Microconstituyentes en aceros para herramientas después del temple
Un acero para herramientas templado no es una sola estructura. Es martensita, austenita retenida y carburos sin disolver en conjunto, y la proporción de cada uno decide la dureza que alcanza la pieza, la tenacidad que conserva y cuánto se mueve durante el tratamiento. Esta página presenta los porcentajes en volumen medidos para cuatro aceros para herramientas templados desde sus temperaturas de austenización recomendadas.
Los tres constituyentes
La martensita es el constituyente duro y aporta la dureza tal como se templa. Se forma durante el temple, cuando la austenita que se mantuvo a la temperatura de austenización se enfría lo suficientemente rápido para transformarse sin difundir carbono.
La austenita retenida es la parte de esa austenita que nunca se transformó y sigue presente a temperatura ambiente. Es más blanda que la martensita y, como puede transformarse después, es el constituyente que se mueve cuando el acero se revene o se usa a temperatura.
Los carburos sin disolver son los carburos de aleación que nunca pasaron a solución durante la austenización. Aportan la resistencia al desgaste del grado, y el volumen que queda sin disolver aumenta con el contenido de aleación formadora de carburos, principalmente cromo, molibdeno, tungsteno y vanadio.
El equilibrio entre los tres lo fija el contenido de aleación del grado, la temperatura de austenización y el temple. El contenido de aleación es la mayor de las tres palancas, porque la aleación disuelta baja la temperatura a la que empieza a formarse la martensita y, por lo tanto, deja más austenita sin transformar a temperatura ambiente.
Porcentajes en volumen después del temple
| Acero | Tratamiento de temple | Dureza tal como se templa, HRC | Martensita, % vol. | Austenita retenida, % vol. | Carburos sin disolver, % vol. |
|---|---|---|---|---|---|
| W1 | 790 °C (1450 °F), 30 min; WQ | 67.0 | 88.5 | 9 | 2.5 |
| L3 | 845 °C (1550 °F), 30 min; OQ | 66.5 | 90 | 7 | 3.0 |
| M2 | 1225 °C (2235 °F), 6 min; OQ | 64 | 71.5 | 20 | 8.5 |
| D2 | 1040 °C (1900 °F), 30 min; AC | 62 | 45 | 40 | 15 |
Microconstituyentes en acero para herramientas W1, L3, M2 y D2 después del temple desde la temperatura de austenización recomendada. WQ, temple en agua; OQ, temple en aceite; AC, enfriamiento al aire. Fuente, Tabla 1 de Size Distortion in Tool Steels, en ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating.
Estructura templada de cuatro aceros para herramientas, PDF imprimible
Los tres porcentajes en volumen para W1, L3, M2 y D2, con el tratamiento de temple al que corresponde cada cifra, en un PDF con nuestros datos de contacto.
Lo que dicen los números
W1 es un grado al carbono simple que se templa en agua, y sale del temple como casi nada más que martensita. Midió 88.5 vol% de martensita con 9 vol% de austenita retenida y 2.5 vol% de carburos sin disolver a 67.0 HRC. L3 se comporta de manera muy similar a 66.5 HRC, con 90 vol% de martensita y 7 vol% de austenita retenida.
M2 y D2 van en la otra dirección. Su contenido de aleación mantiene baja la temperatura de inicio de la martensita, por lo que una proporción mucho mayor de la austenita sobrevive al temple. La austenita retenida medida es 20 vol% en M2 y 40 vol% en D2. La misma aleación deja 8.5 vol% de carburos sin disolver en M2 y 15 vol% en D2. Ninguno de los dos grados alcanza la dureza tal como se templa de W1, y la austenita retenida es la razón.
Ambas lecturas se necesitan juntas. El volumen de carburos es lo que hace que el acero para herramientas D2 mantenga el filo en trabajo abrasivo, mientras que el volumen de austenita es gran parte de la razón por la que el mismo grado se revene, y en muchos trabajos se revene dos veces, antes de ponerse en servicio.
Cómo se trata la austenita retenida
El revenido es la respuesta habitual. A medida que la temperatura de revenido sube por el rango de 120 a 260 °C (250 a 500 °F), parte de la austenita retenida se transforma en bainita, y esa transformación va acompañada de una expansión en volumen. En los grados altamente aleados no toda se transforma, por lo que queda algo de austenita en la estructura después de un solo revenido. Por encima de aproximadamente 540 a 595 °C (1000 a 1100 °F), la cementita formada durante el revenido se redisuelve en carburos de aleación, lo que añade una expansión adicional en volumen.
Esos dos efectos son la razón por la que los grados de alta aleación son aquellos en los que la secuencia de revenido se planifica en lugar de adivinarse. La estructura de la que parten los cuatro grados se describe grado por grado en la página de microestructura de aceros para herramientas, la forma en que se reduce la austenita retenida se expone en la página de austenita retenida, y el movimiento que produce la transformación se recoge en la página de cambio de volumen. Cuando la austenita debe eliminarse antes del revenido en lugar de durante él, el tratamiento se describe en la página de tratamiento criogénico. El grado de alta velocidad de la tabla, acero para herramientas M2, es aquel en el que la austenita retenida se cita con mayor frecuencia.
Antes de usar estos valores
Esta página es un resumen de referencia de la práctica publicada y no es una especificación de Aobo Steel. Los porcentajes en volumen son las cifras publicadas para los cuatro grados nombrados, con el tratamiento de temple indicado, y no se reproducirán exactamente con un horno, medio de temple o temperatura de austenización diferentes. El tratamiento que recibe una herramienta sigue siendo responsabilidad del tratador térmico.
Fuente: ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating, ASM International, 1991.