Acero 4130 propiedades

El acero AISI/SAE 4130, designación UNS G41300, es un acero de baja aleación al cromo-molibdeno que alcanza una resistencia a la tracción de aproximadamente 560 MPa / 81200 psi en estado normalizado. Pertenece a la familia de aceros “cromoly” y se caracteriza por su excelente relación resistencia-peso, buena soldabilidad y elevada tenacidad, lo que lo convierte en un material ampliamente utilizado en las industrias aeroespacial, automotriz y de componentes estructurales.

Composición química

La composición química del acero 4130 se basa en su contenido controlado de carbono y la adición de cromo y molibdeno como agentes endurecedores. El balance es hierro.

Elemento	Contenido (%)
Hierro, Fe	97,03 – 98,22
Carbono, C	0,28 – 0,33
Cromo, Cr	0,80 – 1,10
Manganeso, Mn	0,40 – 0,60
Silicio, Si	0,15 – 0,35
Molibdeno, Mo	0,15 – 0,25
Fósforo, P	≤ 0,035
Azufre, S	≤ 0,040

Propiedades físicas

Las propiedades físicas del acero 4130 determinan su comportamiento en servicio sin considerar la influencia de fuerzas externas. Su densidad típica es de 7,85 g/cm³ / 0,284 lb/in³.

Propiedad	Valor
Densidad	7,85 g/cm³ / 0,284 lb/in³
Punto de fusión	1432 °C / 2610 °F

Propiedades mecánicas

El rendimiento mecánico del acero 4130 varía significativamente según el estado de tratamiento térmico y el proceso de conformado. La maquinabilidad en estado recocido y estirado en frío es del 70 % con respecto al acero AISI 1212.

Estado normalizado y recocido

Propiedad	Condición Normalizada	Condición Recocida (Estirado en frío)
Resistencia a la tracción	560 – 760 MPa / 81,2 – 110 ksi	590 – 760 MPa / 85 – 110 ksi
Límite elástico	460 – 590 MPa / 66,7 – 85 ksi	480 – 590 MPa / 70 – 85 ksi
Módulo de elasticidad	190 – 210 GPa / 27557 – 30458 ksi	190 – 210 GPa / 27557 – 30458 ksi
Alargamiento (en 50 mm)	20 – 30 %	20 – 30 %
Reducción de área	59,6 %	–
Dureza Brinell (HB)	217	–
Dureza Rockwell B (HRB)	–	90 – 96
Coeficiente de Poisson	0,27 – 0,30	0,27 – 0,30

Estado templado y revenido

El temple en aceite o agua seguido de revenido incrementa drásticamente la dureza y resistencia. Los valores finales dependen de la temperatura de revenido y el diámetro de la pieza.

Diámetro / Espesor (mm)	Resistencia a la tracción (MPa / ksi)	Límite elástico mínimo (MPa / ksi)	Alargamiento mínimo (%)
d ≤ 16 mm, t ≤ 8 mm / d ≤ 0,63 in, t ≤ 0,31 in	1100 – 1300 MPa / 160 – 190 ksi	900 MPa / 130 ksi	10 %
16 < d ≤ 40 mm, 8 < t ≤ 20 mm / 0,63 < d ≤ 1,57 in, 0,31 < t ≤ 0,79 in	1000 – 1200 MPa / 150 – 170 ksi	750 MPa / 109 ksi	11 %
40 < d ≤ 100 mm, 20 < t ≤ 60 mm / 1,57 < d ≤ 3,94 in, 0,79 < t ≤ 2,36 in	900 – 1100 MPa / 130 – 160 ksi	650 MPa / 94 ksi	12 %
100 < d ≤ 160 mm, 60 < t ≤ 100 mm / 3,94 < d ≤ 6,30 in, 2,36 < t ≤ 3,94 in	800 – 950 MPa / 116 – 138 ksi	550 MPa / 80 ksi	13 %
160 < d ≤ 250 mm, 100 < t ≤ 160 mm / 6,30 < d ≤ 9,84 in, 3,94 < t ≤ 6,30 in	750 – 900 MPa / 109 – 131 ksi	500 MPa / 73 ksi	14 %

Propiedades térmicas

Los valores de conductividad y expansión térmica son críticos para aplicaciones que implican ciclos de calentamiento y enfriamiento. La conductividad térmica típica es de aproximadamente 42,7 W/m·K / 296 BTU·in/(h·ft²·°F) a 100 °C.

Propiedad	Valor a 100 °C / 212 °F
Conductividad térmica	42,7 W/m·K / 296 BTU·in/(h·ft²·°F)
Calor específico	477 J/(kg·K) / 0,114 BTU/(lb·°F)

Tratamiento térmico

El acero 4130 responde eficazmente a los tratamientos térmicos convencionales para modificar su microestructura y propiedades mecánicas.

Temperatura de austenización y temple

La austenización previa al temple se realiza habitualmente entre 830 °C y 870 °C / 1525 °F y 1600 °F. El medio de temple suele ser aceite, aunque secciones delgadas pueden templarse en agua. La velocidad de enfriamiento crítica es moderada, lo que permite un endurecimiento uniforme en piezas de espesor medio.

Curva de revenido

El revenido se efectúa inmediatamente después del temple para reducir la fragilidad y ajustar la dureza. El rango típico de revenido está entre 200 °C y 650 °C / 400 °F y 1200 °F. La resistencia a la tracción varía desde los 1300 MPa / 190 ksi con revenidos bajos hasta los 750 MPa / 109 ksi con revenidos altos, mientras que la ductilidad se incrementa progresivamente.

Aplicaciones industriales

El acero 4130 se utiliza en sectores que demandan alta resistencia, soldabilidad garantizada y fiabilidad estructural. Se emplea tanto en estado normalizado como templado y revenido.

Industria	Aplicación
Aeroespacial	Tubos estructurales de fuselaje, trenes de aterrizaje, soportes de motor y componentes soldados sometidos a vibración.
Automotriz y competición	Jaulas antivuelco, chasis de competición, ejes de transmisión, cigüeñales ligeros y volantes de inercia.
Defensa	Piezas de armamento y componentes de fusilería que requieren temple superficial por carburización.
Petróleo y gas	Herramientas de perforación, cuerpos de válvulas y bridas forjadas para servicio en boca de pozo.
Bicicletas y motocicletas	Cuadros y tijas de alto rendimiento soldados con técnicas específicas (TIG), aprovechando su ligereza y resistencia a fatiga.

Comparativa con materiales similares

El acero 4130 ofrece un balance óptimo entre resistencia y ductilidad, con menor contenido de carbono que otros aceros de la serie 41xx, lo que mejora su soldabilidad y tenacidad.

Material	Contenido de C (%)	Resistencia a la tracción (normalizado)	Soldabilidad	Aplicación típica
Acero 4130	0,28 – 0,33	560 – 760 MPa / 81,2 – 110 ksi	Excelente, soldable con precalentamiento y PWHT	Tubos estructurales, chasis
Acero 4140	0,38 – 0,43	650 – 850 MPa / 94 – 123 ksi	Buena, requiere control térmico más estricto	Ejes, engranajes de maquinaria pesada
Acero 4340	0,38 – 0,43	750 – 900 MPa / 109 – 131 ksi	Limitada, difícil de soldar por su alto contenido de níquel	Componentes aeronáuticos de alto esfuerzo, cigüeñales forjados
Acero 25CrMo4 (1.7218)	0,22 – 0,29	550 – 750 MPa / 80 – 109 ksi	Excelente, comportamiento muy similar al 4130	Equivalente europeo del SAE 4130 según EN 10083

Fuentes consultadas

• azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6742
• engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/
• steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/equivalent_steel_iron_eu.php?zname_id=11860