El acero de alta velocidad ( HSS o HS ) es un subconjunto de aceros para herramientas , comúnmente utilizado como material para herramientas de corte .
Se utiliza a menudo en hojas de sierra eléctrica y brocas . Además, se utiliza a menudo para ranurar cuencos y sesgar para tornear madera.[1] Es superior a las herramientas de acero con alto contenido de carbono porque puede soportar temperaturas más altas sin perder su temperamento (dureza). Esta propiedad permite que el HSS corte más rápido que el acero con alto contenido de carbono, de ahí el nombre de acero de alta velocidad . A temperatura ambiente, en su tratamiento térmico generalmente recomendado, los grados HSS generalmente muestran una alta dureza (por encima de 60 Rockwell C ) y resistencia a la abrasión en comparación con los aceros al carbono y para herramientas comunes . Existen varios tipos diferentes de acero rápido, como M42 y M2. [1]
En 1868, el metalúrgico inglés Robert Forester Mushet desarrolló el acero Mushet , considerado el precursor de los aceros rápidos modernos. Estaba formado por 2% de carbono , 2,5% de manganeso y 7% de tungsteno . La principal ventaja de este acero era que se endurecía cuando el aire se enfriaba a una temperatura a la que la mayoría de los aceros tenían que enfriarse para endurecerse. Durante los siguientes 30 años, el cambio más significativo fue la sustitución del manganeso por cromo . [2]
En 1899 y 1900, Frederick Winslow Taylor y Maunsel White ( de soltera Maunsel White III; 1856-1912; nieto de Maunsel White ; 1783-1863), trabajando con un equipo de asistentes de Bethlehem Steel Company en Bethlehem, Pensilvania , EE. UU., actuaron una serie de experimentos con tratamiento térmico de aceros para herramientas de alta calidad existentes, como el acero Mushet, calentándolos a temperaturas mucho más altas de las que normalmente se consideraban deseables en la industria. [3] [4] Sus experimentos se caracterizaron por un empirismo científico en el sentido de que se hicieron y probaron muchas combinaciones diferentes, sin tener en cuenta la sabiduría convencional o las recetas alquímicas, y se mantuvieron registros detallados de cada lote. El resultado fue un proceso de tratamiento térmico que transformó las aleaciones existentes en un nuevo tipo de acero que podía conservar su dureza a temperaturas más altas, permitiendo velocidades y tasas de corte mucho más altas durante el mecanizado.
El proceso Taylor-White [5] fue patentado y creó una revolución en las industrias del mecanizado. Se necesitaban máquinas herramienta más pesadas y con mayor rigidez para aprovechar al máximo el nuevo acero, lo que provocó rediseños y sustitución de la maquinaria instalada en la planta. La patente fue impugnada y finalmente anulada. [6]
La primera aleación que se clasificó formalmente como acero rápido se conoce con la designación AISI T1, que se introdujo en 1910. [7] Fue patentada por Crucible Steel Co. a principios del siglo XX. [2]
Aunque los aceros rápidos ricos en molibdeno , como el AISI M1, se habían utilizado desde la década de 1930, fueron la escasez de material y los altos costos causados por la Segunda Guerra Mundial los que estimularon el desarrollo de aleaciones menos costosas que sustituyeran el tungsteno por molibdeno. Los avances en los aceros rápidos a base de molibdeno durante este período los pusieron a la par, y en ciertos casos mejores, que los aceros rápidos a base de tungsteno. Esto comenzó con el uso de acero M2 en lugar de acero T1. [2] [8]
Los aceros rápidos son aleaciones que obtienen sus propiedades a partir de una variedad de metales de aleación agregados al acero al carbono, que generalmente incluyen tungsteno y molibdeno, o una combinación de ambos, a menudo también con otras aleaciones. [9] Pertenecen al sistema de aleaciones multicomponente Fe-C-X donde X representa cromo , tungsteno , molibdeno , vanadio o cobalto . Generalmente, el componente X está presente en más del 7%, junto con más del 0,60% de carbono .
En el sistema de numeración unificado (UNS), a los grados de tipo tungsteno (por ejemplo, T1, T15) se les asignan números en la serie T120xx, mientras que al molibdeno (por ejemplo, M2, M48) y los tipos intermedios son T113xx. Las normas ASTM reconocen 7 tipos de tungsteno y 17 tipos de molibdeno. [10]
La adición de aproximadamente un 10% de tungsteno y molibdeno en total maximiza eficientemente la dureza y tenacidad de los aceros rápidos y mantiene esas propiedades a las altas temperaturas generadas al cortar metales.
Combinando molibdeno, tungsteno y acero al cromo se crean varias aleaciones comúnmente llamadas "HSS", con una dureza de 63 a 65 Rockwell C.
La adición de cobalto aumenta la resistencia al calor y puede dar una dureza de hasta 70 Rockwell C. [13]
Las brocas HSS formadas por laminación se denominan HSS-R. El rectificado se utiliza para crear brocas HSS-G, cobalto y carburo. [15]
El uso principal de los aceros rápidos sigue siendo en la fabricación de diversas herramientas de corte: taladros, machos de roscar , fresas , brocas para herramientas , fresas de tallado (de engranajes), hojas de sierra, hojas para cepilladoras y ensambladoras, fresas para fresar, etc., aunque El uso de punzones y matrices está aumentando.
Los aceros rápidos también encontraron un mercado en herramientas manuales finas donde su tenacidad relativamente buena con alta dureza, junto con una alta resistencia a la abrasión, los hacía adecuados para aplicaciones de baja velocidad que requieren un borde afilado duradero, como limas , cinceles , cepillos manuales. hojas, y cuchillos de cocina y navajas de damasco . [ cita necesaria ]
Las herramientas de acero de alta velocidad son las más populares para su uso en torneado de madera, ya que la velocidad de movimiento del trabajo más allá del borde es relativamente alta para las herramientas manuales, y el HSS mantiene su borde por mucho más tiempo que las herramientas de acero con alto contenido de carbono. [ cita necesaria ]
Se ha resuelto la famosa demanda de patentes de la empresa Bethlehem Steel contra la Niles-Bement-Pond Company por infracción de dos patentes fundamentales de FW Taylor y M. White (668.369 y 668.270, ambas del 19 de febrero de 1907). a favor del demandado... La decisión del tribunal enfatiza que no existe ninguna nueva composición de acero inventada por Taylor y White...