Acero 4350: Propiedades y aplicaciones clave

El acero 4350 se clasifica como un acero de aleación con contenido medio de carbono, conocido principalmente por su excelente templabilidad y resistencia. Los principales elementos de aleación del acero 4350 incluyen cromo (Cr), níquel (Ni) y molibdeno (Mo), que mejoran significativamente sus propiedades mecánicas y su resistencia al desgaste. Este grado de acero se utiliza frecuentemente en aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad, lo que lo hace adecuado para diversos procesos de ingeniería y fabricación.

Descripción general completa

El acero 4350 es reconocido por su combinación única de resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste, lo que lo convierte en la opción ideal para componentes sometidos a altos niveles de tensión y fatiga. Los elementos de aleación desempeñan un papel crucial en la definición de sus características:

• El cromo mejora la templabilidad y la resistencia a la corrosión.
• El níquel mejora la tenacidad y la resistencia al impacto.
• El molibdeno contribuye a la resistencia y estabilidad a altas temperaturas.

Las principales ventajas del acero 4350 incluyen su capacidad para soportar cargas elevadas y su excelente resistencia a la fatiga, crucial en aplicaciones como engranajes, ejes y componentes de maquinaria pesada. Sin embargo, también presenta limitaciones, como una menor soldabilidad en comparación con otros grados de acero y una tendencia a ser más caro debido a sus elementos de aleación. Históricamente, el acero 4350 ha sido fundamental en industrias que requieren un rendimiento fiable en condiciones exigentes, manteniendo una sólida posición en el mercado gracias a sus atractivas propiedades.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G43500	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 4340
AISI/SAE	4350	EE.UU	Similar al 4340 pero con ligeras variaciones en la composición.
ASTM	A829	EE.UU	Especificación estándar para acero de aleación
ES	1.7225	Europa	Equivalente a AISI 4340 con pequeñas diferencias
JIS	SNCM439	Japón	Propiedades similares pero con diferentes elementos de aleación.
ISO	35CrMo4	Internacional	Comparable en términos de propiedades mecánicas

Las sutiles diferencias entre estos grados pueden afectar el rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, si bien el G43500 y el 1.7225 suelen considerarse equivalentes, las ligeras variaciones en el contenido de níquel y molibdeno pueden influir en la templabilidad y la tenacidad.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,38 - 0,43
Cr (cromo)	0,70 - 0,90
Ni (níquel)	1,65 - 2,00
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 elementos de aleación clave del acero 4350 contribuyen significativamente a su rendimiento. Por ejemplo, la presencia de cromo mejora la templabilidad, lo que permite una penetración más profunda durante el tratamiento térmico. El níquel mejora la tenacidad del acero, haciéndolo menos frágil, mientras que el molibdeno aumenta su resistencia a temperaturas elevadas.

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	980 - 1.100 MPa	142 - 160 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	850 - 950 MPa	123 - 138 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	12 - 15%	12 - 15%	ASTM E8
Reducción de área	Templado y revenido	Temperatura ambiente	50 - 60%	50 - 60%	ASTM E8
Dureza (Rockwell C)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto (Charpy)	Templado y revenido	-20 °C (-4 °F)	30 - 50 J	22 - 37 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero 4350 sea adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad, como en las industrias automotriz y aeroespacial. Su capacidad para soportar cargas mecánicas significativas, manteniendo la integridad estructural, es un factor clave en su selección para componentes críticos.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1.400 - 1.540 °C	2552 - 2804 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	45 W/m·K	31 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	Temperatura ambiente	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,36 x 10⁻⁶ /°F

La densidad y el punto de fusión del acero 4350 indican su robustez, mientras que la conductividad térmica y el calor específico sugieren su idoneidad para aplicaciones con ciclos térmicos. Su resistividad eléctrica es relativamente baja, lo que lo convierte en un buen conductor de electricidad, lo cual puede ser ventajoso en ciertas aplicaciones.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
Atmosférico	-	-	Justo	Susceptible a la oxidación
cloruros	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Pobre	Riesgo de picaduras
Ácidos	10-20	20-40 °C (68-104 °F)	Pobre	No recomendado
Alcalino	5-10	20-60 °C (68-140 °F)	Justo	Resistencia moderada

El acero 4350 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en ambientes con cloruros y no se recomienda su uso en condiciones ácidas. En comparación con grados como el 4140 y el 4340, que presentan una mejor resistencia a la corrosión debido a su mayor contenido de cromo, el 4350 puede requerir recubrimientos o tratamientos protectores en ambientes corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
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
Las consideraciones sobre la resistencia a la fluencia comienzan alrededor	450 °C	842 °F	Importante para aplicaciones a largo plazo

A temperaturas elevadas, el acero 4350 mantiene su resistencia, pero puede oxidarse si no se protege adecuadamente. Su rendimiento en aplicaciones de alta temperatura lo hace adecuado para componentes de motores y turbinas, donde la estabilidad térmica es crucial.

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	Requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Palo	E80S-Ni	-	Adecuado para secciones más gruesas.

La soldabilidad del acero 4350 es moderada; el precalentamiento suele ser necesario para evitar el agrietamiento. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ayudar a aliviar las tensiones y mejorar la tenacidad en la zona de soldadura.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero 4350	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	4350 es más difícil de mecanizar
Velocidad de corte típica (torneado)	20-30 m/min	40-50 m/min	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

La maquinabilidad del acero 4350 es menor que la de los aceros de libre mecanizado como AISI 1212. Las velocidades de corte y las herramientas óptimas son esenciales para lograr los acabados superficiales y las tolerancias deseados.

Formabilidad

El acero 4350 presenta una conformabilidad moderada. El conformado en frío es factible, pero debe evitarse el endurecimiento por acritud. El conformado en caliente puede realizarse a temperaturas elevadas, lo que permite un mejor conformado sin comprometer la integridad del material.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1-2 horas	Aire	Suavidad, ductilidad mejorada
Temple	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 minutos	Aceite/Agua	Endurecimiento, mayor resistencia.
Templado	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 hora	Aire	Reducir la fragilidad, mejorar la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico afectan significativamente la microestructura y las propiedades del acero 4350. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido ayuda a reducir la fragilidad, lo que hace que el acero sea más adecuado para aplicaciones dinámicas.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Automotor	Engranajes	Alta resistencia, tenacidad.	Necesario para componentes portantes
Aeroespacial	Componentes de aeronaves	Alta relación resistencia-peso	Crítico para el rendimiento y la seguridad
Petróleo y gas	brocas	Resistencia al desgaste, tenacidad	Esencial para entornos hostiles
Maquinaria pesada	Ejes	Resistencia a la fatiga, fuerza	Necesario para la durabilidad bajo carga.

Otras aplicaciones incluyen:

• • Componentes estructurales en maquinaria pesada
• • Elementos de fijación de alta tensión
• • Herramientas y matrices

La selección del acero 4350 en estas aplicaciones está impulsada por su capacidad de soportar altas cargas y resistir el desgaste, lo que lo convierte en la opción preferida en entornos exigentes.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero 4350	AISI 4140	AISI 4340	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Alta resistencia	4340 ofrece una mayor tenacidad
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia justa	Buena resistencia	Resistencia justa	4140 tiene mejor resistencia a la corrosión
Soldabilidad	Moderado	Bien	Moderado	4140 es más fácil de soldar
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Moderado	4140 es más fácil de mecanizar
Formabilidad	Moderado	Bien	Moderado	4140 ofrece una mejor formabilidad
Costo relativo aproximado	Más alto	Moderado	Más alto	4140 suele ser más rentable
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Alto	4140 está ampliamente disponible

Al seleccionar el acero 4350, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad y las propiedades mecánicas específicas requeridas para la aplicación. Si bien ofrece un excelente rendimiento, alternativas como el AISI 4140 pueden ofrecer mayor resistencia a la corrosión y maquinabilidad, lo que las hace adecuadas para diferentes aplicaciones.

En conclusión, el acero 4350 es un acero de aleación de medio carbono versátil que destaca en aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad. Sus propiedades únicas, combinadas con una cuidadosa consideración de las técnicas de fabricación y los factores ambientales, lo convierten en un material valioso en diversas industrias.