ACEROS PARA HERRAMIENTAS

Este tipo de aceros requieren dureza y resistencia a la abrasión y a la temperatura, por la fricción (abrasión); resistencia mecánica; tiene que mantener su tamaño, buen precio; mecanizables y conformables. 0,6-1,3% C (aumento contenido en C por necesidad resistencia al desgaste), y una concentración de aleaciones. Contienen W, Co, V y otros elementos de aleación, que les proporcionan una resistencia, dureza, y durabilidad. Los elementos de aleación no modifican la resistencia a corrosión; pero sí mejoran las propiedades mecánicas, como la resistencia al desgaste, estabilidad a la temperatura y dureza. Para hacer un objeto duro en la superficie, y tenaz, tiene que tener bajo %C y pocos elementos aleantes. La microestructura = martensita, y por carburos de los elementos de aleación. Se obtienen por tratamiento térmico que les proporciona un aumento en la dureza. Los carburos se distribuyen de manera distinta según la técnica de fabricación: colada; spray forming, o proyección térmica o pulvimetalurgia. El tratamiento térmico: calentamiento lento, para que se caliente toda su masa de manera uniforme. La templabilidad aumenta con el contenido de aleaciones. Los aceros al C y de baja aleación se templan en salmuera o agua; y los aceros de alta aleación en aire, aceite, o sales fundidas. Con el revenido se produce un endurecimiento secundario por precipitación de carburos en acero con Mo y W.

Los aceros de herramientas de trabajo en frío y alta velocidad, tienen un aumento contenido de carburos. Las propiedades son: tenacidad a impacto, dureza en caliente, maquinabilidad, resistencia a la descarburación (tiene lugar cuando los aceros se calientan a temperatura alta, salvo que se utilice una atmósfera protectora).

Ac.para trabajo en frío

Acero de herramientas de temple al agua. Grupo W

Este grupo es el más utilizado, que resiste al desgaste, formado por aceros al C normales, aunque algunos de los aceros de mayor contenido llevan pequeñas cantidades de Cr y V con el fin de aumentar la templabilidad, y mejorar la resistencia al desgaste. El %C varía de 0,6% a 1,4%, y depende de la cantidad: – 0,6% a 0,75% C=tenacidad (martillos). 0,75% a 0,95% C= tenacidad + dureza (cincel). 0,95% a 1,4% C= exige gran resistencia al desgaste y que no se desafilen. A mayor tenacidad un % de C menor, y para mejorar la resistencia a la abrasión, mayor el % C. Su tratamiento es el temple en agua, con lo que se consigue una superficie dura de martensita y pequeños glóbulos de cementita, y un núcleo tenaz. Las propiedades que poseen son: la mejor maquinabilidad y la mejor resistencia a la descarburación; al aumentar la temperatura, las propiedades disminuyen, por lo que su resistencia en caliente es mala; como tiene pocos aleantes, el costo es menor; y la resistencia al desgaste y la templabilidad son menores, ya que en el temple son propensos a agrietarse.

Aceros de herramientas de temple en aceite. Grupo O

Contienen elementos aleantes, alguno de los cuales mejora la templabilidad. Su porcentaje en C varía entre 0,9-1,2%, y poseen características como: buena resistencia al desgaste, maquinabilidad, y resistencia a la descarburación; la tenacidad es regular, y la dureza en caliente disminuye, como la de los de temple al aire. En el tratamiento es menos probable que se doblen, deformen o agrieten durante el temple. Se utilizan en aplicaciones donde es importante la resistencia al desgaste y la tenacidad, por ejemplo, roscas.

Aceros de herramientas de temple al aire. Grupo A

Contienen elementos aleantes, y un aumento contenido en C (1-2,45%). El aumento de contenido en elementos aleantes, hace que la capacidad de temple sea mayor, es decir, poseen una buena templabilidad. Los cambios dimensionales en el temple son ¼ de los del temple en aceite. En secciones gruesas pueden aparecer precipitaciones de carburos, formación de bainita, austenita retenida; para evitarlo, se realiza un temple en baño de sales, y enfriamiento a temperatura ambiente (tiempos más largos). Este tipo de aceros presentan una buena resistencia al desgaste por la presencia de carburos que les aportan tenacidad; la maquinabilidad es regular. Se utilizan cuando se necesita una gran tenacidad y una buena resistencia a la abrasión.

Aceros altos en Cr y en C. Grupo D

Su contenido en C va desde 1,5-2,35%, y el contenido de Cr es de 12%, aunque también pueden contener otros elementos. El Mo aumenta la templabilidad y la tenacidad, pero apenas afecta al tamaño de grano; el V afina el grano y disminuye la fuerza de la templabilidad (porque estabiliza la austenita), pero aumenta la tenacidad y disminuye la austenita retenida. Para evitar los cambios dimensionales hacemos el calentamiento y el temple escalonado, para conseguir la homogeneidad de la pieza, evitando así las grietas. También se usan baños de sales o atmósferas controladas, para aliviar las tensiones. Si tienen muchos aleantes, la martensita puede contener austenita retenida, que durante el primer revenido transforma a martensita, segundo revenido (la martensita) convierte en martensita revenida. En ocasiones se producen endurecimientos secundarios por precipitación de carburos; la matriz es martensítica. La combinación de C y Cr en cantidades altas, da una resistencia al desgaste y a la abrasión muy buena. El elevado % Cr proporciona una gran resistencia a altas temperaturas.

Aceros resistentes al choque. Grupo S

Son aceros tenaces, y con buena resistencia al impacto. Bajo C (0,5-0,55%); los principales aleantes son: Si, Cr, W, Mo y Ni. El Si y Ni aumentan la resistencia de la ferrita. El Cr aumenta la templabilidad y contribuye a la resistencia al desgaste. El W aumenta la dureza en caliente. La mayoría se templan en aceite, aunque algunos tienen que templarse en agua, para lograr un temple total. Son sometidos a tratamiento de endurecimiento superficial, por lo que el núcleo es blando (no templado, formado por perlita y bainita), y la superficie dura (templada, de martensita con carburos, lo que la hace más dura de lo normal). Tras el revenido se mejora la resistencia al impacto de la martensita. Su característica más importante es la resistencia al impacto, por ejemplo, cinceles, herramientas neumáticas.

Aceros para trabajo en caliente. Grupo H

Estos aceros tienen resistencia mecánica a altas temperaturas, y resistencia al desgaste. Los aleantes que contienen forman carburos que dura el revenido, y precipitaciones que no se disuelven a altas temperaturas, bloqueando el deslizamiento de las dislocaciones a altas temperaturas. El C está entre 0,35 y 0,6%. En el tratamiento se requieren tiempos largos (reacción de equilibrio); los carburos se forman rápidamente; en la austenización se disuelven carburos de Cr, y Mo; y en el enfriamiento al aire, se forma martensita y austenita retenida, y algo de bainita. El doble revenido se realiza para favorecer la formación de carburos. Presentan endurecimiento secundario por la precipitación de carburos, con el revenido entre 500-650°C, se forman carburos de Mo y W; disminuye el ablandamiento, aumenta la dureza y la resistencia. Las propiedades de estos aceros son: Buena tenacidad, dureza en caliente, resistencia y maquinabilidad regulares, resistencia a la descarburación media. Como estas herramientas son para trabajar en caliente, tienen que tener: resistencia a las temperaturas de trabajo en caliente, resistencia al choque mecánico y térmico, erosión y al desgaste.

Aceros de alta velocidad o rápidos. Grupos M y T

Requieren resistencia al desgaste y temperatura. Este tipo es el más aleado; alto C (0,75-1,5%), y grandes cantidades de W y Mo, que forman carburos, dando resistencia al ablandamiento caliente. Otros aleantes son: Cr que aporta dureza y resistencia a la oxidación; V, resistencia a la abrasión y al desgaste; Co, endurecimiento a altas temperaturas. Tenemos una microestructura dendrítica (ramificada), tras el moldeo, se somete a un trabajo en caliente, eliminando la heterogeneidad, y que los carburos se afinen; la microestructura se orienta en la dirección del laminado. Los tratamientos son: Recocido= microestructura consistente en un 30% de carburos en la matriz ferrítica, que proporciona dureza y resistencia al desgaste. Austenización= disuelve parte de los carburos. Temple= Es interrumpido, para disminuir la distorsión, una vez hecho el temple, se enfría al aire, donde se disuelven parte de los carburos, y se distribuyen. Revenido= doble revenido. Sus propiedades son: Excelente dureza en caliente, buena resistencia al choque y al desgaste, maquinabilidad regular, resistencia a la descarburación regular, buena templabilidad, alta resistencia a la abrasión. Se utilizan para cortar a altas velocidades metales muy duros, se emplean en herramientas de corte.

Aceros para moldes. Grupo P

Poseen resistencia al desgaste, y una gran estabilidad dimensional. Se utilizan para la fabricación de troqueles para la inyección de plásticos. Bajo %C (0,10-0,35%), por lo que no se pueden endurecer por temple (por debajo de 0,4% no se puede templar). Se pueden utilizar moldes metálicos para metales siempre que éstos tengan punto de fusión menor que el del molde, para que no se fundan.

Aceros para propósitos especiales. Grupo L

Agrupa al resto de los aceros. Destacan por su tenacidad (contienen Ni); se endurecen por temple en aceite, y se emplean: llaves de tuercas, y herramientas de remachar.

Carburos cementados

Son partículas finas de carburos refractarios sinterizados en una matriz, se sinterizan porque si sólo se juntan los elementos no salen. En el sinterizado los carburos se disuelven un poco en el Co, teniendo una unión íntima. Son muy duros, y se emplean en la fabricación de herramientas de corte resistentes al desgaste, y para brocas con la punta reforzada con Widia (que contiene W).