Propiedades de los aceros para herramientas de las series L y S, recocidos y templados
Las series L y S son los dos grupos de aceros para herramientas que se compran por resistencia y resistencia al impacto más que por resistencia al desgaste o dureza en caliente. L es el grupo de propósito especial de baja aleación, y S es el grupo de resistencia al impacto, y ambos se utilizan para piezas que reciben un golpe en lugar de una fricción: cinceles, punzones, juegos de remaches, cuchillas de cizalla, mandriles, levas, platos y pinzas. Esta página contiene las propiedades mecánicas publicadas para los grados que aún están en uso comercial, en condición recocida y a cada temperatura de revenido, de modo que la resistencia y la tenacidad a la dureza que requiere el trabajo se pueden leer juntas.
Grupo L, los aceros de propósito especial de baja aleación
Los aceros del grupo L contienen pequeñas cantidades de cromo, vanadio, níquel y molibdeno, y el grupo alguna vez tuvo siete grados. Solo quedan dos, L2 y L6. L2 está disponible en varios contenidos de carbono de 0,50 a 1,10 por ciento y su cromo y vanadio lo convierten en un acero de temple en aceite de tamaño de grano fino. L6 añade aproximadamente 1,50 por ciento de níquel para tenacidad. Ambos son de temple en aceite en teoría, y en la práctica una sección grande de L2 a menudo se templa en agua en su lugar. El rango de templabilidad dentro del grupo es amplio y es un efecto del carbono tanto como de la aleación: un L2 con 0,50 por ciento de carbono alcanza aproximadamente 57 HRC templado en aceite pero no endurece a través de secciones superiores a aproximadamente 12,7 mm, mientras que L6 con 0,70 por ciento de carbono alcanza aproximadamente 64 HRC templado y mantiene más de 60 HRC a través de 76 mm.
Tabla 7. L2, propiedades mecánicas nominales a temperatura ambiente
| Condición | Tracción, MPa | Tracción, ksi | Límite elástico al 0.2%, MPa | Límite elástico al 0.2%, ksi | Alargamiento, % | Reducción de área, % | Dureza | Impacto, J | Impacto, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Templado en aceite desde 855 °C (1575 °F) y un solo revenido a: | |||||||||
| Recocido | 710 | 103 | 510 | 74 | 25 | 50 | 96 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2000 | 290 | 1790 | 260 | 5 | 15 | 54 | 28 | 21 |
| 315 °C (600 °F) | 1790 | 260 | 1655 | 240 | 10 | 30 | 52 | 19 | 14 |
| 425 °C (800 °F) | 1550 | 225 | 1380 | 200 | 12 | 35 | 47 | 26 | 19 |
| 540 °C (1000 °F) | 1275 | 185 | 1170 | 170 | 15 | 45 | 41 | 39 | 29 |
| 650 °C (1200 °F) | 930 | 135 | 760 | 110 | 25 | 55 | 30 | 125 | 92 |
Tabla 7. L6, propiedades mecánicas nominales a temperatura ambiente
| Condición | Tracción, MPa | Tracción, ksi | Límite elástico al 0.2%, MPa | Límite elástico al 0.2%, ksi | Alargamiento, % | Reducción de área, % | Dureza | Impacto, J | Impacto, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Templado en aceite desde 845 °C (1550 °F) y un solo revenido a: | |||||||||
| Recocido | 655 | 95 | 380 | 55 | 25 | 55 | 93 HRB | — | — |
| 315 °C (600 °F) | 2000 | 290 | 1790 | 260 | 4 | 9 | 54 | 12 | 9 |
| 425 °C (800 °F) | 1585 | 230 | 1380 | 200 | 8 | 20 | 46 | 18 | 13 |
| 540 °C (1000 °F) | 1345 | 195 | 1100 | 160 | 12 | 30 | 42 | 23 | 17 |
| 650 °C (1200 °F) | 965 | 140 | 830 | 120 | 20 | 48 | 32 | 81 | 60 |
Fuente, ASM Handbook Vol.1, artículo Wrought Tool Steels, Tabla 7. Las filas recocidas corresponden a la condición de suministro. Notas al pie de la fuente, (a) alargamiento medido en una longitud calibrada de 50 mm (2 in.), (b) Charpy con entalla en V, (c) Charpy sin entalla. Los grados L se cotizan con el ensayo con entalla y los grados S con el ensayo sin entalla, por lo que las columnas de impacto de los dos grupos no son comparables entre sí. Un guion significa que la fuente no indica ningún valor.
Grupo S, los aceros resistentes al impacto
Los aceros del grupo S son los que se especifican cuando la herramienta debe absorber impacto. Varían desde temple superficial, S2, hasta temple profundo, S7, y la templabilidad aquí está controlada por la composición más que por los efectos del tamaño de grano y la práctica de fusión que dominan el grupo W. El grupo necesita temperaturas de austenización relativamente altas para alcanzar su dureza óptima, y debido a eso el carburo no disuelto no es el control de templabilidad que es en otros grupos. S2 normalmente se templa en agua, S1, S5 y S6 se templan en aceite, y S7 normalmente se enfría al aire excepto en secciones grandes, que se templan en aceite.
Las propiedades mecánicas de los tres grados en esta tabla son la razón por la que el grupo S a veces se considera para trabajos que no son de herramientas. A 205 °C (400 °F) de revenido, S5 alcanza 2345 MPa (340 ksi) de tracción con 206 J de energía de impacto sin entalla, y S7 alcanza 358 J al revenido de 650 °C (1200 °F) mientras aún mantiene 1240 MPa (180 ksi). La resistencia y la tenacidad se mueven juntas a través del rango de revenido de una manera que es inusual en un acero para herramientas, y las filas de 650 °C son donde eso se muestra más claramente: la dureza cae en los treinta altos y la energía de impacto aumenta aproximadamente un orden de magnitud.
Tabla 7. S1, propiedades mecánicas nominales a temperatura ambiente
| Condición | Tracción, MPa | Tracción, ksi | Límite elástico al 0.2%, MPa | Límite elástico al 0.2%, ksi | Alargamiento, % | Reducción de área, % | Dureza | Impacto, J | Impacto, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Templado en aceite desde 925 °C (1700 °F) y un solo revenido a: | |||||||||
| Recocido | 690 | 100 | 415 | 60 | 24 | 52 | 96 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2070 | 300 | 1895 | 275 | — | — | 57.5 | 249 | 184 |
| 315 °C (600 °F) | 2025 | 294 | 1860 | 270 | 4 | 12 | 54 | 233 | 172 |
| 425 °C (800 °F) | 1790 | 260 | 1690 | 245 | 5 | 17 | 50.5 | 203 | 150 |
| 540 °C (1000 °F) | 1680 | 244 | 1525 | 221 | 9 | 23 | 47.5 | 230 | 170 |
| 650 °C (1200 °F) | 1345 | 195 | 1240 | 180 | 12 | 37 | 42 | — | — |
Tabla 7. S5, propiedades mecánicas nominales a temperatura ambiente
| Condición | Tracción, MPa | Tracción, ksi | Límite elástico al 0.2%, MPa | Límite elástico al 0.2%, ksi | Alargamiento, % | Reducción de área, % | Dureza | Impacto, J | Impacto, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Templado en aceite desde 870 °C (1600 °F) y un solo revenido a: | |||||||||
| Recocido | 725 | 105 | 440 | 64 | 25 | 50 | 96 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2345 | 340 | 1930 | 280 | 5 | 20 | 59 | 206 | 152 |
| 315 °C (600 °F) | 2240 | 325 | 1860 | 270 | 7 | 24 | 58 | 232 | 171 |
| 425 °C (800 °F) | 1895 | 275 | 1690 | 245 | 9 | 28 | 52 | 243 | 179 |
| 540 °C (1000 °F) | 1515 | 220 | 1380 | 200 | 10 | 30 | 48 | 188 | 139 |
| 650 °C (1200 °F) | 1035 | 150 | 1170 | 170 | 15 | 40 | 37 | — | — |
Tabla 7. S7, propiedades mecánicas nominales a temperatura ambiente
| Condición | Tracción, MPa | Tracción, ksi | Límite elástico al 0.2%, MPa | Límite elástico al 0.2%, ksi | Alargamiento, % | Reducción de área, % | Dureza | Impacto, J | Impacto, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Enfriado con ventilador desde 940 °C (1725 °F) y un solo revenido a: | |||||||||
| Recocido | 640 | 93 | 380 | 55 | 25 | 55 | 95 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2170 | 315 | 1450 | 210 | 7 | 20 | 58 | 244 | 180 |
| 315 °C (600 °F) | 1965 | 285 | 1585 | 230 | 9 | 25 | 55 | 309 | 228 |
| 425 °C (800 °F) | 1895 | 275 | 1410 | 205 | 10 | 29 | 53 | 243 | 179 |
| 540 °C (1000 °F) | 1820 | 264 | 1380 | 200 | 10 | 33 | 51 | 324 | 239 |
| 650 °C (1200 °F) | 1240 | 180 | 1035 | 150 | 14 | 45 | 39 | 358 | 264 |
Fuente, ASM Handbook Vol.1, artículo Wrought Tool Steels, Tabla 7. Las filas recocidas corresponden a la condición de suministro. Notas al pie de la fuente, (a) alargamiento medido en una longitud calibrada de 50 mm (2 in.), (b) Charpy con entalla en V, (c) Charpy sin entalla. Los grados L se cotizan con el ensayo con entalla y los grados S con el ensayo sin entalla, por lo que las columnas de impacto de los dos grupos no son comparables entre sí. Un guion significa que la fuente no indica ningún valor.
Lectura conjunta de las dos tablas
Tres advertencias acompañan a estos números. La primera es la ya señalada en la nota al pie de la fuente, que los grados L se citan en una prueba Charpy V-notch y los grados S en una prueba sin entalla, por lo que una cifra de impacto de una tabla no se puede comparar con una cifra de la otra. La segunda es que cada valor es un valor nominal a temperatura ambiente de una sola fuente, y la resistencia y el alargamiento varían con el tamaño de la sección, con la temperatura de austenización real y con el número de revenidos, ninguno de los cuales varía la tabla. La tercera es que las cifras de dureza en las filas recocidas están en la escala Rockwell B y las filas endurecidas en Rockwell C, por lo que la dureza recocida es un indicador de maquinabilidad más que una dureza de trabajo.
La conversión entre las escalas, y la razón por la que una condición recocida de 96 HRB y una condición de trabajo de 54 HRC no se pueden comparar directamente, está en la Conversión de Vickers a Rockwell C página. Las propiedades del grupo W y del grupo O están en la tabla de propiedades del acero para herramientas, la dureza que cada uno de estos grados mantiene a temperatura está en la tabla de dureza en caliente del acero para herramientas, y la energía de impacto de las familias en su conjunto está en la Tabla de tenacidad al impacto del acero para herramientas. Aobo Steel suministra L6 y S7 como barra forjada y laminada en caliente, y la dureza recocida en el certificado de fábrica sigue la misma tabla.
Fuente: ASM Handbook, Vol 1, Properties and Selection: Irons, Steels and High-Performance Alloys.