Acero 4320: Propiedades y aplicaciones clave

El acero 4320 se clasifica como un acero de aleación con contenido medio de carbono, conocido principalmente por su equilibrio entre resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste. Este grado de acero se caracteriza por sus elementos de aleación, que suelen incluir cromo (Cr), níquel (Ni) y molibdeno (Mo). Estos elementos mejoran la templabilidad del acero y sus propiedades mecánicas generales, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de ingeniería.

Descripción general completa

El acero 4320 se utiliza frecuentemente en aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad, como en la fabricación de engranajes, ejes y otros componentes sometidos a cargas dinámicas. Su composición química suele incluir entre un 0,20 % y un 0,25 % de carbono, entre un 0,70 % y un 0,90 % de manganeso, entre un 0,15 % y un 0,25 % de molibdeno y entre un 0,40 % y un 0,60 % de níquel, con un contenido de cromo que oscila entre el 0,70 % y el 0,90 %. La presencia de estos elementos de aleación contribuye a su excelente templabilidad, lo que le permite alcanzar altos niveles de resistencia mediante procesos de tratamiento térmico.

Las principales ventajas del acero 4320 incluyen su buena maquinabilidad, soldabilidad y la posibilidad de ser tratado térmicamente para lograr las propiedades mecánicas deseadas. Sin embargo, también presenta limitaciones, como la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión en ciertos entornos y una menor resistencia a la corrosión en comparación con los aceros inoxidables. Históricamente, el acero 4320 ha sido importante en las industrias automotriz y aeroespacial, donde sus propiedades mecánicas son cruciales para el rendimiento y la seguridad.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G43200	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 4320
AISI/SAE	4320	EE.UU	Designación de uso común
ASTM	A29/A29M	EE.UU	Especificación general para aceros aleados
ES	1.6523	Europa	Calificación equivalente en las normas europeas
ESTRUENDO	34CrNiMo6	Alemania	Pequeñas diferencias de composición
JIS	SNCM420	Japón	Propiedades similares, pero diferentes recomendaciones de tratamiento térmico.

Las diferencias entre estos grados equivalentes pueden afectar la selección según los requisitos específicos de la aplicación. Por ejemplo, si bien G43200 y 1.6523 pueden tener propiedades mecánicas similares, su rendimiento en entornos específicos o durante procesos de fabricación específicos puede variar.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,20 - 0,25
Mn (manganeso)	0,70 - 0,90
Cr (cromo)	0,70 - 0,90
Ni (níquel)	0,40 - 0,60
Mo (molibdeno)	0,15 - 0,25
Si (silicio)	0,15 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Azufre)	≤ 0,040

Los elementos de aleación clave del acero 4320 desempeñan un papel importante:
- El níquel mejora la tenacidad y la resistencia al impacto, especialmente a bajas temperaturas.
- El cromo mejora la templabilidad y la resistencia a la corrosión.
- El molibdeno contribuye a la resistencia a temperaturas elevadas y mejora la tenacidad general del acero.

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	650 - 850 MPa	94 - 123 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	12 - 18%	12 - 18%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20 °C (-4 °F)	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

Las propiedades mecánicas del acero 4320 lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren carga dinámica e integridad estructural. Su alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con su buena ductilidad, le permiten soportar tensiones significativas sin fallar.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Conductividad térmica	20°C	45 W/m·K	31,2 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	20°C	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	20°C	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·pulgada

La densidad y el punto de fusión del acero 4320 indican su robustez, mientras que su conductividad térmica y capacidad calorífica específica son esenciales para aplicaciones que requieren gestión térmica. La resistividad eléctrica es relevante para aplicaciones donde la conductividad eléctrica es un factor a considerar.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-5%	20-60°C	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras
Ácido sulfúrico	10%	25°C	Pobre	No recomendado
Hidróxido de sodio	50%	25°C	Bien	Resistencia limitada

El acero 4320 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros y soluciones alcalinas. Es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos ricos en cloruros y debe utilizarse con precaución en condiciones ácidas. En comparación con aceros inoxidables como el 304 o el 316, la resistencia a la corrosión del acero 4320 es significativamente menor, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones en entornos altamente corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400°C	752°F	Adecuado para temperaturas moderadas.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500°C	932°F	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600°C	1112°F	Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura

A temperaturas elevadas, el acero 4320 mantiene su resistencia, pero puede oxidarse. Su rendimiento en aplicaciones de alta temperatura es limitado, por lo que se debe tener cuidado para evitar la exposición prolongada a temperaturas superiores a 400 °C.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER80S-Ni	Argón + CO2	Se recomienda precalentar
TIG	ER80S-Ni	Argón	Se recomienda un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

El acero 4320 generalmente se considera soldable, pero se recomienda precalentarlo para minimizar el riesgo de agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ayudar a aliviar las tensiones residuales y mejorar la tenacidad.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero 4320	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	70%	100%	4320 es menos mecanizable que 1212
Velocidad de corte típica (torneado)	30-50 m/min	60-80 m/min	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

La maquinabilidad del acero 4320 es moderada. Unas velocidades de corte y herramientas óptimas pueden mejorar el rendimiento, pero su tenacidad puede presentar dificultades.

Formabilidad

El acero 4320 se puede conformar en frío y en caliente, pero se debe tener cuidado para evitar el endurecimiento por acritud. Se debe considerar el radio mínimo de curvatura durante las operaciones de conformado para evitar el agrietamiento.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	700 - 800	1 - 2 horas	Aire	Suavidad, maquinabilidad mejorada
Temple	850 - 900	30 minutos	Aceite o agua	Endurecimiento, mayor resistencia.
Templado	400 - 600	1 hora	Aire	Mejora de la dureza

Los procesos de tratamiento térmico alteran significativamente la microestructura del acero 4320, mejorando sus propiedades mecánicas. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido reduce la fragilidad, dando como resultado un material equilibrado, apto para diversas aplicaciones.

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	Alta resistencia a la tracción, tenacidad.	Durabilidad bajo carga
Aeroespacial	Ejes	Ligero, alta resistencia.	Rendimiento y seguridad
Petróleo y gas	Componentes de la válvula	Resistencia a la corrosión, tenacidad.	Fiabilidad en entornos hostiles

• Otras aplicaciones incluyen:
• Componentes de maquinaria pesada
• Herramientas y matrices
• Componentes estructurales en la construcción

El acero 4320 se elige para aplicaciones que requieren una combinación de resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste, lo que lo hace ideal para componentes sometidos a cargas dinámicas.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero 4320	AISI 4140	AISI 4340	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Fuerza moderada	Alta resistencia	Muy alta resistencia	El 4340 ofrece una resistencia superior pero es menos dúctil.
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Justo	Bien	4340 tiene mejor resistencia a la corrosión
Soldabilidad	Bien	Justo	Pobre	4320 es más fácil de soldar que 4340
Maquinabilidad	Moderado	Moderado	Pobre	4140 es más mecanizable que 4340
Costo relativo aproximado	Moderado	Moderado	Más alto	El costo varía según los elementos de aleación.
Disponibilidad típica	Común	Común	Menos común	4320 está ampliamente disponible en varias formas

Al seleccionar el acero 4320, se deben considerar sus propiedades mecánicas, soldabilidad y rentabilidad. Es un material versátil, apto para diversas aplicaciones, pero su resistencia a la corrosión puede limitar su uso en ciertos entornos. Comprender las ventajas y desventajas del acero 4320 y otros grados alternativos, como AISI 4140 y AISI 4340, puede ayudar a los ingenieros a tomar decisiones informadas según los requisitos específicos del proyecto.