Superman puede ser el "hombre de acero", pero un científico perspicaz podría preguntarse: ¿de qué tipo?
Si bien el acero es uno de los materiales más fuertes e importantes de la Tierra, con usos comunes artículos domésticos como sujetapapeles a las vigas de los rascacielos y carcasas de automóviles, no todo el acero es igual. Dos de los mas comunes aleaciones de acero, Acero 4140 y 4150, difieren en resistencia y en las condiciones en las que se pueden utilizar.
¿Qué son los aceros 4140 y 4150?
El acero es una aleación o una mezcla de más de un elemento. Es principalmente hierro, con aproximadamente un 1 por ciento de carbono y, a veces, pequeñas cantidades de otros materiales.
El acero 4140 y 4150 son dos aleaciones de acero extra fuertes y duras. Además de carbono, cada uno contiene de 0,80 a 1,10 por ciento de cromo y de 0,15 a 0,25 por ciento de molibdeno.
4140 versus acero 4150
La Sociedad de Ingenieros Automotrices, o SAE, y el Instituto Americano del Hierro y el Acero, o AISI, utilizan un
sistema de cuatro dígitos para designar la composición química del acero. Para las aleaciones de acero, los dos primeros dígitos indican los principales elementos de aleación presentes y los dos últimos dígitos dan el contenido de carbono en centésimas de porcentaje. Esto significa que los aceros 4140 y 4150 tienen los mismos elementos de aleación, cromo y molibdeno, pero el acero 4150 tiene más carbono.En cuanto a sus propiedades, las diferencias entre el acero 4140 y 4150 incluyen:
- Fuerza de Tensión, que describe la tensión máxima de tracción que puede soportar un material antes de que comience a romperse. Un material 4150 tiene mayor resistencia a la tracción que un material 4140.
- Ductilidad y trabajabilidad, que se refieren a la facilidad de uso de los aceros. Si bien tanto el acero 4140 como el 4150 se pueden soldar fácilmente, el material 4140 es más conocido por su ductilidad o capacidad para doblarse y el hecho de que se puede usar en condiciones de trabajo en frío. El material 4150, por otro lado, debe ser tratado térmicamente antes de su uso.
D2 Versus acero 4140
Otra aleación de hierro común que se encuentra en las herramientas se conoce como D2. Es 86 por ciento lo mismo que el acero 4140, pero contiene notablemente un porcentaje más alto de carbono y cromo. El acero D2 puede tener la mayor ductilidad entre las herramientas de acero.
Tratamiento térmico de aleaciones de acero
Los fabricantes pueden establecer las propiedades del material de diferentes aceros, incluidos los aceros D2, 1440 y 1450, mediante un proceso conocido como tratamiento térmico. Controlar cuidadosamente cómo se aplica el calor a un acero de aleación de carbono cambia la disposición molecular dentro del acero, lo que conduce a sus diferentes propiedades.
Por ejemplo, las aleaciones de acero que son recocido se llevan a una temperatura alta en un horno y luego se dejan enfriar lentamente. Esta opción da como resultado un acero con más ductilidad y menos fragilidad, lo que significa que no se romperá con las tensiones internas tan fácilmente como otra opción.
Entretanto templado es un tratamiento térmico que se produce a temperaturas más bajas y aumenta la tenacidad y ductilidad de un material, aunque también reduce algo su resistencia. Cuanto más ductilidad se gana, más resistencia se pierde, pero por lo general no tanto para cambiar el caso de uso del acero. Otros materiales, incluido el aluminio, se templan de la misma manera.
Otras aleaciones de acero
Además del carbono, el cromo y el molibdeno, se utilizan comúnmente otros elementos para formar aleaciones de acero con propiedades específicas. Estos incluyen cobalto, manganeso, tungsteno y vanadio.
Además del acero 1440 y 1450, las aleaciones más comunes son 4340 (acero al níquel-cromo-molibdeno), 6150 (acero al cromo-vanadio) y 8620 (acero HSLA).
HSLA significa "de baja aleación de alta resistencia,"lo que significa que el acero está diseñado para cumplir con mecánico requisitos en lugar de químico composiciones. Por lo tanto, a un tipo dado de aleación de acero HSLA se le pueden agregar cantidades variables de elementos. En orden descendente de porcentajes, el acero 8620 se compone de: hierro, carbono, silicio, molibdeno, manganeso, níquel, cromo, azufre y fósforo.
