4140 frente a 4340: comparación de barras de acero aleado

La brecha química

4140 (EN 1.7225 / 42CrMo4, JIS SCM440) es un acero al cromo-molibdeno con aproximadamente 0.40% C, 1% Cr y 0.2% Mo. 4340 (EN 1.6582 / 34CrNiMo6, JIS SNCM439) mantiene la misma base y añade 1.65–2.0% de níquel, con un molibdeno ligeramente superior.

Qué aporta el níquel

• Tenacidad: el níquel reduce la temperatura de transición dúctil-frágil y eleva los valores de impacto Charpy, especialmente en secciones grandes y a temperaturas de servicio bajo cero.
• Templabilidad: el 4340 se templa pasante en secciones de referencia mucho mayores — donde un eje de 4140 solo puede templarse hasta la profundidad de capa en diámetros grandes, el 4340 puede alcanzar la dureza y resistencia objetivo en todo el núcleo.
• Fatiga: a igual resistencia a la tracción, el 4340 muestra en general mejor resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura, por lo que aparece en trenes de aterrizaje, tornillos de alta resistencia y piezas giratorias críticas.

Los intervalos típicos de resistencia tras temple y revenido se solapan (aproximadamente 850–1200 MPa según el revenido y la sección), por lo que la elección rara vez se debe a la resistencia principal — se debe a la tenacidad a esa resistencia.

Coste y disponibilidad

El 4340 suele costar notablemente más por kilo — a menudo entre un 30–60% por encima del 4140 según el mercado y la forma — y los almacenistas disponen de menos medidas. El mecanizado y la soldadura son comparables; ambos necesitan precalentamiento y procedimientos controlados cuando se sueldan.

Regla de decisión

Utilice por defecto 4140 para ejes, engranajes, vástagos hidráulicos, tornillos y maquinaria general: cubre la mayoría de las exigencias de ingeniería al mejor precio. Pase a 4340 cuando el diseño sea crítico frente a la fractura, la sección sea grande, el servicio sea en frío o una especificación (aeroespacial, defensa, automovilismo deportivo de alta gama) lo indique. Pagar por níquel donde las cargas son benignas no aporta nada medible.

Trabajo con ambos grados

Ambos se suministran recocidos, normalizados o pretemplados (templados y revenidos), y ambos responden a la misma práctica de temple — temple en aceite o polímero desde aproximadamente 830–870 °C, revenido hasta la resistencia requerida. El 4340 exige un poco más de cuidado: su mayor templabilidad lo hace más sensible a la severidad del temple en secciones finas y más propenso a la fisuración por temple en torno a cambios bruscos de sección, y el control de la descarburación es importante porque su ventaja en fatiga se pierde con una superficie blanda. El temple por inducción y a la llama se adaptan bien al 4140; el 4340 se utiliza más a menudo templado pasante o nitrurado. En el certificado, compare los valores de impacto a la temperatura de ensayo requerida en lugar de solo los resultados de tracción a temperatura ambiente — ahí es donde ambos grados se separan realmente, y una colada de 4140 que apenas cumple su especificación de tracción no igualará la tenacidad de una colada de 4340 en una pieza grande, fría y sometida a choques.

Una nota sobre los equivalentes

El emparejamiento EN refleja el de AISI: 42CrMo4 (1.7225) es el equivalente cercano del 4140, 34CrNiMo6 (1.6582) el del 4340, y JIS SCM440 / SNCM439 siguen el mismo patrón. La sustitución entre sistemas es habitual en esta familia, sujeta a las comprobaciones del certificado descritas anteriormente.