La dureza es una propiedad fundamental para los aceros para herramientas, ya que influye directamente en su rendimiento eficaz en diversas aplicaciones, desde el corte y el conformado hasta el conformado de diversos materiales. Sin la dureza adecuada, un acero para herramientas no puede soportar las cargas considerables a las que se somete durante su uso.
Un uso muy importante del acero para herramientas es el corte o conformado de otros metales y materiales. La dureza de las herramientas de corte debe ser superior a la del material que se corta para garantizar una buena resistencia al desgaste y resultados de procesamiento eficaces.
Discutiremos la importancia de la dureza del acero para herramientas desde la perspectiva de su aplicación.
Resistencia al desgaste
La dureza es un factor importante para determinar la resistencia de un acero para herramientas a la abrasión y tener puestoLograr una mayor dureza en el acero para herramientas es un objetivo importante cuando se enfrentan condiciones de corte altamente abrasivas.
El tratamiento térmico es el método más común para lograr una alta dureza en aceros para herramientas. El principio es que el tratamiento térmico produce aceros para herramientas con tipos MC ricos en vanadio (2300-3000 HV), M2C rico en molibdeno (1700-2000 HV), M6C rico en tungsteno/molibdeno (1400-1700 HV), M23C6 rico en cromo (1100-1400 HV) y M7C3 (900-1500 HV), que son más duros que la matriz martensítica (~950 HV) y mejoran significativamente la resistencia al desgaste.1.
Dureza en caliente (dureza roja)
La dureza en caliente es la capacidad de mantener una alta dureza a temperaturas elevadas. Al cortar metal con acero para herramientas, se generan altas temperaturas; por lo tanto, es particularmente importante que el acero para herramientas mantenga su alta dureza a altas temperaturas. Por esta razón, se desarrolló una subcategoría de acero para herramientas conocida como acero de alta velocidad. Mediante ajustes en la composición química y el tratamiento térmico, el acero de alta velocidad puede mantener una alta dureza a altas temperaturas. El acero de alta velocidad más común es el acero para herramientas M2. El acero de alta velocidad más común es Acero para herramientas M2, también conocido como acero de alta velocidad M2 o M2 HSS.
Los filos de corte de acero de alta velocidad pueden mantener una alta dureza a temperaturas de 540 °C (1000 °F) o superiores. Los elementos de aleación presentes en su composición, como el molibdeno, el tungsteno, el vanadio y el cobalto, confieren al acero de alta velocidad su resistencia al ablandamiento a altas temperaturas.
Para los aceros para trabajo en caliente, la resistencia al revenido es una propiedad crucial, ya que las herramientas se calientan continuamente durante su uso. El acero para herramientas de trabajo en caliente más común es Acero para herramientas H13.
Dureza
La dureza y la tenacidad suelen ser inversamente proporcionales: una mayor dureza suele resultar en una menor tenacidad. El acero para herramientas está diseñado para maximizar la dureza, la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste, a menudo a expensas de cierta tenacidad. Los carburos pueden mejorar la dureza y la resistencia al desgaste, y también pueden actuar como puntos de inicio de grietas, reduciendo la tenacidad, especialmente si son grandes o segregados.
Un tratamiento térmico adecuado, como temperaturas de austenización más bajas o un revenido controlado, puede mejorar la tenacidad para una dureza y grado determinados. Sin embargo, temperaturas de endurecimiento excesivamente altas pueden provocar un engrosamiento del grano y una reducción significativa de la tenacidad.
Por lo tanto, los diseñadores de herramientas a menudo se enfrentan a un dilema para lograr una combinación óptima de propiedades. Por ejemplo, Acero para herramientas A2 tiene mejor tenacidad que Acero para herramientas D2.
Papel en la maquinabilidad y rectificabilidad
La dureza determina la maquinabilidad del acero para herramientas. El acero D2 es un acero para herramientas de alta dureza, típico y difícil de mecanizar. En aplicaciones prácticas, cuando se requiere una alta dureza para el acero para herramientas, el D2 es una buena opción. Al mismo tiempo, también debemos considerar sus características de dificultad de mecanización.
Los aceros para herramientas con alto contenido de carbono suelen mecanizarse mejor con una microestructura esferoidizada, donde una matriz más blanda permite que la herramienta de corte desplace los carburos esferoidales duros. El trabajo en frío puede mejorar la maquinabilidad al aumentar la dureza, lo que facilita el desprendimiento y la rotura de las virutas, reduciendo así el desgaste de la herramienta.
La molibilidad, la facilidad con la que se puede moler un material, generalmente disminuye al aumentar la dureza, el contenido de carburo, la dureza del carburo y el tamaño del carburo. Esto crea una relación inversa entre la molibilidad y la resistencia al desgaste.
Tratamiento térmico y control de dureza
El tratamiento térmico tiene un efecto decisivo en la dureza del acero para herramientas. La dureza es un criterio de aceptación común para las herramientas tratadas térmicamente. Implica la transformación del acero recocido en una estructura martensítica templada y revenida con carburos específicos, lo que resulta en las propiedades de la herramienta de corte. Los pasos comunes del tratamiento térmico incluyen la austenización, el revenido y el temple. Puede encontrar información específica sobre el tratamiento térmico de los diferentes aceros para herramientas en la página específica de aceros para herramientas de nuestro sitio web.
Resumen
La dureza es fundamental para los aceros para herramientas, ya que determina su capacidad de corte, resistencia al desgaste y rendimiento a temperaturas elevadas. Sin embargo, su búsqueda debe equilibrarse cuidadosamente con otras propiedades cruciales, como la tenacidad y la maquinabilidad, lo que a menudo requiere una selección estratégica de materiales y un tratamiento térmico preciso para lograr la combinación óptima para una aplicación específica.
- Mesquita, RA (2014). Aceros para herramientas: propiedades y rendimiento. Prensa CRC. ↩︎
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