Acero EN24: Propiedades y aplicaciones clave

El acero EN24, también conocido como acero 4340 , es un acero de aleación de alta resistencia clasificado como acero de aleación de medio carbono. Está compuesto principalmente de hierro, carbono y varios elementos de aleación, como níquel, cromo y molibdeno. Estos elementos mejoran significativamente las propiedades mecánicas del acero, haciéndolo apto para aplicaciones exigentes en diversas industrias.

Descripción general completa

El acero EN24 es reconocido por su excelente tenacidad, alta resistencia a la fatiga y buena maquinabilidad, lo que lo convierte en la opción preferida en aplicaciones que requieren alta resistencia y durabilidad. Los principales elementos de aleación (níquel, cromo y molibdeno) contribuyen a su templabilidad y rendimiento general. El níquel mejora la tenacidad, el cromo la resistencia a la corrosión y la templabilidad, mientras que el molibdeno aumenta la resistencia y la estabilidad a temperaturas elevadas.

Ventajas:
- Alta resistencia: EN24 exhibe una impresionante resistencia a la tracción y al rendimiento, lo que lo hace ideal para aplicaciones de trabajo pesado.
- Buena tenacidad: La tenacidad de la aleación le permite soportar cargas de impacto sin fracturarse.
- Maquinabilidad versátil: Se puede mecanizar de manera eficaz, lo que permite diseños y componentes intrincados.

Limitaciones:
- Coste: El EN24 es más caro que los aceros de menor calidad debido a sus elementos de aleación.
- Soldabilidad: Si bien se puede soldar, son necesarias precauciones especiales para evitar el agrietamiento.
- Sensibilidad al tratamiento térmico: El acero requiere un tratamiento térmico preciso para lograr las propiedades deseadas, lo que puede complicar el procesamiento.

Históricamente, el EN24 se ha utilizado ampliamente en los sectores aeroespacial, automotriz y de ingeniería, donde los materiales de alto rendimiento son cruciales. Su posición en el mercado se mantiene sólida gracias a su fiabilidad y versatilidad en diversas aplicaciones.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	G43400	EE.UU	Equivalente más cercano a EN24
AISI/SAE	4340	EE.UU	Designación de uso común
ASTM	A829	EE.UU	Especificación estándar para acero de aleación
ES	24	Europa	Designación de norma europea
ESTRUENDO	1.6582	Alemania	Propiedades similares, pequeñas diferencias de composición
JIS	SNCM439	Japón	Comparables, pero con diferentes proporciones de aleación.
ISO	42CrMo4	Internacional	Equivalente con ligeras variaciones

Las diferencias entre estos grados equivalentes pueden afectar la selección según los requisitos específicos de la aplicación. Por ejemplo, si bien G43400 y 4340 suelen ser intercambiables, las variaciones en los procesos de tratamiento térmico pueden generar diferencias en las propiedades mecánicas.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,38 - 0,43
Si (silicio)	0,15 - 0,40
Mn (manganeso)	0,60 - 0,90
Cr (cromo)	0,90 - 1,20
Mo (molibdeno)	0,15 - 0,25
Ni (níquel)	1,65 - 2,00
P (Fósforo)	≤ 0,035
S (Azufre)	≤ 0,035

Los elementos de aleación clave del acero EN24 desempeñan un papel crucial:
- Carbono (C): Aumenta la dureza y la resistencia mediante tratamiento térmico.
- Níquel (Ni): Mejora la tenacidad y la resistencia al impacto.
- Cromo (Cr): Mejora la templabilidad y la resistencia a la corrosión.
- Molibdeno (Mo): Aumenta la resistencia a altas temperaturas y mejora la templabilidad.

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 - 1100 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 (HRC)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto (Charpy)	Templado y revenido	-20°C	30 - 40 J	22 - 30 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero EN24 sea especialmente adecuado para aplicaciones con altas cargas mecánicas, como engranajes, ejes y componentes de maquinaria pesada. Su alto límite elástico y tenacidad 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	-	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	-	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	20 - 100 °C	12 x 10⁻⁶ /K	6,67 x 10⁻⁶ /°F

La densidad y el punto de fusión del acero EN24 indican su idoneidad para aplicaciones de alta temperatura. Su conductividad térmica es moderada, lo que lo hace eficaz para la disipación de calor en componentes mecánicos. El coeficiente de expansión térmica es relativamente bajo, lo que contribuye a mantener la estabilidad dimensional ante fluctuaciones de temperatura.

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
Soluciones alcalinas	5-10	20-40 °C (68-104 °F)	Justo	Riesgo de corrosión bajo tensión

El acero EN24 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en condiciones atmosféricas. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos con cloruros y no debe utilizarse en condiciones ácidas o altamente alcalinas. En comparación con aceros inoxidables como AISI 304 o 316, la resistencia a la corrosión del EN24 es significativamente menor, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones en entornos corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	300	572	Adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
Temperatura máxima de servicio intermitente	400	752	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	600	1112	Riesgo de oxidación más allá de este límite
Las consideraciones sobre la resistencia a la fluencia comienzan alrededor	400	752	El rendimiento puede degradarse a altas temperaturas.

El acero EN24 mantiene su resistencia y tenacidad a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren calor. Sin embargo, se debe tener cuidado de evitar la exposición prolongada a temperaturas superiores a 300 °C (572 °F) para prevenir la degradación de las propiedades mecánicas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER80S-Ni	Argón + 2-5% CO2	Se recomienda precalentar
TIG	ER80S-Ni	Argón	Requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Palo	E7018	-	Se recomienda precalentamiento y tratamiento posterior a la soldadura.

El acero EN24 puede soldarse mediante diversos procesos, pero requiere un control minucioso del precalentamiento y del tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar el agrietamiento. Se recomienda el uso de metales de aportación con níquel para mejorar la tenacidad en la zona de soldadura.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero EN24	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	EN24 es menos mecanizable que 1212
Velocidad de corte típica (torneado)	30-50 m/min	80-120 m/min	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El acero EN24 tiene una maquinabilidad moderada, lo que requiere velocidades de corte más lentas en comparación con aceros de mecanizado libre como AISI 1212. Se recomiendan herramientas de carburo para un mecanizado efectivo.

Formabilidad

El acero EN24 presenta buena conformabilidad, especialmente en caliente. El conformado en frío también es posible, pero debe evitarse un endurecimiento excesivo. Debe considerarse el radio de curvatura mínimo durante las operaciones de conformado para evitar el agrietamiento.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	600 - 650 / 1112 - 1202	1 - 2 horas	Aire	Suavizado, mejora la maquinabilidad
Temple	830 - 860 / 1526 - 1580	30 minutos	Aceite	Endurecimiento, aumento de la resistencia.
Templado	500 - 650 / 932 - 1202	1 - 2 horas	Aire	Reducir la fragilidad, mejorar la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico del acero EN24 influyen significativamente en su microestructura y propiedades. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido reduce la fragilidad, lo que resulta en una combinación equilibrada de resistencia y tenacidad.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Aeroespacial	Tren de aterrizaje de aeronaves	Alta resistencia, tenacidad.	Crítico para la seguridad y el rendimiento
Automotor	Ejes de transmisión	Resistencia a la fatiga, maquinabilidad	Esencial para la durabilidad
Petróleo y gas	brocas	Dureza, resistencia al desgaste.	Requerido para condiciones extremas
Maquinaria pesada	Engranajes y ejes	Alta resistencia a la tracción, resistencia al impacto.	Necesario para cargas pesadas

Otras aplicaciones del acero EN24 incluyen:
- Componentes estructurales en maquinaria
- Elementos de fijación de alta tensión
- Herramientas y matrices

La selección de EN24 para estas aplicaciones se debe principalmente a su alta resistencia y tenacidad, que son fundamentales para el rendimiento y la confiabilidad en entornos exigentes.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero EN24	AISI 4140	AISI 4340	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta resistencia	Fuerza moderada	Alta resistencia	EN24 y 4340 son similares, pero EN24 tiene mejor tenacidad.
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Justo	Justo	Los tres grados son susceptibles a la corrosión.
Soldabilidad	Moderado	Bien	Moderado	4140 es más fácil de soldar que EN24
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Moderado	4140 tiene mejor maquinabilidad que EN24
Formabilidad	Bien	Justo	Bien	EN24 y 4340 son mejores para el conformado que 4140
Costo relativo aproximado	Más alto	Moderado	Más alto	EN24 es más caro debido a los elementos de aleación.
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Moderado	4140 está más comúnmente disponible

Al seleccionar el acero EN24, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Si bien es más caro que algunas alternativas, sus propiedades mecánicas superiores suelen justificar la inversión en aplicaciones críticas. Además, su moderada soldabilidad y maquinabilidad requieren una planificación cuidadosa durante la fabricación para evitar posibles problemas.

En resumen, el acero EN24 es un material versátil y de alto rendimiento, ideal para una amplia gama de aplicaciones, especialmente donde la resistencia y la tenacidad son primordiales. Sus propiedades únicas, combinadas con un procesamiento y tratamiento cuidadosos, lo convierten en la opción preferida en entornos de ingeniería exigentes.