Tipos de Aceros para Herramientas: Características y Aplicaciones

Clasificación y Propiedades de los Aceros para Herramientas

Grupo W: Aceros al Carbono para Herramientas Templables en Agua

Este grupo está formado fundamentalmente por aceros ordinarios al carbono, aunque algunos de los aceros de mayor contenido llevan pequeñas cantidades de cromo (Cr) y vanadio (V) con el fin de aumentar la templabilidad y mejorar la resistencia al desgaste.

• El vanadio (V) impide el crecimiento de grano durante la austenización, formando V3C.
• El cromo (Cr) mejora la templabilidad y el endurecimiento.

Son los más utilizados y no contienen carburos de aleantes.

Contenido de Carbono y Aplicaciones

El porcentaje de carbono (%C) varía de 0,6% a 1,4%. En función del %C, se clasifican:

• 0,6% a 0,75% C: Se utilizan cuando interesa la tenacidad.
  • Ejemplos: martillos, butrolas, martillos neumáticos y troqueles encabezadores de carrera corta.
• 0,75% a 0,95% C: Estos aceros se utilizan cuando, además de tenacidad, se necesita dureza.
  • Ejemplos: punzones, cinceles, matrices y cuchillas de cizalla.
• 0,95% a 1,4% C: Estos aceros se emplean cuando se exige gran resistencia al desgaste y conservación de las condiciones de corte.
  • Ejemplos: herramientas para madera, brocas, escariadores, terrajas y herramientas de torno.

Tratamiento Térmico y Propiedades

El tratamiento térmico principal es el temple en agua.

Estructura tras el Temple:

• Superficie dura: Martensítica + cementita.
• Núcleo tenaz.

Otras Propiedades:

• Son los que mejor maquinabilidad tienen y los que mejor resistencia a la descarburación.
• Resistencia en caliente pequeña.
• Bajo costo por su baja concentración de aleantes.
• Baja resistencia al desgaste.
• Baja templabilidad.
• Propensos a grietas de temple.

Grupo O: Aceros de Baja Aleación de Temple en Aceite

Los aceros de baja aleación de temple en aceite (grupo O) contienen manganeso (Mn) y cantidades menores de cromo (Cr) y wolframio (W).

• La adición de 0,5% Cr y 0,5% W mejora la templabilidad.

Características:

• Buena resistencia al desgaste.
• Buena maquinabilidad.
• Buena resistencia a la descarburación.
• La tenacidad es solo regular.
• Dureza en caliente tan baja como la de los aceros de herramientas de temple al aire.

En el tratamiento térmico, es menos probable que se doblen, alabeen, retuerzan, deformen o agrieten durante el temple.

Aplicaciones:

Se utilizan en aplicaciones donde es importante la resistencia al desgaste y la tenacidad.

• Terrajas.
• Rodillos de laminar.
• Roscas.
• Escariadores expansivos.

Grupo A: Aceros de Temple al Aire de Media Aleación

Contienen aproximadamente 10% de elementos aleantes:

• 0,70% a 2,75% de carbono.
• 2% como máximo de manganeso.
• 5,25% como máximo de cromo.
• 1,5% de molibdeno.

El aumento del contenido en elementos aleantes, particularmente de Cr, Mo, Mn y V, confiere a estos aceros buena templabilidad.

Consideraciones del Temple:

• Los cambios dimensionales en el temple son un cuarto (¼) de los de temple en aceite.
• En secciones gruesas puede aparecer:
  • Precipitación de carburos (M7C3, M23C6).
  • Formación de bainita.
  • Austenita retenida.
• Para evitarlo, se recomienda:
  • Temple en baño de sales (T=540ºC).
  • Enfriamiento a temperatura ambiente (Tamb).

Propiedades:

• Resistencia al desgaste buena, debido a la presencia de carburos.
• Tenacidad.
• Maquinabilidad que va de regular a mala.

Usos:

Se emplean cuando se necesita excepcional tenacidad y buena resistencia a la abrasión.

• Matrices de corte.
• Matrices de estampar.
• Matrices de rebarbar.
• Rodillos de laminar roscas.

Grupo D: Aceros de Alto Carbono y Alto Cromo

Contienen:

• Hasta un 2,35% de carbono.
• 12% de cromo.
• Pueden también contener molibdeno, wolframio, vanadio y cobalto.

Efecto de los Elementos de Aleación:

• Molibdeno (Mo):
  • Aumenta la templabilidad y la tenacidad.
  • Apenas afecta al tamaño de grano y la austenita retenida.
• Vanadio (V):
  • Afina el grano.
  • Si V > 0,8%, disminuye fuertemente la templabilidad.
  • Aumenta la tenacidad (si %V > 1) y disminuye la austenita retenida.

Tratamiento Térmico:

Para evitar cambios dimensionales, se debe calentar lentamente hasta la temperatura de austenización. Se usan baños de sales o atmósferas controladas.

Propiedades y Aplicaciones:

• La combinación del carbono y cromo en cantidades elevadas proporciona una excelente resistencia al desgaste y la abrasión.
• Tienen gran resistencia a la oxidación a altas temperaturas por su alto contenido de cromo.
• Se caracterizan también por su mínima variación de dimensiones en el temple.
• Se usan para:
  • Herramientas de punzonar.
  • Herramientas de estampar.
  • Herramientas para el estirado de alambre, barras y tubos.
  • Rodillos de laminar.
  • Roscas.
  • Patrones de medida.

Grupo S: Aceros Resistentes al Choque

Son generalmente bajos en carbono (0,50% a 0,55%).

Principales Elementos de Aleación y sus Efectos:

• Silicio (Si), Cromo (Cr), Wolframio (W), Molibdeno (Mo) y Níquel (Ni).
• El silicio y el níquel aumentan la resistencia de la ferrita.
• El cromo aumenta la templabilidad y contribuye al aumento de la resistencia al desgaste.
• El wolframio (W) confiere dureza en caliente.
• Los contenidos elevados de silicio tienden a acelerar la descarburación.

Tratamiento Térmico:

La mayor parte de ellos son de temple en aceite, aunque algunos tienen que templarse en agua para lograr un temple total.

Tratamiento de Endurecimiento Superficial:

• Núcleo blando.
• Superficie dura.