| Análisis químico | |
|---|---|
| C% | Carbono 0,48 – 0.53 |
| Mn% | Manganeso 0,75 – 1,00 |
| P% | Fósforo 0,035 máx |
| S% | Azufre 0.040 máx |
| Si% | Silicio 0,20 – 0,35 |
| Cr% | Cromo 0,80 – 1,10 |
| Mo% | Molibdeno 0.15 – 0,25 |
Características generales del acero aleado 4150
El grado AISI o SAE 4150 es un acero de baja aleación que contiene cromo y molibdeno como agentes reforzantes. Su composición química es la siguiente:
Aplicaciones
Esta aleación se utiliza como piezas forjadas en las industrias aeroespacial y del petróleo y el gas, y tiene innumerables usos en las industrias de la automoción, la agricultura y la defensa, Los usos típicos son engranajes forjados, ejes y husillos,
Formación
Este acero debe forjarse entre 2200 y 1600 º F (1200 y 870 º C.) Cuanto más baja sea la temperatura de acabado de la forja, más fino será el tamaño del grano. Lo ideal es que esta aleación no se forje por debajo de 870 ºC (1600 ºF) y que se enfríe lentamente después de la forja.
Tratamiento térmico
La aleación se somete a un tratamiento térmico para hacerla apta para el mecanizado y para cumplir con las gamas de propiedades mecánicas especificadas para sus aplicaciones particulares.
Recocido
El recocido de las piezas forjadas de 4150 puede llevarse a cabo transfiriendo la pieza directamente desde la operación de forjado a un horno mantenido a una temperatura adecuada, alrededor de 815 ºC (1500 ºF), para su recocido, manteniéndola durante un tiempo adecuado y luego enfriándola en el horno, formando una estructura adecuada para el mecanizado. Este tipo de tratamiento es el más adecuado para piezas con formas sencillas. Si algunas zonas de un forjado van a terminar mucho más frías que otras, no se obtendrá una estructura uniforme, en cuyo caso podría utilizarse un recocido de esferoidización a unos 1380 ºF (750 ºC). Se puede afirmar que sólo la experiencia decidirá el mejor tipo de tratamiento de recocido que se utilizará antes del mecanizado.
Normalización
La normalización puede definirse como el calentamiento de un acero hasta una temperatura superior al intervalo de transformación de ferrita en austenita y el posterior enfriamiento en aire hasta una temperatura muy inferior a este intervalo de transformación. Este tratamiento puede llevarse a cabo en productos forjados o laminados como tratamiento de acondicionamiento antes del tratamiento térmico final. El normalizado también sirve para refinar la estructura de las piezas forjadas que pueden haberse enfriado de manera no uniforme desde su operación de forjado. El rango nominal de temperatura de normalización para el grado 4150 es de 1600 a 1700 ºF (870 a 925 ºC), seguido de un enfriamiento por aire. De hecho, cuando las piezas forjadas se normalizan antes de, por ejemplo, carburar o endurecer y templar, se utiliza el rango superior de temperaturas de normalización. Cuando el normalizado es el tratamiento térmico final, se utiliza el rango inferior de temperaturas.
Dureza
Este tratamiento térmico da lugar a la formación de martensita después del temple y, por tanto, a un aumento de la resistencia y la dureza junto con una pérdida significativa de ductilidad. El acero debe austenizarse entre 1500 y 1550 ºF (815 y 845 ºC), siendo la temperatura real una función de la composición química dentro del rango permitido, el tamaño de la sección y el método de enfriamiento. Las secciones más pequeñas del 4150 pueden enfriarse en aceite y las más pesadas en agua.
El revenido se lleva a cabo para aliviar las tensiones del proceso de endurecimiento, pero principalmente para obtener las propiedades mecánicas requeridas. La temperatura real de revenido se elegirá para satisfacer las propiedades requeridas, y en muchos casos será una cuestión de prueba y error.
Mecanizabilidad
La aleación es fácilmente mecanizable después del recocido. La estructura óptima para el mecanizado de esta aleación es normalmente de perlita laminar gruesa a esferoidita gruesa.
Soldadura
La soldabilidad del 4150 es buena, y la aleación puede soldarse utilizando cualquier método comercial. Las piezas deben precalentarse antes de soldar a unos 1100 ºF (590 ºC) y liberarse de tensiones después. Las piezas en estado templado y revenido no deben soldarse ya que las propiedades mecánicas se verán afectadas negativamente: las piezas sólo deben soldarse en estado recocido.
Formabilidad en frío
Esta aleación puede formarse en frío en materiales que tengan una estructura esferoidal. El tratamiento térmico posterior, como el endurecimiento y el revenido, se lleva a cabo, según sea necesario, en la pieza finalmente conformada.
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