Acero para herramientas O1 | 1.2510 | SKS3

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El acero para herramientas O1 es un acero para herramientas de baja aleación trabajado en frío. Presenta cierto grado de templabilidad y resistencia al desgaste, con mínima deformación por temple. La distribución del carburo es uniforme y las partículas son finas. Los fabricantes suelen utilizar el acero para herramientas O1 para la fabricación de matrices de punzonado en frío con secciones transversales pequeñas, formas complejas y diversos calibres y herramientas de medición. Los grados equivalentes de O1 son DIN 1.2510 (Alemania), JIS SKS3 (Japan), and GB 9CrWMn (Porcelana).

1. Aplicaciones

• Matrices y punzones: Matrices de corte, Matrices de acuñación, Matrices de embutición, Matrices de conformación, Estampación general (punzones y matrices para tiradas cortas/moderadas), Matrices de laminado de roscas, Matrices de recorte en frío
• Herramientas de corte y mecanizado: Brocas para herramientas de taller generales (opción económica), hojas de corte (especialmente las más pequeñas), machos de roscar, escariadores, fresas madre, sierras de corte, cortadores circulares, taladros
• Moldes y piezas de precisión: Plastic mold components (inserted cavities, master hubs), Gauges, Master tools
• Herramientas generales y piezas de desgaste: Cams, Bushings, Guides, Plain sliding bearings, Cam followers, Burnishing tools, Knurling tools, Feed rolls, Roll forming tooling (moderate runs)

2. Composición del acero O1¹

The O1 tool steel equivalent grades’ composition

3. Propiedades

• Dureza: Dureza del acero O1 es 57-64 Rockwell C (HRC) Mediante temple en aceite. A medida que aumenta la temperatura de revenido, la dureza disminuye. Por ejemplo, tras el revenido a 482 °C (900 °F), la dureza puede reducirse a 47 HRC. 
• Resistencia (tracción y fluencia): El acero para herramientas O1 exhibe una resistencia a la tracción de 846 MPa y un límite elástico compensado de 0,2% de 829 MPa, con un límite elástico general de 758 MPaPara una composición O1 específica, la resistencia a la tracción puede ser de hasta 1725 MPa (250 ksi) cuando se templa a 800 °F (425 °C), disminuyendo con temperaturas de templado más altas.
• Ductilidad y tenacidad: El acero O1 presenta una notable estrangulación antes de la fractura, con una reducción sustancial del área en el punto de fractura de casi 20%. Su superficie de fractura suele presentar un modo de copa-cono. Si bien generalmente presenta una tenacidad media, muestra una resistencia al impacto superior a la de otros aceros de tipo O dentro del rango común de dureza de trabajo de 57 a 64 HRC. La ductilidad suele mejorar al aumentar la temperatura de revenido.
• Módulo de elasticidad: 211 GPa.
• Estabilidad dimensional: GRAMObueno Estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico. Al enfriarse el aceite desde la temperatura de endurecimiento correcta, este suele expandirse aproximadamente 0,0015 pulgadas por pulgada (0,0015 mm/mm). Sin embargo, factores como la geometría de la pieza y la distorsión (flexión, arqueamiento o torsión) pueden influir en los cambios dimensionales finales.
• Maquinabilidad: Muy bien Maquinabilidad. Si la maquinabilidad del acero con contenido de carbono 1% se establece en 100, la maquinabilidad del acero O1 es de 90.

4. O1 Tratamiento térmico

El tratamiento térmico O1 steel generally involves four primary steps: preheating, austenitizing (hardening), quenching, and tempering.

4.1 Precalentamiento

El precalentamiento es un paso esencial para prácticamente todos los aceros para herramientas, incluido el O1. Metalúrgicamente, no contribuye directamente a la reacción de endurecimiento, pero cumple varias funciones cruciales:

1. Reduce el choque térmico: Colocar una herramienta fría en un horno caliente puede causar un choque térmico, lo que provoca una distorsión o agrietamiento excesivo. El precalentamiento minimiza este riesgo.
2. Alivia el estrés: ayuda a aliviar parte del estrés desarrollado durante los procesos de mecanizado o conformado.
3. Aumenta la productividad del equipo: al llevar la herramienta a una temperatura uniforme antes del horno de alta temperatura, disminuye el tiempo requerido en el horno de austenización.
4. Reduce la degradación de la superficie: si el horno de alta temperatura no es neutral, el precalentamiento reduce la carburación y la descarburación.

La temperatura de precalentamiento es 1200 °F (650 °C)El acero debe mantenerse a esta temperatura durante 10 a 15 minutos, or until it is uniformly heated throughout its cross-section. Please NO No remoje el acero para herramientas demasiado tiempo a esta temperatura, ya que puede alterar su estructura molecular. Según nuestra experiencia, si coloca la pieza en un horno precalentado (hasta 650 °C), primero colóquela en la parte superior del horno para... eliminar cualquier escalofrío, lo que ayuda a reducir el choque térmico y disminuir el riesgo de agrietamiento.

4.2 Austenitización (endurecimiento)

Tras el precalentamiento, ajuste la temperatura del horno a la temperatura de austenización, que es de 1500 °F (815 °C). Debemos calentar el material hasta que alcance esta temperatura, lo cual se puede confirmar observando su color en el horno. Una vez que la temperatura se estabilice, comience a calcular el tiempo de remojo. El remojo debe ser de 5 minutos adicionales por cada pulgada de la sección transversal más pequeña. Si bien el acero O1 puede dañarse por un remojo excesivo, su tolerancia suele ser mayor en comparación con los aceros de alta aleación.

4.3 Enfriamiento²

El acero O1 se clasifica como acero tipo O porque utiliza aceite como medio de temple. El aceite como medio de temple es más lento que el agua, pero más seguro, reduciendo la tensión interna y la tendencia al agrietamiento y la deformación. Tras el temple, debe enfriarse a una temperatura de 52 a 65 °C (125 a 150 °F). Una vez alcanzado este rango de temperatura, se debe realizar el revenido inmediatamente.

4.4 Templado

Tras el temple, el acero se encuentra en un estado de alta tensión y es susceptible al agrietamiento. El revenido sirve para:

1. Alivio de tensiones internas: Reduce las tensiones internas creadas durante el endurecimiento, que pueden causar fragilidad.
2. Aumenta la tenacidad: el templado aumenta significativamente la tenacidad del acero.
3. Transform Retained Austenite: It transforms retained austenite from the quenching step into fresh martensite.

Este acero suele requerir solo un proceso de revenido, pero en algunos casos pueden ser necesarios dos. Estos procesos permiten refinar la estructura del grano para mejorar la tenacidad, lo que lo hace adecuado para piezas con detalles complejos o que requieren alta resistencia.

La temperatura de revenido único es de 350 °F (175 °C), con un tiempo de remojo de 2 horas por pulgada (25 mm) de sección transversal.

Si se realiza un segundo templado, la temperatura debe ser ligeramente más baja, normalmente 325 °F (160 °C), y se debe dejar que la pieza se enfríe a temperatura ambiente entre los dos procesos de templado.

La dureza del acero para herramientas O1, recién templado, es de 64-65 HRC. Tras el revenido a 177 °C (350 °F), es de 62-63 HRC, y a 204 °C (400 °F), es de 62 HRC.

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5. Compare el acero O1 con otros aceros.

5.1 A2 Vs. O1 Tool Steel

Ofrecemos una comparación directa de las propiedades y características clave de los aceros para herramientas de trabajo en frío O1 y A2. Para más información sobre este tema, consulte Acero para herramientas A2 vs. O1

5.2 Acero O1 vs. acero O2

Para obtener información detallada sobre este tema, consulte Acero O1 vs. acero O2

5.3 Acero para herramientas O1 vs. D2

Para obtener información detallada sobre este tema, consulte Acero para herramientas O1 vs. D2

O1 es un acero más mecanizable y más tenaz con propiedades de tracción generalmente más altas, pero D2 ofrece una resistencia al desgaste y una estabilidad dimensional significativamente mejores después del tratamiento térmico debido a su naturaleza de endurecimiento al aire y un mayor contenido de aleación, especialmente carburos de cromo.

Acero para herramientas 5.4 O1 vs. 1095

Si bien tanto el acero para herramientas O1 como el acero 1095 son aceros con alto contenido de carbono capaces de lograr una alta dureza, el O1 es un acero para herramientas más aleado diseñado para el temple en aceite, que ofrece un endurecimiento más profundo, una mejor estabilidad dimensional y una resistencia al desgaste ligeramente mejor. El 1095, al ser un acero al carbono simple, depende del temple en agua para obtener la máxima dureza, lo que conduce a un endurecimiento superficial y a un mayor riesgo de distorsión y agrietamiento; sin embargo, ofrece una excelente maquinabilidad.

6. Limitation of O1 tool steel

• Low Resistance to Softening at Elevated Temperatures. O1 tool steel is categorized as a cold-work steel, meaning its applications are limited to low temperatures, typically room temperature. It possesses a low resistance to softening when exposed to elevated temperatures. If used in hot-work applications, it is prone to annealing or cracking due to thermal shock loading.
• Limited Carbide Content for Wear Resistance. O1 is a low-alloy tool steel with a low alloy content and almost no carbides in its microstructure. Unlike high-carbon, high-chromium steels (D-grades) that rely on coarse carbides for superior wear resistance, O1’s wear resistance primarily depends on its hardness, which is derived from its high-carbon martensitic matrix. This makes it less suitable for applications requiring extremely high abrasive wear resistance compared to steels like D2 or D3.
• Susceptibility to Cracking During Quenching. O1 is susceptible to cracking from thermal shock during oil quenching, especially in parts with sharp corners or intricate designs, such as those with holes close to the edge. While oil quenching is considered safer and results in less distortion than water quenching, rapid heating to forging temperatures also makes O1 steels somewhat sensitive to cracking.
• Descarburación. O1 tool steel is prone to decarburization during heat treatment. To prevent this, it should be annealed and/or hardened in a controlled neutral atmosphere, vacuum, or neutral-salt furnace. While it is generally considered highly resistant to decarburization compared to some other steel types, precautions are still necessary.
• Hardenability and Section Size Limitations. While O1 has sufficient hardenability for small to moderate sections to achieve full hardness when oil quenched, its hardenability may not be enough for very large tools and dies.
• Dimensional Changes During Heat Treatment. When O1 steel is oil quenched at the correct quenching temperature, its dimensions may expand by approximately 0.0015 inches/inch (0.0015 mm/mm).
• Retained Austenite Issues. Overheating during austenitizing can lead to an increased amount of retained austenite in quenched O1 parts, which can compromise dimensional stability and contribute to cracking.

7. Surface Treatment

• Boriding (Boronizing). After quenching, O1 steel undergoes boronizing treatment at a temperature of 850-950°C. This process forms an extremely hard, wear-resistant layer of iron borides (FeB and Fe2B) with a hardness value between 1450 and 5000 HV. Boronized O1 steel has three times the wear resistance of untreated steel.
• Physical Vapor Deposition (PVD) Coatings. The PVD process for O1 steel is carried out at relatively low temperatures (200–500°C) to minimize tempering effects on the core. Thin films of hard materials such as titanium nitride (TiN) or titanium carbide (TiC) are deposited onto the surface of O1 tool steel. PVD coatings exhibit extremely high hardness (2000 HV for TiN and 3500 HV for TiC) and chemical inertness, reducing pitting wear and preventing chip adhesion to the tool.
• Hard Chromium Plating. This is a commonly used electroplating process for tool steel. O1 steel can be electroplated with a chromium layer up to 25 µm thick.
• Nitruración. A thermochemical diffusion process that introduces nitrogen into the tool surface, creating a hard layer (0.013 to 0.05 mm thick). It’s typically applied after finishing grinding at temperatures between 400°C and 550°C.

8. Suministro de formas y dimensiones

El acero para herramientas O1 que suministramos está disponible en diversas formas, incluyendo barras redondas, chapas, losas, barras planas, barras cuadradas y bloques. Las dimensiones de las barras planas varían de: ancho 20–600 mm × espesor 20–400 mm × longitud 1000–5500 mm. Las dimensiones de las barras redondas varían de 20–400 mm de diámetro × longitud 1000–5500 mm. Las dimensiones de los bloques se obtienen cortando la barra plana.

Para tamaños más pequeños, como barras redondas con un diámetro inferior a 70 mm, utilizamos el proceso de laminado en caliente. Para tamaños superiores a 70 mm, ofrecemos productos forjados.

Pruebas UT: septiembre de 1921-84 D/d, E/e. 

Tratamiento de superficie: acabados superficiales originales negros, pelados, mecanizados/torneados, pulidos, rectificados o fresados.

Estado del inventario: No mantenemos existencias de acero para herramientas O1. Organizamos la producción según los pedidos de los clientes.

Plazo de entrega: Los materiales para hornos de arco eléctrico (EAF) tardan entre 30 y 45 días. Los materiales ESR tardan aproximadamente 60 días.

1. Davis, JR (Ed.). (1998). Manual de metales, edición de escritorio (2.ª ed., pág. 815). ASM International. ↩︎
2. Bryson, WE (2007). Tratamiento térmico, selección y aplicación de aceros para herramientas (pág. 91). Publicaciones Hanser. ↩︎

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