Acero 4145H: Propiedades y aplicaciones clave

El acero 4145H es un acero de aleación con medio contenido de carbono, conocido por su excelente templabilidad y resistencia, lo que lo convierte en una opción popular en diversas aplicaciones de ingeniería. Clasificado como acero de aleación, el 4145H contiene cantidades significativas de cromo y molibdeno, lo que mejora sus propiedades mecánicas y su resistencia al desgaste. Los principales elementos de aleación incluyen:

• Cromo (Cr) : Mejora la templabilidad y la resistencia a la corrosión.
• Molibdeno (Mo) : aumenta la resistencia y la tenacidad, especialmente a temperaturas elevadas.
• Carbono (C) : Mejora la dureza y la resistencia mediante tratamiento térmico.

Características y propiedades clave

El acero 4145H presenta varias características notables:

• Alta resistencia : capaz de soportar altas cargas y tensiones.
• Buena tenacidad : mantiene el rendimiento bajo cargas de impacto.
• Excelente capacidad de endurecimiento : se puede tratar térmicamente para lograr los niveles de dureza deseados.

Ventajas y limitaciones

Ventajas	Contras
Alta relación resistencia-peso	Susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión en ciertos entornos
Buena resistencia al desgaste	Requiere un tratamiento térmico cuidadoso para evitar la fragilidad.
Versátil para diversas aplicaciones.	Soldabilidad limitada en comparación con aceros con bajo contenido de carbono

Históricamente, el 4145H se ha utilizado en la fabricación de componentes como engranajes, ejes y otras piezas críticas en las industrias automotriz y aeroespacial. Su sólida posición en el mercado se debe a su excelente relación calidad-precio.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G41450	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 4145H
AISI/SAE	4145H	EE.UU	Se utiliza comúnmente en aplicaciones con tratamiento térmico.
ASTM	A829	EE.UU	Especificación general para acero de aleación
ES	42CrMo4	Europa	Pequeñas diferencias de composición; propiedades similares
ESTRUENDO	1.7225	Alemania	Grado equivalente con ligeras variaciones
JIS	SCM440	Japón	Propiedades similares pero diferentes elementos de aleación

Las diferencias entre estos grados equivalentes pueden afectar el rendimiento, especialmente en términos de templabilidad y tenacidad. Por ejemplo, si bien el 42CrMo₄ y el 4145H comparten propiedades similares, los procesos específicos de tratamiento térmico pueden producir resultados diferentes en cuanto al rendimiento mecánico.

Propiedades clave

Composición química

Elemento	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,38 - 0,43
Cr (cromo)	0,90 - 1,20
Mo (molibdeno)	0,15 - 0,25
Mn (manganeso)	0,60 - 0,90
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Azufre)	≤ 0,040

Los principales elementos de aleación del acero 4145H desempeñan un papel crucial en sus propiedades. El carbono contribuye a la dureza y la resistencia, mientras que el cromo mejora la resistencia a la corrosión y la templabilidad. El molibdeno mejora la resistencia a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta tensión.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Templado y revenido	Temperatura ambiente	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	700 - 850 MPa	102 - 123 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20°C	≥ 27 J	≥ 20 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero 4145H lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad. Su capacidad para soportar cargas significativas manteniendo la ductilidad es crucial en aplicaciones estructurales, como en las industrias automotriz y aeroespacial.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	45 W/m·K	31 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Coeficiente de expansión térmica	-	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

La densidad y el punto de fusión del acero 4145H indican su robustez, mientras que su conductividad térmica y capacidad calorífica específica sugieren una buena gestión térmica en aplicaciones con calor. Estas propiedades son especialmente importantes en componentes sometidos a ciclos térmicos.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	Varía	Ambiente	Justo	Riesgo de picaduras
Ácido sulfúrico	Bajo	Ambiente	Pobre	No recomendado
Soluciones alcalinas	Varía	Ambiente	Bien	Generalmente resistente
Condiciones atmosféricas	-	Ambiente	Justo	Requiere recubrimientos protectores

El acero 4145H presenta una resistencia moderada a la corrosión. Si bien se comporta adecuadamente en ambientes alcalinos, es susceptible a la corrosión por picaduras en condiciones ricas en cloruros y no debe utilizarse en aplicaciones con ácido sulfúrico. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del 4145H es significativamente menor, lo que lo hace menos adecuado para entornos marinos o de procesamiento químico.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	-
Temperatura máxima de servicio intermitente	500 °C	932 °F	-
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	Riesgo de oxidación
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	400 °C	752 °F	Comienza a degradarse

El acero 4145H mantiene su resistencia a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren calor. Sin embargo, se debe tener cuidado y evitar la exposición prolongada a temperaturas superiores a 400 °C, ya que esto puede provocar oxidación y degradación de las propiedades del material.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
SMAW	E7018	-	Se recomienda precalentar
GMAW	ER70S-6	Argón/CO2	Se recomienda un tratamiento térmico posterior a la soldadura.
GTAW	ER70S-2	Argón	Requiere precalentamiento para evitar el agrietamiento.

El acero 4145H se puede soldar, pero requiere un cuidadoso precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar el agrietamiento. El uso de metales de aporte adecuados es crucial para mantener la integridad de la soldadura.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	[Acero 4145H]	[AISI 1212]	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	Más difícil de mecanizar
Velocidad de corte típica (torneado)	25-40 m/min	60-80 m/min	Utilice herramientas de carburo

El acero 4145H tiene menor maquinabilidad en comparación con aceros de libre mecanizado como AISI 1212. Se deben emplear velocidades de corte y herramientas óptimas para lograr un mecanizado eficiente.

Formabilidad

El acero 4145H presenta una conformabilidad moderada. El conformado en frío es viable, pero se prefiere el conformado en caliente para reducir el riesgo de agrietamiento. Las características de endurecimiento por acritud del material requieren un control cuidadoso de los radios de curvatura para evitar fallas durante los procesos de conformado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	600 - 650 °C / 1112 - 1202 °F	1-2 horas	Aire	Reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad
Temple	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 minutos	Aceite/Agua	Aumentar la dureza
Templado	400 - 700 °C / 752 - 1292 °F	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura del acero 4145H. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido mejora la tenacidad, haciéndolo adecuado para aplicaciones de alta tensión.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Automotor	Engranajes y ejes	Alta resistencia, tenacidad.	Componentes críticos de soporte de carga
Aeroespacial	Componentes del tren de aterrizaje	Alta relación resistencia-peso	Seguridad y rendimiento bajo estrés
Petróleo y gas	Brocas	Resistencia al desgaste, tenacidad	Durabilidad en entornos hostiles

• Otras aplicaciones incluyen:
• Componentes de maquinaria pesada
• Piezas estructurales en la construcción
• Herramientas de alto rendimiento

El acero 4145H se elige para aplicaciones que requieren una combinación de resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste, lo que lo hace ideal para componentes críticos en entornos exigentes.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	[Acero 4145H]	[AISI 4140]	[AISI 4340]	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Mayor tenacidad	4145H ofrece un equilibrio entre resistencia y dureza.
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia justa	Resistencia justa	Buena resistencia	4340 es mejor para entornos corrosivos
Soldabilidad	Moderado	Bien	Moderado	4145H requiere más cuidado en la soldadura
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Moderado	El 4145H es más difícil de mecanizar
Formabilidad	Moderado	Bien	Moderado	4145H tiene limitaciones en la formación
Costo relativo aproximado	Moderado	Moderado	Más alto	4145H es rentable para aplicaciones de alto rendimiento
Disponibilidad típica	Común	Común	Menos común	4145H está ampliamente disponible

Al seleccionar el acero 4145H, se deben considerar sus propiedades mecánicas, su rentabilidad y su disponibilidad. Si bien ofrece un excelente rendimiento en diversas aplicaciones, su susceptibilidad a la corrosión y las dificultades que presenta en la soldadura y el mecanizado deben evaluarse cuidadosamente en función de los requisitos del proyecto.