Los metales que se caracterizan como acero son una clase diversa de materiales que forman una parte integral de la sociedad moderna. El acero es una aleación que se fabrica combinando hierro con carbono, así como otros elementos que le confieren una resistencia inigualable. Desde sus inicios a principios del siglo XX, el acero ha proliferado en cientos de tipos, cada uno con perfiles de material únicos. Para ayudar a organizar estos aceros, el Instituto Americano del Hierro y del Acero (AISI) y la Sociedad de Ingenieros de Automoción (SAE) han distinguido ciertos tipos de acero, y este artículo explorará una clase de acero de los aceros inoxidables o aquellos que son más resistentes a manchas, corrosiones y oxidación. Esta clase de acero inoxidable es conocida como los aceros 440, y es un material muy popular gracias a su dureza y resistencia al desgaste. Este artículo investigará las características, propiedades del material y aplicaciones del acero 440 para que los lectores puedan entender dónde se puede usar y cómo aplicar mejor este metal.
¿Qué es el acero 440?
acero 440 es una serie de aceros inoxidables martensíticos de alto carbono, que incluyen las calidades 440A, 440B y 440C. Conocidos por su excelente dureza y resistencia al desgaste, estos aceros se utilizan comúnmente en la fabricación de cuchillos de alto rendimiento y herramientas de corte.
Propiedades físicas del acero 440
El acero 440 forma parte de los aceros inoxidables o aquellos aceros aleados que contienen un mínimo de 10% cromo, otorgándoles una mayor resistencia a la corrosión. El AISI ha creado un índice de nombres de tres dígitos para los aceros inoxidables (en lugar de los nombres de cuatro dígitos típicos de otros aceros no inoxidables; consulte nuestro artículo sobre los tipos de aceros para más información), donde el primer dígito representa el tipo de acero y los elementos de aleación. Los aceros inoxidables también han sido designados en función de su estructura molecular, donde los aceros inoxidables pueden ser austeníticos, ferríticos, martensíticos o dúplex. Las diferencias entre estos tipos radican en sus estructuras de red cristalina, que confieren a los aceros inoxidables ciertas características beneficiosas de trabajo, como mayor dureza, maleabilidad o resiliencia a la fractura. Para más información sobre el acero inoxidable, consulte nuestro artículo relacionado que describe los tipos y grados de estos metales.
La clase 4xx de aceros inoxidables está aleada con cromo y tiene estructura ferrítica o martensítica. El acero 440 en realidad se refiere a cuatro tipos de acero: 440A, 440B, 440C y 440F, que solo difieren en el nivel de carbono en su composición. Todos los tipos de acero 440 son opciones populares, pero el acero 440C es el más popular de los cuatro, ya que tiene la mayor dureza. A continuación, se muestran las composiciones químicas de cada tipo:
Elementos comunes en todos los aceros 440:
16-18% cromo
1% manganeso
1% silicio
0.75% molibdeno
0.04% fósforo
0.03% azufre
Algún porcentaje de carbono
acero 440A
0.6-0.75% carbono
acero 440B
0.75-0.95% carbono
aceros 440C y 440F
0.95-1.20% Carbón
Todos los aceros 440 son endurecibles, lo que significa que adquieren resistencia adicional mediante tratamiento térmico, y se consideran un acero aleado de alto carbono. Cuando se fortalecen usando este proceso, los aceros 440 son los más duros de todos los aceros inoxidables, lo que los hace tanto resistentes al desgaste como a la corrosión. Cuando están en su estado blando de 'recocido', el acero 440 se trabaja, mecaniza y manipula fácilmente en forma, y luego puede ser endurecido y ganar la mayor resistencia por la cual es conocido.
Resistencia a la corrosión y efectos de la temperatura
Mientras que la mayoría de los aceros inoxidables son resistentes a la oxidación, los aceros 440 son ligeramente menos resistentes a la corrosión. Esto es el resultado de su estructura martensítica, que aumenta su dureza pero lo deja más abierto a la corrosión que los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos. Esto no significa que el acero 440 se oxide fácilmente, ya que son más resistentes a la corrosión que la mayoría de los aceros, pero se debe entender que no debe elegirse únicamente por su resistencia a la oxidación.
También es importante saber que los aceros 440 no funcionan bien en temperaturas extremas. Pierden su resistencia a altas temperaturas porque sobre-templar y se vuelven más blandos, y pierden su ductilidad a una temperatura por debajo de 0°C. Este hecho es importante para cualquier diseñador que desee implementar este acero en ambientes particularmente duros, ya que el acero 440 probablemente no sería la mejor opción.
Propiedades Mecánicas
La Tabla 1, a continuación, muestra algunas propiedades mecánicas importantes del acero 440. Es importante señalar que cada mezcla de aleación tiene sus propios valores únicos, y estos valores fluctúan según el tratamiento de fortalecimiento. La Tabla 1 muestra valores para el acero inoxidable AISI 440, que es el más cercano al acero 440C:
Tabla 1: Resumen de propiedades mecánicas del acero 440.
Propiedades Mecánicas
Métrico
Inglés
Resistencia a la tracción máxima
1750 MPa
254000 psi
Resistencia a la fluencia en tracción
1230 MPa
186000 psi
Dureza (Rockwell)
58
58
Módulo de elasticidad
200 GPa
29000 ksi
Impacto Charpy
19.0 J
14.0 ft-lb
El acero 440 tiene resistencias impresionantemente altas, como se puede ver a través de sus resistencias máximas y de cedencia. Estas medidas provienen de pruebas de estrés experimentales, donde una muestra de acero 440 se estira axialmente y su deformación vs. estrés se traza en una curva. La tensión de cedencia es la cantidad máxima de estrés que una muestra puede experimentar antes de deformarse plásticamente (o permanentemente), y la resistencia máxima es el estrés máximo que experimenta la muestra antes de fracturarse. Estas medidas son útiles en aplicaciones estructurales, donde un material no debe deformarse permanentemente bajo peso intenso, y en aplicaciones de alta tensión donde no debe ocurrir fallo.
La dureza del material es una medida comparativa de cuán difícil es rayar, grabar o dañar la superficie de un material. Existen muchas escalas como la popular escala de dureza Brinell, Vickers y Mohs, pero el acero generalmente se califica según la escala de dureza Rockwell. El acero 440 tiene una dureza Rockwell de 58, lo cual se considera bastante duro. Para comparación, los aceros duros utilizados para bordes de cuchillas tienen una dureza de 60, por lo que está claro que el acero 440 es bastante resistente a la deformación superficial.
El módulo de elasticidad es una medida de cómo responde un material mientras se deforma de manera elástica, o no permanentemente. Un alto módulo de elasticidad significa que requiere un nivel alto de estrés para estirar un material, lo que puede considerarse como una mayor rigidez. El acero 440 tiene un alto módulo de elasticidad, lo que significa que no cede fácilmente ante el estrés, y por lo tanto es un material rígido en general.
Las pruebas de impacto Charpy determinan la cantidad de energía que un material absorbe en condiciones extremas, es decir, bajo fractura o condiciones de alta deformación. Se balancea un péndulo pesado contra una muestra de acero con muesca, donde un medidor mostrará cuánta energía, en Julios, se absorbe a través del material. En general, los materiales de alta resistencia no absorben fácilmente mucha energía, ya que simplemente se fracturan (recuerda; la fragilidad aumenta con la resistencia). Como resultado, la mayoría de los aceros tienen una puntuación de impacto Charpy relativamente baja, y los aceros 440 no son diferentes. Es otra ilustración de la rigidez y resistencia del acero 440, ya que solo absorben menos de 20 Julios de energía cuando son golpeados por el péndulo de prueba Charpy.
¿Qué tan resistente es el acero inoxidable 440?
El acero inoxidable 440 es resistente y es conocido por su fuerza y dureza. El acero 440 tiene una resistencia a la tracción de 186000 psi y 58 en la escala de dureza Rockwell.
Aplicaciones del acero 440
El acero 440 se puede encontrar en la mayoría de los talleres mecánicos, ya que es un metal fácil de mecanizar cuando se recocida y, sin embargo, es fuerte y resistente cuando se trata térmicamente. Este material es excepcionalmente bueno para componentes que deben resistir la corrosión relativamente bien y, sin embargo, no desgastarse con el uso repetido. Es un gran acero para filos de cuchillos, ya que su dureza y formabilidad sobresalen cuando se usa para utensilios de cocina. Hay algunas otras aplicaciones notables del acero 440, listadas a continuación:
Moldes y matrices
Componentes de válvula
Instrumentos/dispositivos de medición
Componentes textiles
Rodamientos de bolas
por nombrar solo algunos.
Resumen
Este artículo presentó un resumen breve de las propiedades, resistencia y aplicaciones del acero 440. Para información sobre otros productos, consulte nuestras guías adicionales o visite la Plataforma XTJ para localizar posibles fuentes de suministro o ver detalles sobre productos específicos.
