El acero para herramientas O2 tiene una gran dureza y resistencia al desgaste. Su deformación durante el enfriamiento es mínima y tiene una excelente templabilidad. Este acero es adecuado para fabricar diversas herramientas de medición de precisión y plantillas. También se utiliza para matrices de dimensiones más pequeñas, moldes de prensado en frío, moldes de grabado y matrices de corte. Además, puede utilizarse para tornillos de máquinas herramienta y otros componentes estructurales.
La designación es O2 en el sistema estadounidense ASTM A681. Designaciones similares según otras normas nacionales incluyen ISO 90MnV2, USA/UNS T31502, Alemania/DIN 90MnCrV8, y Alemania/W-Nr. 1.2842.
1. Aplicaciones
Para brindar una imagen más clara, aquí se presenta un desglose de los usos industriales típicos del acero para herramientas O2, destacando dónde sus propiedades brindan el máximo beneficio:
| Categoría de aplicación | Usos específicos del acero O2 | Ventajas clave para sus operaciones |
|---|---|---|
| Matrices y punzones | Matrices de corte, herramientas de recorte, matrices de embutición, herramientas de rebordeado y punzones de conformación. Especialmente eficaces como portapiezas en herramientas de estampación (resistentes a la presión y la fricción) y como expulsores y portapiezas en matrices de embutición profunda (resistentes a la fricción). | Excelente resistencia al desgaste, buena tenacidad, mantiene la estabilidad dimensional para una producción consistente de piezas. |
| Calibres | Herramientas de medición de precisión, calibres maestros. | Alta estabilidad dimensional después del endurecimiento, crucial para la precisión; buena resistencia al desgaste para una mayor longevidad. |
| Componentes de maquinaria | Elementos como levas, bujes duraderos y guías resistentes al desgaste. | Ofrece la resistencia al desgaste y tenacidad necesarias para piezas mecánicas exigentes. |
| Acuñación y prensado de polvo | Herramientas para operaciones de acuñación, punzones y matrices para compactación de polvos metálicos. | Soporta altas fuerzas de compresión y desgaste abrasivo comunes en estos procesos. |
| Laminación en frío | Rodillos utilizados en aplicaciones de laminación en frío. | Proporciona la alta resistencia al desgaste y tenacidad necesarias para dar forma a metales a temperatura ambiente. |
2. Composición química del acero para herramientas O2
| Elemento | Símbolo | Contenido típico (%) | Notas |
| Carbono | C | 0,85 – 0,95 | Nominal: ~0.90%. Esencial para la dureza y la resistencia al desgaste. |
| Manganeso | Mn | 1,40 – 1,80 | Nominal: ~1.60%. El principal elemento de aleación en O₂; favorece la templabilidad. |
| Silicio | Si | Máximo 0,50 | Nominal: ~0,251 TP3T. Actúa como desoxidante. |
| Cromo | Cr | Máximo 0,50 | Nominal: ~0,221 TP3T o ~0,501 TP3T. Contribuye a la templabilidad y la resistencia al desgaste. |
| Vanadio | V | Máximo 0,30 | Nominal: ~0,201 TP³T o ~0,301 TP³T. Favorece la estructura de grano fino y la tenacidad. |
| Tungsteno | W | Máximo 0,30 | Nominal: ~0,301 TP3T. Puede mejorar la resistencia al desgaste a temperaturas más altas. |
| Molibdeno | Mo | Máximo 0,30 | Nominal: ~0,30%. Aumenta la templabilidad y la tenacidad. |
| Níquel | Ni | Máximo 0,30 | Puede estar presente en pequeñas cantidades. |
| Fósforo | PAG | Máximo 0,03 | Se debe mantener al mínimo ya que puede reducir la dureza. |
| Azufre | S | Máximo 0,03 | Se mantiene al mínimo; puede afectar la tenacidad pero ayuda a la maquinabilidad en algunos aceros. |
| Cobre | Cu | Máximo 0,25 | Generalmente una impureza. |
| Hierro | Fe | Balance | El resto del material. |
Nota: Los valores nominales son aproximados y pueden variar ligeramente entre diferentes fuentes o calores específicos, pero la composición general permanece dentro de los rangos definidos para el grado AISI O2.
El impacto de la composición en el desempeño
Esta combinación específica de alto contenido de carbono y aleación moderada, en particular el nivel de manganeso notablemente superior en comparación con otros aceros para herramientas de la serie O, como el O1, define al acero para herramientas O2. Esta formulación proporciona al O2 sus excelentes características de endurecimiento al templarlo en aceite, lo que resulta en un buen equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad, ideal para diversas aplicaciones de herramientas de trabajo en frío.
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3. Propiedades del acero para herramientas O2
A continuación se muestra un desglose de la clave Propiedades del acero O2 y lo que significan para sus operaciones:
| Categoría de propiedad | Descripción y significado para los usuarios |
|---|---|
| Alta dureza | Logra una notable dureza superficial (60-62 HRC), fundamental para resistir la indentación y mantener un filo afilado o una superficie de conformado duradera en las herramientas. |
| Buena resistencia al desgaste | El alto contenido de carbono y la dureza resultante contribuyen a una buena resistencia al desgaste abrasivo, prolongando la vida útil de herramientas y matrices. |
| Dureza justa | Ofrece un nivel equilibrado de tenacidad adecuado para muchas aplicaciones de trabajo en frío, lo que ayuda a prevenir el astillado o la fractura prematura bajo tensiones operativas. |
| Buenas propiedades antideformantes | Presenta una excelente estabilidad dimensional con una distorsión relativamente baja tras el tratamiento térmico de temple en aceite. Esto es vital para el utillaje de precisión. |
| Buena seguridad en el endurecimiento | El método de temple en aceite utilizado para el acero O2 minimiza el riesgo de agrietamiento y distorsión en comparación con el temple en agua, lo que resulta especialmente beneficioso para geometrías de herramientas complejas. |
| Maquinabilidad | En su estado recocido (preendurecido), el acero para herramientas O2 (similar al O1 en este aspecto) ofrece una buena maquinabilidad, lo que facilita la fabricación de herramientas. |
| Sensibilidad térmica | Es importante tener en cuenta que el acero O2 presenta baja resistencia al ablandamiento a temperaturas elevadas. Esta característica lo sitúa claramente dentro de la categoría de acero para trabajo en frío, lo que significa que no está diseñado para aplicaciones que impliquen altas temperaturas. |
No se puede exagerar el hecho de que el resultado final Propiedades mecánicas del acero O2 Están profundamente influenciados por el ciclo de tratamiento térmico específico empleado. Factores como la temperatura de austenización, la velocidad de temple y el posterior proceso de revenido se controlan meticulosamente para desarrollar la dureza, tenacidad y resistencia al desgaste deseadas.
4. Tratamiento térmico del acero para herramientas O2
Para lograr la dureza y la resistencia al desgaste del acero para herramientas O2 se requiere un proceso de tratamiento térmico preciso. Al ser un acero para trabajo en frío que se templa en aceite, sus excepcionales propiedades se desarrollan mediante ciclos térmicos controlados. Para más información sobre este tema, consulte Tratamiento térmico del acero para herramientas O2.
4.1 El proceso de recocido
El acero para herramientas O2 se suministra generalmente recocido. Este tratamiento térmico inicial ablanda el acero, alivia tensiones y refina su microestructura, lo que facilita su mecanizado o preparación para el conformado en frío.
Para conformación en frío severa, esferoidizar recocido se prefiere:
- Calentar el acero cerca o ligeramente por debajo de su temperatura crítica inferior (Ac1).
- Mantener a esta temperatura durante un período prolongado.
- Enfriar lentamente. Esto transforma los carburos en una forma globular para lograr máxima suavidad y ductilidad.
4.2 El ciclo de endurecimiento
El endurecimiento es la fase crítica donde el acero al O₂ desarrolla su característica alta dureza. Implica el calentamiento para formar austenita y el posterior enfriamiento rápido (temple) para crear una estructura predominantemente martensítica.
4.2.1 Precalentamiento
Si bien el O2 es un grado de endurecimiento en aceite, se recomienda encarecidamente el precalentamiento, especialmente para secciones más grandes o piezas intrincadas, para minimizar el choque térmico y reducir la distorsión o el agrietamiento.
- Temperatura de precalentamiento recomendada: Alrededor de 650°C (1200°F).
- Consejo: Colocar la pieza encima del horno antes de precalentarla puede ayudar a aumentar gradualmente su temperatura.
4.2.2 Austenitización
La austenitización implica calentar el acero a una temperatura específica para transformar completamente su estructura en austenita, permitiendo que los carburos se disuelvan.
- Temperatura de austenitización recomendada para acero O2: 790–815 °C (1454–1472 °F). Algunas fuentes sugieren 800 °C (1475 °F).
- Tiempo de remojo: Mantener durante 30 a 45 minutos por cada 25 mm (1 pulgada) de espesor para garantizar un calentamiento uniforme y la disolución del carburo.
- Precaución: Control adecuado de la atmósfera del horno para evitar la descarburación o la oxidación excesiva.
4.2.3 Enfriamiento en aceite
Después de la austenización, el acero O2 se enfría rápidamente en aceite para transformar la austenita en martensita dura.
- Medio de extinción: El aceite es específico del acero O2 y ofrece un endurecimiento eficaz con menos riesgo de distorsión que el agua, especialmente para formas complejas.
- Temperatura de enfriamiento objetivo: Enfriar hasta que el acero alcance aproximadamente 66–93 °C (150–200 °F).
4.2 Revenido
La martensita recién templada es muy dura, pero frágil y sometida a tensiones. El revenido es un tratamiento post-templado indispensable para mejorar la tenacidad y la ductilidad, reducir la dureza al nivel deseado, aliviar las tensiones internas y mejorar la estabilidad dimensional.
Momento crítico para el templado:
Revenda las piezas de acero al O2 tan pronto como alcancen una temperatura de 52-65 °C (125-150 °F) después del temple. Retrasar el temple puede provocar grietas.
- Temperatura de revenido: Generalmente, alrededor de 175 °C (350 °F) para el acero O2 (similar al O1). El rango típico es de 149 a 232 °C (300 a 450 °F), dependiendo de la dureza final deseada. Las temperaturas más bajas producen una mayor dureza; las temperaturas más altas aumentan la tenacidad pero reducen la dureza.
- Tiempo de remojo: Remojar durante al menos 2 horas por cada 25 mm (1 pulgada) de la sección más gruesa.
Ciclos de templado múltiples:
Se recomiendan varios ciclos de revenido (normalmente dos) para el acero para herramientas O2. Un segundo revenido (tras enfriar a temperatura ambiente desde el primero) refina aún más la microestructura, alivia más tensiones y puede transformar la austenita retenida. Enfriar al aire a temperatura ambiente entre ciclos.
4.3 Tratamientos avanzados opcionales para acero O2
Para necesidades específicas, considere estos tratamientos:
4.3.1 Alivio del estrés para una mayor estabilidad
La liberación de tensiones minimiza las tensiones residuales de la fabricación (mecanizado, conformado). Calentar por debajo de Ac1, mantener y enfriar lentamente.
- Momento: Antes del temple, o después del temple y revenido.
- Si se trata de post-endurecimiento: Utilice una temperatura de ~25 °C (50 °F) por debajo de la temperatura de templado final para evitar un ablandamiento excesivo.
4.3.2 Tratamiento bajo cero (tratamiento criogénico)
El tratamiento bajo cero puede transformar la austenita retenida (no transformada durante el temple) en martensita mediante el enfriamiento a temperaturas muy bajas (p. ej., -75 °C/-103 °F o inferiores). Esto puede aumentar la dureza y la estabilidad dimensional.
- Postratamiento crítico: Si se utiliza, acero O2 debe ser templado inmediatamente posteriormente para aliviar las tensiones de la nueva martensita y mejorar la tenacidad.
4.4 Resumen de los parámetros del tratamiento térmico del acero O2
Una referencia rápida para el proceso típico de tratamiento térmico del acero O2:
| Paso del proceso | Temperatura | Duración típica/Notas clave | Propósito principal |
| Recocido | (Esferoidizar) Cerca/ligeramente por debajo de Ac1 | Calentamiento prolongado, enfriamiento lento | Maximizar la suavidad, mejorar la maquinabilidad |
| Precalentamiento | ~650 °C (1200 °F) | Hasta temperatura uniforme | Minimiza el choque térmico y reduce el riesgo de distorsión. |
| Austenitización | 790–815 °C (1454–1472 °F) | 30–45 min por cada 25 mm (1 pulgada) de sección | Formar austenita, disolver carburos |
| Temple (aceite) | Enfriar a 66–93 °C (150–200 °F) | Enfriamiento rápido en aceite | Transformar la austenita en martensita |
| Templado | 149–232 °C (300–450 °F) (por ejemplo, 175 °C/350 °F típico) | Mínimo 2 horas por sección de 25 mm (1 pulgada). Temperamento lo antes posible una vez que la pieza alcanza los 52-65°C (125-150°F). | Mejora la tenacidad, reduce la fragilidad y alivia la tensión. Los temples múltiples suelen ser la mejor opción. |
| Alivio del estrés | (Si está post-endurecido) ~25 °C (50 °F) por debajo de la temperatura de revenido. | Mantener y luego enfriar lentamente. | Aliviar las tensiones de fabricación |
| Trt bajo cero. | Muy baja (por ejemplo, -75 °C / -103 °F) | – | Transformar la austenita retenida. Templar inmediatamente después. |
Seguir estas recomendaciones de tratamiento térmico del acero O2 es esencial para lograr la dureza deseada (normalmente 60–62 HRC) y un rendimiento óptimo.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es la diferencia entre el acero O1 y el O2?
El acero O2 presenta mayor templabilidad y menor distorsión por tratamiento térmico que el acero O1 debido a su mayor contenido de manganeso, lo que le confiere una ventaja en algunas aplicaciones de moldes de precisión. El acero O1 puede ser más atractivo en términos de versatilidad y costo.
2. ¿Es bueno el acero O2 para los cuchillos?
El acero O2 es bueno para los cuchillos, especialmente para los que requieren una gran distorsión por tratamiento térmico.
3. ¿Qué es el acero O2?
El acero O2 es un acero para herramientas en frío templable al aceite con alto contenido en carbono y un contenido moderado en aleaciones, conocido por su elevada dureza, buena templabilidad y cambios dimensionales relativamente bajos durante el tratamiento térmico.
4. ¿Qué equivale al acero O2?
Alemania DIN: El número de material de la norma DIN alemana 1.2842
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