Composición química

Grados equivalentes del acero para herramientas H11 y composiciones

Propiedades

El acero para herramientas H11 posee una combinación excepcional de dureza alcanzable, dureza en rojo (dureza en caliente), tenacidad y resistencia al desgaste.

• Resistencia: Puede someterse a tratamiento térmico para obtener límites elásticos de 0,2% muy superiores a 1380 MPa (200 ksi) y resistencias a la tracción máximas superiores a 2070 MPa (300 ksi). 
• Dureza: Las durezas de trabajo normales suelen oscilar entre 40 y 55 HRC. Para aplicaciones como la fundición a presión de aluminio, se prefiere una dureza de 47 HRC. En la fundición a presión, los moldes H11 se pueden endurecer a 42–52 HRC; los insertos y núcleos a 46–52 HRC; los émbolos a 46–50 HRC; las correderas a 46–52 HRC; las camisas de inyección a 44–48 HRC; y las boquillas a 32–42 HRC. Para punzones y moldes de forja en caliente, la dureza suele oscilar entre 44–48 HRC. Los rodillos de laminación en caliente (para series cortas y bajas temperaturas) están hechos de H11 a 40–48 HRC. Los moldes de recalcado en caliente suelen tener una dureza de 48–52 HRC.
• Dureza en caliente/dureza roja: Presenta una buena resistencia al revenido, manteniendo una alta dureza y resistencia a temperaturas elevadas. Resiste el ablandamiento durante la exposición continua a temperaturas de hasta 540 °C (1000 °F). Si bien su dureza en caliente es menor que la de otros aceros para trabajo en caliente, como el H19 o el H21, conserva mejor su dureza que otros aceros de aleación media a temperaturas más altas. La dureza en caliente/dureza roja es una propiedad muy importante para los aceros para herramientas de trabajo en caliente.
• Tenacidad y ductilidad: Presenta buena ductilidad y resistencia al impacto. Ofrece mayor resistencia a la fractura frágil que aceros con mayor contenido de aleación, como el H14, el H19 y el H21. Los procesos de refundición por electroescoria (ESR) o refundición por arco al vacío (VAR) pueden mejorar significativamente la ductilidad y la tenacidad.
• Resistencia a la fatiga: Este material ofrece una alta resistencia a la fatiga y estabilidad térmica en un rango de temperatura de 75 a 540 °C (167 a 1000 °F). En comparación con el acero 4340, que ha sido sometido al mismo tratamiento térmico de alta intensidad, el H11 presenta una mayor resistencia a la fatiga.
• Resistencia al desgaste: Su resistencia al desgaste es menor que la del H13.
• Soldabilidad: Es fácilmente soldable, incluso en secciones gruesas. 
• Maquinabilidad: Buena maquinabilidad, con una clasificación aproximada de 70% para un acero al carbono estándar de 1%.
• Propiedades térmicas: Tiene un coeficiente de dilatación térmica relativamente bajo y una conductividad térmica de 26 W/m·K.
• Resistencia a la corrosión: Resistencia superior a la media a la oxidación y la corrosión.
• Resistencia al agrietamiento por calor: Buena resistencia a la fatiga térmica (agrietamiento por calor).

Tratamiento térmico del acero para herramientas H11

Preciso tratamiento térmico El tratamiento del acero para herramientas H11 es crucial para lograr un rendimiento óptimo como acero para matrices de trabajo en caliente con cromo 5% y como acero de ultra alta resistencia, similar al H11 Modificado y al H13. Este proceso ajusta la microestructura para la fabricación de herramientas industriales exigentes. 

Forja

Este acero se forja fácilmente, con un rango de temperatura de forja adecuado de 1120 a 1150 °C (2050 a 2100 °F). Recomendamos precalentar la pieza a 790-815 °C (1450-1500 °F) y luego calentarla uniformemente hasta la temperatura de forja. La temperatura de forja NO debe ser inferior a 925 °C (1700 °F). Si la temperatura desciende cerca de este nivel, debe recalentarse antes de continuar el proceso de forja.

Austenitización

La austenización, la etapa principal de endurecimiento, consiste en calentar el material para transformar su estructura en austenita. Esto permite la conversión y disolución uniformes de los elementos de aleación y los carburos.

• Precalentamiento: Precaliente el H11 a 760-815 °C (1400-1500 °F) antes de la austenización para minimizar el choque térmico y el agrietamiento, especialmente en el caso de este material de alta aleación.
• Temperaturas y tiempos de remojo para austenización: La temperatura de austenización es de 995-1025 °C (1825-1875 °F). El tiempo de remojo es de 20 minutos + 5 minutos por cada 25 mm (1 pulgada) de espesor.

Mantener la temperatura de austenización garantiza una transformación y disolución uniformes.

Enfriamiento

Tras la austenización, el acero H11 se enfría rápidamente para formar martensita dura. El H11 es un acero de endurecimiento al aire que proporciona un endurecimiento uniforme en secciones grandes con mínimas tensiones residuales y cambios dimensionales. El enfriamiento al aire es el método estándar y preferido para el acero para herramientas H11. Si bien el enfriamiento al aire es el método estándar, el enfriamiento en aceite desde 995 °C (1825 °F) es una alternativa posible. El H11 y otros aceros para herramientas de trabajo en caliente nunca deben enfriarse con agua, ya que esto puede provocar fisuras.

Templado

Tras el endurecimiento, el revenido del acero para herramientas H11 mediante recalentamiento a una temperatura más baja es crucial para mejorar la tenacidad, aliviar las tensiones y estabilizar sus propiedades. El acero H11 es un acero de endurecimiento secundario. Alcanza su máximo rendimiento cuando se revenido a temperaturas superiores a 510 °C (950 °F). Recomendamos realizar varios tratamientos de revenido para lograr una tenacidad óptima y prolongar la vida útil de la herramienta. Deje que las piezas se enfríen a temperatura ambiente entre ciclos de revenido para minimizar la austenita residual. 

Tabla de dureza y temperatura de revenido para acero H11

Recocido 

La temperatura de recocido oscila entre 845 y 900 °C (1550-1650 °F). La velocidad de enfriamiento es de 22-40 °C/h (40-75 °F/h). La dureza después del recocido es de 192-229 HB.

Otras consideraciones importantes sobre el tratamiento térmico H11

• Normalización: Este proceso generalmente no se recomienda para los aceros para herramientas H11 o H13 debido al alto riesgo de agrietamiento, particularmente cuando se produce descarburación superficial.
• Alivio de tensiones: Tras el procesamiento del acero H11 mediante técnicas como el rectificado, la soldadura o el mecanizado por descarga eléctrica (EDM), recomendamos encarecidamente un tratamiento de alivio de tensiones a 650 °C. Este tratamiento debe realizarse a una temperatura entre 14 y 28 °C (25 y 50 °F) inferior a la del revenido anterior. Tras el alivio de tensiones, enfríe lentamente a una velocidad máxima de 300 °C/h para evitar la formación de nuevas tensiones.
• Tratamiento criogénico: El tratamiento a temperaturas bajo cero (por ejemplo, -73 °C / -100 °F) puede reducir la austenita retenida; sin embargo, las altas temperaturas de revenido del H11 generalmente hacen innecesario lograr el máximo endurecimiento secundario.
• Protección de la superficie: Es fundamental proteger las superficies de la oxidación y la descarburación durante los tratamientos a altas temperaturas, como la austenización y el recocido. Esto se suele lograr mediante atmósferas controladas, hornos de vacío o baños de sales.

Aplicaciones

• Matrices de fundición a presión
• Matrices de forja
• Herramientas de extrusión
• Cuchillas de cizalla en caliente:
• Componentes aeroespaciales

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