_(14597078767).jpg/1280px-Tool_steels,_data_and_tables_appertaining_to_electric_tool_steels_(1918)_(14597078767).jpg)
El acero para herramientas es cualquiera de varios aceros al carbono y aceros aleados que son particularmente adecuados para convertirse en herramientas y utillajes, incluidas herramientas de corte , troqueles , herramientas manuales , cuchillos y otros. Su idoneidad proviene de su dureza distintiva , resistencia a la abrasión y deformación, y su capacidad para mantener un filo a temperaturas elevadas. Como resultado, los aceros para herramientas son adecuados para su uso en la conformación de otros materiales, como por ejemplo en el corte , el mecanizado , el estampado o la forja .
Con un contenido de carbono entre 0,5% y 1,5%, los aceros para herramientas se fabrican en condiciones cuidadosamente controladas para producir la calidad requerida. La presencia de carburos en su matriz juega un papel dominante en las cualidades del acero para herramientas. Los cuatro principales elementos de aleación que forman carburos en el acero para herramientas son: tungsteno , cromo , vanadio y molibdeno . La velocidad de disolución de los diferentes carburos en la forma austenita del hierro determina el rendimiento del acero a altas temperaturas (cuanto más lento, mejor, lo que lo convierte en un acero resistente al calor). El tratamiento térmico adecuado de estos aceros es importante para un rendimiento adecuado. [1] El contenido de manganeso a menudo se mantiene bajo para minimizar la posibilidad de agrietamiento durante el enfriamiento con agua .
Hay seis grupos de aceros para herramientas: endurecidos por agua, para trabajo en frío, resistentes a golpes, de alta velocidad, para trabajo en caliente y para usos especiales. La elección del grupo a seleccionar depende del costo, la temperatura de trabajo, la dureza superficial requerida, la resistencia, la resistencia a los golpes y los requisitos de tenacidad. [2] Cuanto más severas sean las condiciones de servicio (mayor temperatura, abrasividad, corrosividad, carga), mayor será el contenido de aleación y la consiguiente cantidad de carburos necesarios para el acero para herramientas.
Los aceros para herramientas se utilizan para cortar, prensar, extruir y acuñar metales y otros materiales. Su uso en utillajes es fundamental; Los moldes de inyección, por ejemplo, requieren aceros para herramientas por su resistencia a la abrasión, un criterio importante para la durabilidad del molde que permite cientos de miles de operaciones de moldeado a lo largo de su vida útil.
Los grados AISI - SAE de acero para herramientas es la escala más común utilizada para identificar varios grados de acero para herramientas. A las aleaciones individuales dentro de un grado se les asigna un número; por ejemplo: A2, O1, etc.
El acero para herramientas del grupo W recibe su nombre de su propiedad definitoria de tener que enfriarse con agua. El acero de grado W es esencialmente acero al carbono simple con alto contenido de carbono . Este grupo de acero para herramientas es el acero para herramientas más utilizado debido a su bajo coste en comparación con otros. Funcionan bien para piezas y aplicaciones donde no se encuentran altas temperaturas; por encima de 150 °C (302 °F) comienza a ablandarse en un grado notable. Su templabilidad es baja, por lo que los aceros para herramientas del grupo W deben ser sometidos a un enfriamiento rápido, requiriendo el uso de agua. Estos aceros pueden alcanzar una alta dureza (por encima de HRC 66) y son bastante frágiles en comparación con otros aceros para herramientas. Los aceros W todavía se venden, especialmente para resortes, pero se utilizan mucho menos que en el siglo XIX y principios del XX. Esto se debe en parte a que los aceros W se deforman y agrietan mucho más durante el enfriamiento que los aceros templados con aceite o al aire.
La tenacidad de los aceros para herramientas del grupo W aumenta al alearlos con manganeso, silicio y molibdeno. Se utiliza hasta un 0,20% de vanadio para conservar los tamaños de grano fino durante el tratamiento térmico.
Las aplicaciones típicas para diversas composiciones de carbono son para aceros W:
Los aceros para herramientas para trabajo en frío incluyen la serie O (endurecido al aceite), la serie A (endurecido al aire) y la serie D (alto carbono-cromo). Son aceros que se utilizan para cortar o formar materiales que se encuentran a bajas temperaturas. Este grupo posee una alta templabilidad y resistencia al desgaste, y una tenacidad promedio y resistencia al ablandamiento por calor. Se utilizan en la producción de piezas más grandes o piezas que requieren una distorsión mínima durante el endurecimiento. El uso de enfriamiento con aceite y endurecimiento al aire ayuda a reducir la distorsión, evitando las tensiones más altas causadas por el enfriamiento más rápido con agua. En estos aceros se utilizan más elementos de aleación, en comparación con la clase de endurecimiento por agua. Estas aleaciones aumentan la templabilidad de los aceros y, por lo tanto, requieren un proceso de enfriamiento menos severo y, como resultado, es menos probable que se agrieten. Tienen una gran dureza superficial y se utilizan a menudo para fabricar hojas de cuchillos. La maquinabilidad de los grados de endurecimiento en aceite es alta, pero para los tipos con alto contenido de carbono y cromo es baja.
Esta serie incluye un tipo O1, un tipo O2, un tipo O6 y un tipo O7. Todos los aceros de este grupo suelen endurecerse a 800 °C, enfriarse en aceite y luego revenirse a < 200 °C. [3] [4] [5] [6] [7]
El primer acero para herramientas endurecible al aire fue el acero mushet , que en ese momento se conocía como acero endurecible al aire .
Los aceros modernos endurecibles al aire se caracterizan por una baja distorsión durante el tratamiento térmico debido a su alto contenido de cromo. Su maquinabilidad es buena y tienen un equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad (es decir, entre los grados D y resistente a los golpes). [11]
La serie D de la clase de aceros para herramientas para trabajo en frío, que originalmente incluía los tipos D2, D3, D6 y D7, contiene entre 10% y 13% de cromo (que es inusualmente alto). Estos aceros conservan su dureza hasta una temperatura de 425 °C (797 °F). Las aplicaciones comunes de estos aceros para herramientas incluyen troqueles de forja, bloques de troqueles de fundición a presión y troqueles de embutición. Debido a su alto contenido de cromo, ciertos aceros para herramientas tipo D a menudo se consideran inoxidables o semiinoxidables; sin embargo, su resistencia a la corrosión es muy limitada debido a la precipitación de la mayoría de sus componentes de cromo y carbono en forma de carburos.
La alta resistencia a los golpes y la buena templabilidad se obtienen mediante aleaciones de cromo-tungsteno, silicio-molibdeno y silicio-manganeso. Los aceros para herramientas del grupo resistente a golpes (S) están diseñados para resistir golpes tanto a temperaturas bajas como altas. Se requiere un bajo contenido de carbono para la tenacidad necesaria (aproximadamente 0,5% de carbono). Las aleaciones formadoras de carburo proporcionan la resistencia a la abrasión, la templabilidad y las características de trabajo en caliente necesarias. Esta familia de aceros muestra una tenacidad al impacto muy alta y una resistencia a la abrasión relativamente baja y puede alcanzar una dureza relativamente alta ( HRC 58/60). En los EE. UU., la tenacidad generalmente deriva de un contenido de 1 a 2% de silicio y de 0,5 a 1% de molibdeno. En Europa, los aceros de choque suelen contener entre un 0,5 y un 0,6 % de carbono y alrededor de un 3 % de níquel. Todavía se utiliza un rango de 1,75% a 2,75% de níquel en algunos aceros de baja aleación (HSLA) de alta resistencia y resistentes a los golpes, como el L6, 4340 y el acero para sierra sueco, pero es relativamente caro. Un ejemplo de su uso es en la producción de brocas para martillos neumáticos .
Los aceros para trabajo en caliente son un grupo de aceros que se utilizan para cortar o dar forma a materiales a altas temperaturas. Los aceros para herramientas del grupo H se desarrollaron para brindar resistencia y dureza durante la exposición prolongada a temperaturas elevadas. Estos aceros para herramientas son bajos en carbono y de aleación moderada a alta que proporcionan buena dureza y tenacidad en caliente y una buena resistencia al desgaste debido a una cantidad sustancial de carburo. [1] H1 a H19 se refieren a un contenido de cromo del 5 %; H20 a H39 se basan en un contenido de tungsteno del 9-18 % y un contenido de cromo del 3-4 %; H40 a H59 están basados en molibdeno.
Los ejemplos incluyen acero para herramientas DIN 1.2344 (H13).
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )