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Piezas forjadas 4140 o 4340: qué acero aleado conviene a su pieza
12 de octubre de 2026
El 4140 y el 4340 son los dos aceros aleados que los compradores encuentran con más frecuencia en los planos de forja de ejes, engranajes, cigüeñales y accesorios pesados. Se parecen sobre el papel, y muchos compradores se preguntan si el 4340, más caro, vale el sobrecoste. La respuesta depende del espesor de la sección y de la carga, no de una clasificación general. Esta guía compara ambos en composición, templabilidad, tenacidad, propiedades típicas y coste, y explica cómo elegir.
Qué son estos dos aceros
Ambos son aceros de carbono medio y baja aleación que se endurecen por temple y revenido. Comparten alrededor de un 0.40 por ciento de carbono, lo que les permite endurecerse hasta una resistencia útil.
El 4140 es un acero al cromo-molibdeno. Su composición típica es de aproximadamente 0.38 a 0.43 por ciento de carbono, 0.75 a 1.0 por ciento de manganeso, 0.80 a 1.10 por ciento de cromo y 0.15 a 0.25 por ciento de molibdeno. El cromo y el molibdeno aumentan la templabilidad y la resistencia y ayudan a resistir el ablandamiento en el revenido.
El 4340 es un acero al níquel-cromo-molibdeno. Su composición típica es de aproximadamente 0.38 a 0.43 por ciento de carbono, 0.60 a 0.80 por ciento de manganeso, 1.65 a 2.00 por ciento de níquel, 0.70 a 0.90 por ciento de cromo y 0.20 a 0.30 por ciento de molibdeno. El níquel es la diferencia principal. Aporta templabilidad y tenacidad y eleva el coste.
Ambos se designan por números AISI y SAE y figuran en normas como ASTM A29 para barras. Las piezas forjadas en estas calidades suelen comprarse según ASTM A668 o una especificación del cliente o del sector. Los límites exactos difieren entre normas, así que use la que figure en su plano.
La templabilidad es la verdadera diferencia
La templabilidad es la profundidad a la que el acero puede endurecerse en una sección al templarse. Una pieza delgada se enfría rápido hasta el núcleo, así que casi cualquier acero aleado se endurece por completo. Una pieza gruesa se enfría despacio en el centro, y un acero de baja templabilidad queda blando allí. El 4340 tiene mayor templabilidad que el 4140, por lo que se endurece hasta el núcleo en secciones mayores.
Como guía aproximada, el 4140 se endurece hasta el núcleo en temple en aceite en secciones de hasta unos 50 a 75 mm de espesor, mientras que el 4340 lo hace en secciones de 100 mm y más. Estas cifras dependen del temple, de la composición exacta y de la dureza objetivo. Si su pieza tiene una sección gruesa cargada en el centro, como un eje grande o un anillo pesado, el 4340 es la elección más segura. Si su pieza es delgada o pequeña, el 4140 puede alcanzar las mismas propiedades por menos dinero.
Propiedades típicas
Tras el temple y revenido a la misma dureza, ambos aceros tienen una resistencia similar. La temperatura de revenido fija la resistencia, y ambos pueden llevarse a una amplia gama de niveles. La tabla muestra los rangos típicos de cada uno, pero los valores reales dependen de la sección y del tratamiento térmico.
| Propiedad | 4140 templado y revenido | 4340 templado y revenido |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | Aprox. 850 a 1,100 MPa | Aprox. 900 a 1,200 MPa |
| Límite elástico | Aprox. 650 a 950 MPa | Aprox. 750 a 1,050 MPa |
| Dureza | Aprox. 26 a 34 HRC | Aprox. 28 a 38 HRC |
| Tenacidad al impacto a igual nivel de resistencia | Buena | Mayor, sobre todo a baja temperatura |
| Sección templada hasta el núcleo (aceite) | Hasta unos 50 a 75 mm | Unos 100 mm y más |
| Coste relativo | Base | Aprox. 15 a 30 por ciento más, según el precio del níquel |
Trate estas cifras como valores de planificación. Normas como ASTM A668 o las especificaciones del cliente fijan los mínimos reales para cada clase y tamaño de sección. Nuestra guía sobre el tratamiento térmico de piezas forjadas explica cómo el temple y el revenido los establecen.
Tenacidad y fatiga
El níquel mejora la tenacidad, y sobre todo la tenacidad a baja temperatura. A la misma resistencia, el 4340 suele tener mayor energía de impacto que el 4140, y la diferencia crece con la resistencia. Por eso el 4340 es la elección tradicional para piezas muy cargadas que sufren choques, como trenes de aterrizaje, ejes de rotores pesados, piezas de transmisión y cigüeñales de motores grandes. Para piezas que trabajan a niveles de resistencia moderados, la tenacidad del 4140 es adecuada, y se usa en engranajes, ejes, portaherramientas y piezas para campos petrolíferos.
La resistencia a la fatiga sigue de cerca la resistencia a la tracción a una limpieza dada. La limpieza del acero y el acabado superficial importan tanto como la calidad. El 4340 refundido por arco en vacío se usa en el sector aeroespacial para fatiga de alto número de ciclos, pero cuesta mucho más que el 4340 fundido al aire y no es necesario para la mayoría de las piezas industriales.
Coste
El 4340 cuesta más sobre todo por el níquel. Los precios del níquel oscilan, por lo que la diferencia entre el 4140 y el 4340 cambia con el tiempo y de una región a otra. Un rango habitual es de aproximadamente un 15 a 30 por ciento más por kilogramo para barra o tocho de 4340. En una pieza forjada, el material es solo una parte del precio. El coste de forja, el tratamiento térmico y el mecanizado son similares para ambos, aunque el 4340 puede ser algo más difícil de mecanizar a la misma dureza. En una pieza en la que el metal es una parte pequeña del total, la diferencia puede ser de solo unos pocos puntos porcentuales del precio por pieza.
La disponibilidad también importa. El 4140 se almacena ampliamente en barra redonda y en forma forjada, por lo que los plazos suelen ser más cortos. El 4340 se almacena menos, y una medida especial puede requerir un pedido a acería. Si su entrega es ajustada, pregunte a los proveedores qué tienen en existencias.
Dónde se usa cada calidad
| Tipo de pieza | Elección habitual | Motivo |
|---|---|---|
| Ejes de sección inferior a 75 mm | 4140 | Se templa hasta el núcleo, menor coste |
| Ejes y rotores pesados | 4340 | Se templa a través de una sección gruesa |
| Engranajes y desbastes de engranajes | 4140 o 4320, 8620 para engranajes cementados | Depende de si se templan hasta el núcleo o se cementan |
| Bridas y piezas de perforación para petróleo | 4130 o 4140 | Estándar en las especificaciones de petróleo y gas |
| Trenes de aterrizaje y transmisiones pesadas | 4340 o variantes de mayor aleación | Tenacidad a alta resistencia |
| Cigüeñales de motores grandes | 4340 o tipos 42CrMo4 | Tamaño de sección, fatiga y tenacidad |
En cuanto a las aplicaciones, nuestras guías sobre cigüeñales y árboles de levas forjados y desbastes de engranajes forjados muestran cómo se especifica cada tipo de pieza.
Sección de referencia y efecto de masa
Los valores de resistencia de una especificación están ligados a un tamaño de sección, normalmente llamado sección de referencia. La razón es el efecto de masa: una pieza grande se enfría más despacio en el temple que una pequeña, de modo que el mismo acero da menor resistencia en una sección mayor. Una especificación puede permitir 4140 a una resistencia para secciones de hasta 50 mm y a una resistencia menor para secciones de 100 mm. Si su plano da un solo nivel de resistencia para una pieza con secciones delgadas y gruesas, pregunte al proveedor qué sección representará la probeta de ensayo. Una probeta tomada de una prolongación delgada puede sobrestimar la resistencia de la zona gruesa de la pieza, y una tomada en el centro de la sección más gruesa puede subestimar la resistencia de las zonas delgadas.
Aquí es donde el 4340 se gana su precio. Como mantiene más resistencia en el centro de las secciones gruesas, una pieza de 4340 puede alcanzar una resistencia dada en el centro de una sección donde el 4140 no puede. Si el plano exige un nivel de resistencia a medio radio de una sección de más de unos 75 mm, el proveedor propondrá a menudo 4340 o un acero similar sin que se lo pidan, y conviene saber por qué.
Práctica de fusión y limpieza
Dos piezas fabricadas con 4140 pueden tener una vida a fatiga muy distinta según la limpieza del acero. Las inclusiones, pequeñas partículas no metálicas procedentes de la fabricación del acero, son los puntos de partida de las grietas por fatiga. El acero fundido al aire de una buena acería es suficientemente limpio para la mayoría de las piezas industriales. El acero desgasificado al vacío tiene menos hidrógeno y menos inclusiones y es habitual en piezas forjadas pesadas. El acero refundido por arco en vacío es aún más limpio y se usa donde la aplicación justifica el coste. Si su pieza soporta millones de ciclos de carga, pregunte al proveedor qué práctica de fusión usa y si la especificación fija un límite de limpieza. Para muchas piezas generales basta la calidad estándar, y pagar una fusión más limpia añade coste sin beneficio.
El contenido de azufre también importa. Las calidades de fácil mecanizado llevan azufre adicional que ayuda a romper la viruta pero reduce la tenacidad transversal. Las piezas forjadas que necesitan buena tenacidad se compran normalmente con un límite bajo de azufre. Compruebe que el límite de su plano se ajusta al uso.
Descarburación y sobrematerial
Los aceros de carbono medio pierden carbono en la superficie cuando se calientan al aire, lo que deja una piel blanda tras el temple y revenido. La profundidad depende de la temperatura, el tiempo y la atmósfera del horno. Si la piel permanece en una pieza sometida a fatiga, reduce la resistencia a fatiga en la superficie, donde empiezan las grietas. El sobrematerial de mecanizado debe bastar para retirar la capa descarburada tras el tratamiento térmico final, motivo por el que las piezas para servicio de fatiga suelen acabarse por rectificado o mecanizado en toda su superficie. Pregunte al proveedor qué sobrematerial prevé y compruebe que supera la profundidad que espera. Nuestra guía sobre tolerancias de forja y ángulos de salida da valores típicos de sobrematerial.
Mecanizado y soldadura
En estado templado y revenido, ambos aceros se mecanizan bastante bien a dureza media, y el 4340 es algo más duro de cortar a la misma dureza. Muchas piezas se desbastan tras el normalizado, luego se templan y revienen y se mecanizan a medida. Ambos aceros son difíciles de soldar porque se endurecen en la zona afectada por el calor y pueden agrietarse, por lo que la soldadura necesita precalentamiento, aporte de calor controlado y un tratamiento térmico posterior. Si su diseño necesita soldadura, pregunte al proveedor si valdría un acero de menor contenido de carbono.
Otras calidades que conviene conocer
A veces ninguna de las dos calidades es la mejor respuesta. El 4130 es un pariente de menor carbono del 4140 que se usa en petróleo y gas y en el sector aeroespacial cuando la soldadura o el servicio ácido imponen límites. El 4330V y el 300M son variantes de mayor resistencia del 4340 usadas en el sector aeroespacial. El 8620 es un acero de cementación usado cuando se necesita una capa dura sobre un núcleo tenaz. Para el temple y revenido en secciones grandes, el 34CrNiMo6 en Europa y el 4340 en EE. UU. son equivalentes próximos. Si compara ofertas con calidades distintas, pida al proveedor que explique el motivo de su elección.
Qué indicar en la solicitud
Indique la calidad y la especificación con su edición, el estado requerido, por ejemplo templado y revenido a un rango de resistencia a la tracción, y el tamaño de sección en el que deben cumplirse las propiedades. Diga dónde se toman las probetas y qué ensayos necesita, incluidos los de impacto con su temperatura. Si acepta cualquiera de las dos calidades, dígalo y pida ambos precios. Incluya el peso acabado y la cantidad anual.
Siguiente paso
Envíe una solicitud de cotización con el plano y el caso de carga si lo tiene. Lo ponemos en contacto con hasta 3 proveedores de forja que trabajan con acero aleado en su rango de tamaños, y respondemos en un plazo de 24 horas hábiles. Para la lista de comprobación más amplia, lea cómo elegir un proveedor de forja.
Preguntas frecuentes
¿El 4340 es siempre más resistente que el 4140?
No. A la misma dureza, ambos tienen una resistencia similar. La diferencia es que el 4340 mantiene esa resistencia más hondo en secciones gruesas y tiene mejor tenacidad a niveles altos de resistencia. Para una pieza pequeña, el 4140 puede igualar al 4340. Para una sección grande, el 4340 se impone.
¿Cuáles son los equivalentes europeos?
El 4140 es próximo al 42CrMo4, número de material 1.7225, y el 4340 es próximo al 34CrNiMo6, número de material 1.6582, ambos en EN 10083-3. Equivalente no significa idéntico, así que compruebe los límites de composición de su plano.
¿Se pueden soldar el 4140 y el 4340?
Ambos son difíciles de soldar porque se endurecen en la zona afectada por el calor y pueden agrietarse. La soldadura exige precalentamiento, temperatura entre pasadas controlada y tratamiento térmico posterior. Si el diseño necesita soldadura, pregunte al proveedor por una aleación de menor contenido de carbono.
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Envíe el plano. Lo ponemos en contacto con un máximo de 3 proveedores de forja y respondemos en un plazo de 24 horas hábiles.
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