SAE 4140 – UNS G41400
Acero de baja aleación al cromo-molibdeno para temple y revenido
Acero Cr-Mo de medio carbono, templable en aceite, suministrado recocido o templado y revenido. Combina buena resistencia mecánica, tenacidad y resistencia a la fatiga en secciones medias. Es la base de ejes, forjados para petróleo y gas (API 6A) y pernería ASTM A193 B7.
Designaciones y equivalentes
| Sistema | Designación |
|---|---|
| UNS | G41400 |
| W.Nr./EN | 42CrMo4 – 1.7225 (EN ISO 683-2) |
| DIN | 42CrMo4 |
| JIS | SCM440 |
| Denominación comercial | 4140, 42CrMo4, Gerdau/Villares 4140 |
| Otras | ABNT 4140; GB 42CrMo; pernería ASTM A193 B7 (química tipo 4140/4142) |
Normas por forma de producto
| Forma | Norma |
|---|---|
| Barra (composición) | SAE J404 / ASTM A29 / ABNT NBR NM 87 |
| Barra templada y revenida | ASTM A434 (clases BB, BC, BD) |
| Forjado | ASTM A668 / API 6A (75K) según especificación del cliente |
| Tubo mecánico | ASTM A519 |
| Chapa | ASTM A829 |
| Pernería | ASTM A193 B7 / B7M; A320 L7 / L7M; tuercas A194 2H / 2HM / 4 / 7 |
Tolerancias y códigos HS
- Barras forjadas (redondas y cuadradas): sobremedida de mecanizado desde 2 mm (Ø 6–16 mm) hasta 24 mm (Ø 400–500 mm) en el diámetro. Ej.: Ø 100–125 mm terminado: +7 mm, tolerancia +6 / −0 (longitud hasta 3.500 mm).
- Discos forjados: sobremedida de 4 a 9 mm en el diámetro y de 3 a 11 mm en la altura, tolerancia solo positiva.
- Corte y mecanizado: sierra de cinta −0 / +5 a +15 mm en la longitud; chorro de agua +10 % del espesor en el diámetro (mín. 2 mm); piezas mecanizadas −0 / +2 a +5 mm en el diámetro. Vea las tablas completas (INF 002 e INF 003, iguales para todas las aleaciones).
| Forma | NCM (Brasil, 8 dígitos) | HS (internacional, 6 dígitos) | HTS (EE. UU., 10 dígitos)* | CN (Unión Europea, 8 dígitos)* |
|---|---|---|---|---|
| Barra forjada | 7228.40.00 | 7228.40 | 7228.40.0000 | 7228 40 90 |
| Barra laminada en caliente | 7228.30.00 | 7228.30 | 7228.30.8041 | 7228 30 61 |
| Chapa (> 10 mm, ancho ≥ 600 mm) | 7225.40.90 | 7225.40 | 7225.40.3050 | 7225 40 40 |
| Tubo sin costura | 7304.19.00 | 7304.19 | 7304.19.5050 | 7304 19 10 |
| Tubo con costura | 7306.19.00 | 7306.19 | 7306.19.5150 | 7306 19 00 |
| Brida y conexión | 7307.91.00 | 7307.91 | 7307.91.5030 | 7307 91 00 |
Clase arancelaria: acero aleado (por composición química, según las Notas del Capítulo 72 y la Nota 5 de la Sección XV).
Tubo: 7304.19 y 7306.19 son tubos de conducción (line pipe) para oleoductos y gasoductos; los tubos para calderas, intercambiadores de calor o proceso se clasifican en 7304.39/7304.59 (sin costura) y 7306.30/7306.50 (con costura).
*: códigos de EE. UU. y de la UE a modo de referencia. NCM según la legislación vigente (Reglas Generales de Interpretación, Notas de los Capítulos 72, 74 y 75 y Nota 5 de la Sección XV). Confirme el código definitivo con su agente de aduanas según el tamaño y el acabado del ítem. HS = primeros 6 dígitos de la NCM.
Composición química (%)
SAE J404 / ASTM A29
| Elemento | Rango (%) |
|---|---|
| C | 0,38 – 0,43 |
| Mn | 0,75 – 1,00 |
| P | ≤ 0,035 |
| S | ≤ 0,040 |
| Si | 0,15 – 0,35 |
| Cr | 0,80 – 1,10 |
| Mo | 0,15 – 0,25 |
| Fe | resto |
Propiedades mecánicas
Templado y revenido, sección Ø 40–100 mm (EN 10083-3 / ISO 683-2, 42CrMo4 +QT); las propiedades disminuyen al aumentar la sección
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Límite elástico | ≥ 650 MPa |
| Resistencia a la tracción | 900 – 1.100 MPa |
| Alargamiento | ≥ 12 % |
| Charpy V (20 °C) | ≥ 35 J |
| Dureza, T&R (comercial) | ≈ 28 – 34 HRC (típico) |
| Dureza, recocido | ≤ 241 HB |
Propiedades físicas típicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad | 7,85 g/cm³ |
| Rango de fusión | ≈ 1.415 – 1.500 °C |
| Módulo de elasticidad | ≈ 205 GPa |
| Conductividad térmica (20 °C) | ≈ 42 W/m·K |
| Dilatación térmica (20–100 °C) | ≈ 12,2 µm/m·K |
Tratamiento térmico, soldadura y mecanizado
| Ítem | Práctica habitual |
|---|---|
| Temperatura de servicio | Hasta ≈ 400–450 °C sin pérdida relevante de propiedades (siempre por debajo de la temperatura de revenido); B7 hasta ≈ 450 °C. Para H2S, limitar a ≤ 22 HRC (NACE MR0175/ISO 15156). |
| Tratamiento térmico | Recocido 820–850 °C, enfriamiento lento en horno. Normalizado 870–900 °C al aire. Temple: austenizar a 840–870 °C, aceite o polímero. Revenido 540–680 °C según la dureza deseada (evitar 250–400 °C, rango de fragilización). Admite nitruración, temple por inducción y a la llama. |
| Soldadura | Soldabilidad limitada (CE alto): precalentamiento 200–320 °C, electrodos de bajo hidrógeno AWS E8018-B2 / E9018-D1 o E11018-M según la resistencia requerida, interpase controlado y alivio de tensiones/revenido inmediatamente después de soldar. Evitar soldar en estado templado y revenido sin un procedimiento calificado. |
| Mecanizado | Buena en estado recocido (≈ 65 % del 1212); templado y revenido (28–32 HRC) mecanizable con metal duro. |
Planifique un forjado libre en SAE 4140: reducción, esbeltez y cuánto material enviar →Simule el plan de corte del lingote o de la barra →
Metal de aporte para soldadura
La composición del alambre normalmente no es idéntica a la del material: cada página explica por qué.
Aplicaciones típicas
- Ejes, husillos y semiejes
- Forjados para petróleo y gas (cuerpos, bonetes, colgadores – API 6A 75K)
- Espárragos y pernos ASTM A193 B7 / B7M y A320 L7 (incluidos los de Petrobras)
- Engranajes y piñones templados y revenidos o nitrurados
- Bielas, cigüeñales y crucetas
- Herramientas y adaptadores de perforación (drill collars, conexiones)
- Moldes y portamoldes
- Pasadores y articulaciones de orugas de maquinaria pesada
Alternativas: SAE 4340 para secciones grandes o mayor tenacidad; 4130 para mejor soldabilidad; 4145H/4145 modificado para drill collars; 8550 (34CrAlNi7) cuando se requiere superficie nitrurada > 900 HV.
SAE 4140: guía completa
Acero aleado de medio carbono, no acero al carbono
El 4140 es un acero de baja aleación al cromo-molibdeno con carbono medio (C 0,38 – 0,43 %). Por eso también se le llama acero Cr-Mo. El cromo y el molibdeno aumentan la templabilidad, es decir, la profundidad que alcanza el temple en la pieza. El manganeso ayuda a la templabilidad y actúa como desoxidante. El cromo, cercano a 1 %, no hace inoxidable al acero: en ambiente húmedo la pieza necesita aceite, pintura, nitruración u otro recubrimiento.
Por qué se usa tanto en forjados
El 4140 forja bien y responde de forma predecible al temple y revenido. Templado y revenido, resiste el impacto, la fatiga y la deformación, por eso es la base de ejes, bielas, pasadores y cuerpos forjados. La resistencia final depende del revenido y de la sección: cuanto mayor la sección, menor la resistencia en el núcleo. Para secciones grandes, el SAE 4340 tiene más templabilidad.
Recocido y mecanizado
La forja, el laminado y la soldadura dejan tensiones y dureza despareja. El recocido a 820 – 850 °C, con enfriamiento lento en horno, homogeneiza la estructura y baja la dureza a un máximo de 241 HB. En esa condición el 4140 se mecaniza bien. Templado y revenido (28 – 32 HRC), se mecaniza con metal duro. Dustre realiza el recocido, el temple y el revenido en hornos propios dentro de su servicio de tratamiento térmico.
4140 para espárragos y pernos de Petrobras ("4140 PET")
En los pedidos de espárragos y varilla roscada para Petrobras, el 4140 aparece a veces como "4140 PET"*. Este nombre no es una designación normalizada: lo que define el material es la especificación ASTM de pernería. Los requisitos de suministro para pernería de uniones bridadas citan ASTM A193, A194, A320, A370 y A962, y el 4140 es la base química de los grados B7, B7M, L7 y L7M.
- A193 B7 (−48 a 540 °C): Cr-Mo templado y revenido. Hasta Ø 2½": tracción ≥ 860 MPa (125 ksi) y límite elástico ≥ 724 MPa (105 ksi); Ø 2⅝ – 4": ≥ 795 / 655 MPa; Ø 4⅛ – 7": ≥ 690 / 515 MPa. Dureza máx. 321 HBW / 35 HRC. Tuerca A194 2H.
- A193 B7M (−48 a 350 °C): mismo acero, revenido a ≥ 620 °C, dureza máx. 235 HBW / 99 HRB verificada en el 100 % de las piezas, tracción ≥ 690 MPa (100 ksi). Es la opción para servicio con H2S (NACE MR0175 / MR0103). Tuerca A194 2HM.
- A320 L7 (−100 a 250 °C): 4140 templado y revenido para baja temperatura, mismas propiedades de tracción que el B7 hasta Ø 2½" y Charpy ≥ 27 J (20 ft·lbf) a −101 °C. Tuerca A194 grado 4 o 7.
Requisitos de compra habituales: roscas laminadas (no mecanizadas); alivio de tensiones a 55 °C por debajo de la temperatura de revenido cuando las roscas se laminan después del tratamiento térmico; sin recubrimiento salvo que se pida zinc-níquel (ASTM B841) con alivio de fragilización por hidrógeno (ASTM B850); sin recubrimiento de zinc por encima de 200 °C. Prevalecen la norma de Petrobras para espárragos y tuercas de bridas (N-2796*) y la requisición de compra vigente. Para diámetros superiores a 2½" a baja temperatura, ver 4340 (A320 L43).
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la composición química de SAE 4140?
Según SAE J404 / ASTM A29: C 0,38 – 0,43; Mn 0,75 – 1,00; P ≤ 0,035; S ≤ 0,040; Si 0,15 – 0,35; Cr 0,80 – 1,10.
¿Qué normas cubren SAE 4140?
Barra (composición): SAE J404 / ASTM A29 / ABNT NBR NM 87. Barra templada y revenida: ASTM A434 (clases BB, BC, BD). Forjado: ASTM A668 / API 6A (75K) según especificación del cliente. Tubo mecánico: ASTM A519. Chapa: ASTM A829. Pernería: ASTM A193 B7 / B7M; A320 L7 / L7M; tuercas A194 2H / 2HM / 4 / 7.
¿Hasta qué temperatura se puede usar SAE 4140?
Hasta ≈ 400–450 °C sin pérdida relevante de propiedades (siempre por debajo de la temperatura de revenido); B7 hasta ≈ 450 °C. Para H2S, limitar a ≤ 22 HRC (NACE MR0175/ISO 15156).
¿Qué materiales pueden sustituir a SAE 4140?
SAE 4340 para secciones grandes o mayor tenacidad; 4130 para mejor soldabilidad; 4145H/4145 modificado para drill collars; 8550 (34CrAlNi7) cuando se requiere superficie nitrurada > 900 HV.
¿El 4140 es un acero al carbono?
No. Es un acero de baja aleación de medio carbono, con 0,38 – 0,43 % de C, 0,80 – 1,10 % de Cr y 0,15 – 0,25 % de Mo (SAE J404 / ASTM A29). El cromo y el molibdeno dan la templabilidad que le falta al acero al carbono común.
¿El acero 4140 es soldable?
Con restricciones. El alto carbono equivalente (≈ 0,78) exige precalentamiento de 200 – 320 °C, electrodo de bajo hidrógeno, interpase controlado y alivio de tensiones o revenido inmediatamente después de soldar.
¿El 4140 resiste la corrosión?
No como un acero inoxidable. El cromo del 4140 es cercano a 1 % y no forma capa pasiva. En ambiente húmedo la pieza necesita protección: aceite, pintura, nitruración o recubrimiento.
¿Cuál es la diferencia entre el 4140 y el 4340?
El 4340 tiene 1,65 – 2,00 % de níquel y mayor templabilidad. Para la misma referencia (Ø 40 – 100 mm, templado y revenido), el 34CrNiMo6 tiene un límite elástico ≥ 800 MPa, frente a ≥ 650 MPa del 42CrMo4. Usar 4140 en secciones medias y 4340 en secciones grandes o cuando el núcleo necesita más tenacidad.
¿Qué es el acero 4140 PET?
Es el nombre que se usa en los pedidos para el 4140 destinado a espárragos y pernos de bridas de Petrobras*. No es una designación normalizada: el material debe pedirse por la especificación de pernería, normalmente ASTM A193 B7 (B7M para H2S, A320 L7 para baja temperatura), con tuercas A194 2H, 2HM o 7 y los requisitos del procedimiento de suministro (roscas laminadas, dureza, certificado 3.1).
¿Dónde comprar SAE 4140 en Brasil?
Dustre suministra SAE 4140 en forma de barra, chapa, tubo, bloque y piezas forjadas o mecanizadas, sujeto a disponibilidad, con certificado de calidad. Casa matriz en Osasco/SP, sucursales en Joinville/SC y Baixo Guandu/ES, con entrega en todo Brasil. Para cotizar, escriba a Helena, nuestra asistente en WhatsApp +55 11 98649-0075, o a [email protected].
