Es el acero de las flechas de transmisión, ejes, pernos y espárragos de alta resistencia, engranes, coples, portaherramientas y componentes de maquinaria para minería, petróleo, acero y autopartes en Monterrey, Saltillo, el Bajío y el norte del país.
Dos condiciones de compra, dos rutas de proceso:
- Recocido: blando y fácil de cortar. Si la pieza necesita dureza, se maquina con sobremetal, se trata térmicamente y se termina con rectificado o maquinado duro.
- Templado y revenido de fábrica: la barra ya trae la dureza de uso. La pieza se maquina terminada en una sola ruta, sin distorsión de temple.
Composición química y propiedades
La composición es la del grado SAE/AISI 4140. Las propiedades mecánicas dependen por completo de la condición: recocido, normalizado o templado y revenido a una dureza dada. Por eso el plano debe pedir una condición y un rango de dureza, y el certificado de materiales del lote es el que confirma ambos.
| Elemento | Contenido (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.38 – 0.43 |
| Manganeso (Mn) | 0.75 – 1.00 |
| Fósforo (P) | 0.035 máx. |
| Azufre (S) | 0.040 máx. |
| Silicio (Si) | 0.15 – 0.35 |
| Cromo (Cr) | 0.80 – 1.10 |
| Molibdeno (Mo) | 0.15 – 0.25 |
| Hierro (Fe) | Resto |
| Propiedad | Recocido, típico | Templado y revenido de barra comercial, típico |
|---|---|---|
| Dureza | 197 HB (alrededor de 92 HRB) | 28 – 32 HRC (alrededor de 270 – 300 HB) |
| Resistencia a la tensión | 655 MPa (95 ksi) | Depende del revenido; consulte el certificado |
| Límite de cedencia | 415 MPa (60 ksi) | Depende del revenido; consulte el certificado |
| Elongación en 50 mm | 25.7 % | Menor que en recocido |
| Densidad | 7.85 g/cm³ (0.284 lb/pulg³) | 7.85 g/cm³ (0.284 lb/pulg³) |
| Módulo de elasticidad | 190 – 210 GPa (27 600 – 30 500 ksi) | Igual |
| Conductividad térmica (100 °C) | 42.6 W/m·K | Similar |
| Coeficiente de dilatación térmica (0 – 100 °C) | 12.2 µm/m·°C (6.8 µpulg/pulg·°F) | Similar |
| Maquinabilidad relativa (AISI 1212 = 100) | 65 | Menor; baja conforme sube la dureza |
Para estimar el peso con la densidad de 7.85 g/cm³, use la calculadora de peso de pieza.
Cómo se comporta en el maquinado
- Recocido. Se corta con facilidad y deja buena rugosidad con insertos de carburo recubiertos. Es la condición más económica para desbastar, pero obliga a un tratamiento posterior si la pieza necesita dureza.
- Templado y revenido a 28 – 32 HRC, típico de barra comercial. Sigue siendo maquinable con carburo, con velocidades menores y más desgaste de herramienta. A cambio, la pieza sale terminada sin distorsión de temple ni capa descarburada que retirar.
- Templado a dureza alta. Por arriba de alrededor de 45 HRC, típicamente se pasa a torneado duro con CBN o a rectificado. Si el plano pide esa dureza, deje sobremetal en las cotas funcionales para la operación final.
- Distorsión. Una flecha larga templada después de maquinar se arquea. Pida la rectitud que realmente necesita y deje sobremetal para rectificar los asientos de baleros.
- Cuerdas. En pernos y espárragos, la cuerda laminada resiste más la fatiga que la cuerda cortada; si su aplicación lo exige, especifíquelo.
- Soldadura. Es soldable solo con precalentamiento y control de enfriamiento por su templabilidad; sin ese control aparecen grietas. Si la pieza debe soldarse, considere 4130.
Tolerancias y rugosidad típicas
En 4140 las tolerancias de diámetro se sostienen bien en torneado; lo que decide la ruta es la dureza y la rectitud que pida el plano. Las tolerancias cerradas se cotizan solo en cotas funcionales y según la geometría. Una cota que deba sostenerse después de un tratamiento térmico se confirma por característica, porque depende de la distorsión de cada pieza.
| Característica | Referencia típica | Comentario |
|---|---|---|
| Cotas sin tolerancia propia | ISO 2768-m: ±0.2 mm de 6 a 30 mm; ±0.3 mm de 30 a 120 mm | Nota habitual en planos de maquinaria |
| Asiento de balero en flecha | k6: +0.002 / +0.015 mm en 25 mm de diámetro | Torneado fino o rectificado |
| Rugosidad de torneado general | Ra 3.2 µm (N8, 125 µpulg) | Valor por defecto en muchos planos |
| Rugosidad de asiento torneado fino | Ra 1.6 µm (N7, 63 µpulg) | Asientos y caras de apoyo |
| Rugosidad de asiento rectificado | Ra 0.4 – 0.8 µm (N5 – N6, 16 – 32 µpulg) | Se confirma por característica en la cotización |
Herramientas relacionadas: calculadora de ajustes ISO 286, calculadora de tolerancias ISO 2768, tabla de rugosidad Ra, Rz y N y tabla de roscas UNC, UNF y métricas.
Tratamiento térmico y recubrimientos
El temple y revenido, el nitrurado y el temple por inducción se coordinan con fábricas asociadas. Lo mismo aplica al pavonado, al zincado y a otros recubrimientos contra la corrosión. La ubicación de producción se indica en cada cotización.
Lo que su plano debe decir para que el resultado sea verificable:
- La dureza como rango, no como un valor único, la escala (HRC o HB) y en qué zona se mide.
- Para nitrurado o temple por inducción: profundidad de capa efectiva, dureza superficial y zonas que no deben endurecerse, como cuerdas o barrenos que se maquinan después.
- Para zincado electrolítico en piezas templadas: ASTM B633 y ASTM B850 piden un horneado posterior de alivio de hidrógeno en aceros de alta resistencia, para evitar la fragilización. Anótelo en el plano.
- El pavonado da color negro y una protección ligera que depende del aceite final; no es para intemperie.
Más detalle en acabados superficiales. El maquinado de la pieza se hace por torneado CNC o fresado CNC en nuestra planta asociada principal en Vietnam.
Equivalencias y nombres en México
El 42CrMo4 europeo y el SCM440 japonés son equivalentes cercanos, no idénticos: los intervalos de carbono y manganeso difieren un poco, y en piezas críticas el certificado de materiales decide. La tabla completa está en equivalencias de aceros AISI, DIN y JIS.
| Grado | AISI / SAE / UNS | EN (número y nombre) | JIS |
|---|---|---|---|
| 4140 | 4140 / G41400 | 1.7225 (42CrMo4) | SCM440 |
| 4130 | 4130 / G41300 | 1.7218 (25CrMo4) | SCM430 |
| 4340 | 4340 / G43400 | 1.6582 (34CrNiMo6), cercano | SNCM439 |
Cuándo elegir 4140 y cuándo no
Es buena elección para flechas, ejes, pernos y espárragos de alta resistencia, engranes, coples, bujes sometidos a desgaste, portaherramientas y piezas de maquinaria con cargas de impacto o fatiga.
Conviene otra opción en estos casos:
- Carga moderada y costo bajo: el 1045 al carbono es más barato, aunque templa menos a fondo en secciones gruesas.
- Piezas torneadas pequeñas de baja exigencia mecánica: 12L14 o 1215 de fácil maquinado.
- Piezas soldadas: 4130, con menos carbono.
- Secciones muy gruesas que deben templar hasta el centro: 4340, con níquel.
- Corrosión sin recubrimiento: un inoxidable como el 304.
- Peso bajo: aluminio 6061, si la dureza no es requisito.
Antes de enviar el plano, revise la lista de verificación para cotizar: condición de compra, rango de dureza, recubrimiento, rugosidad y cantidad por lote. Para temas más amplios, consulte las guías de ingeniería y el glosario.
Lo que no hacemos
No vendemos barra de acero sin maquinar: el material se compra para la pieza cotizada, con su certificado de materiales a solicitud.
El tratamiento térmico, el nitrurado, el pavonado y el zincado se coordinan con fábricas asociadas; la ubicación de producción se indica en cada cotización.
Envíe su plano y reciba una cotización.
STEP o PDF, una pieza o una familia completa. Respondemos las cotizaciones en inglés; puede escribirnos en español. La ubicación de producción se indica en cada cotización.