Temple del 4140: ciclos de temple y revenido según el tamaño de sección

El ciclo estándar

El 4140 es un acero al cromo-molibdeno de alrededor de 0.40% de carbono, diseñado para utilizarse templado y revenido:

1. Austenización a aproximadamente 840–870 °C (alrededor de 845 °C es un punto de trabajo ampliamente utilizado), el tiempo suficiente para que la sección se iguale.
2. Temple en aceite para la mayoría de las secciones; polímero o, para formas simples en secciones pequeñas, agua cuando se necesita la severidad adicional y se gestiona el riesgo de agrietamiento. La agitación y la temperatura correcta del aceite importan más que pequeñas diferencias de temperatura en el horno.
3. Revenido tan pronto como la pieza alcance casi la temperatura ambiente: el retraso invita a las grietas de temple. La temperatura de revenido se elige a partir de las propiedades objetivo, no por costumbre.

Lógica de la curva de revenido

El 4140 recién templado se sitúa alrededor de mediados de los 50 HRC y es demasiado frágil para su uso. El revenido intercambia dureza por tenacidad a lo largo de una curva suave, aproximadamente:

• Revenido alrededor de 200 °C: todavía muy duro y resistente, tenacidad limitada; se usa raramente, para piezas dominadas por el desgaste.
• Alrededor de 400 °C: alta resistencia con tenacidad en mejora; nótese la región general de fragilización de la martensita revenida que muchos aceros al Cr muestran a temperaturas de revenido más bajas: las piezas críticas se ensayan al impacto, no se suponen.
• Alrededor de 550–650 °C: el estado clásico para maquinaria: dureza aproximadamente entre altos 20 y mediados de los 30 HRC, con la mejor combinación de límite elástico, ductilidad y tenacidad Charpy para ejes, engranajes y pernos de alta resistencia.

Las cifras exactas se desplazan con la química real de la colada y la severidad del temple, razón por la cual las especificaciones indican un intervalo de dureza o de resistencia a la tracción y dejan que el tratador térmico elija la temperatura de revenido para alcanzarlo.

Dureza pasante según el diámetro

La templabilidad del 4140 es buena pero finita. Como regla práctica ampliamente utilizada:

• Secciones hasta aproximadamente 25–40 mm se templan en aceite hasta martensita casi completa y se revienen uniformemente.
• En el intervalo de 50–100 mm el núcleo se transforma cada vez más en parte a bainita: las propiedades de superficie y núcleo divergen, y las propiedades garantizadas en las normas disminuyen en consecuencia.
• Más allá de eso, trate el "4140 templado pasante" con sospecha: pregunte dónde se cortó la probeta (superficie, semirradio o núcleo son todas convenciones utilizadas), o pase a un grado de mayor templabilidad como el 4340.

Por eso las normas EN y ASTM tabulan las propiedades del 42CrMo4/4140 por sección rectora, y por eso un recorrido de dureza sobre una muestra de la barra real vale más que un valor de catálogo.

Notas prácticas

Normalizar antes del temple si la estructura de entrada presenta bandas o es gruesa por la laminación en caliente. Mecanizar en estado recocido o pretemplado (templado y revenido a alrededor de 28–32 HRC) para la mejor economía de taller: la chapa y la barra de 4140 pretemplado existen precisamente para que los lotes pequeños puedan saltarse por completo el taller de temple.

Dos comprobaciones cierran el círculo en cualquier trabajo de temple de 4140: verificar la dureza sobre las superficies de trabajo tras el revenido (una sola lectura en un extremo de un eje largo prueba poco) y, cuando la pieza sea crítica a fatiga, confirmar que los requisitos de impacto de la especificación se ensayaron realmente a partir de la sección rectora: la reputación del 4140 se gana en su intervalo de temple pasante, y se pierde silenciosamente fuera de él.