Descripción técnica del acero para herramientas A2

El acero A2 es un acero para herramientas de uso general, endurecible al aire. Se caracteriza por su excelente equilibrio entre resistencia a la abrasión, tenacidad y ductilidad. Ofrece mayor resistencia a la abrasión que los aceros de la serie "S" resistentes a los impactos, y mayor tenacidad y ductilidad que los de la serie "D" resistentes al desgaste. Su composición química suele incluir carbono, molibdeno, cromo y vanadio. Una característica clave del acero A2 es su estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico, con una distorsión relativamente baja. Gracias a estas propiedades, se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones de herramientas.

1. Composición química del acero para herramientas A2

2. Propiedades mecánicas del acero A2

3. Aplicaciones del acero A2

El A2 es un acero para herramientas muy versátil con múltiples aplicaciones, especialmente en herramientas para trabajo en frío. Es adecuado para diversos propósitos gracias a sus propiedades clave, como un buen equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad, buena estabilidad dimensional durante el temple al aire y una maquinabilidad moderada.

A continuación se indican las aplicaciones específicas del acero A2 en función de sus propiedades:

• Matrices de corte y perforaciónEl acero A2, de alta resistencia a la abrasión, es el material ideal para piezas brutas, especialmente en grandes producciones, sobre todo cuando se utiliza acero laminado en caliente sin decapar. Es el más utilizado para estas aplicaciones, ofreciendo una buena relación entre desgaste y rotura.
• Matrices de conformado:Una buena combinación de resistencia al desgaste y tenacidad lo hace útil para muchas operaciones de conformado. Esto incluye aplicaciones en las que la matriz debe soportar tanto desgaste abrasivo como tensiones de formación.

• Punzones： El acero A2 es el preferido para los punzones por su tenacidad, que suele ser más importante en las aplicaciones de punzonado que la resistencia extrema al desgaste. Aunque la resistencia al desgaste no debe infravalorarse, es posible que calidades como D2 no posean la tenacidad adecuada para un buen punzón.

• Cuchillas de cizalla:A2 se puede utilizar para fabricar hojas de corte cuando se requiere una resistencia al desgaste moderada y una alta resistencia para soportar fuerzas de corte.

• Matrices de laminado de roscas:El acero A2 es una opción para los peines de laminado de roscas. Tendrá una vida útil decente, aunque no la misma que otros grados más resistentes al desgaste, por ejemplo, D2 o M2, en tiradas de producción largas.

• IndicadoresLa naturaleza dimensionalmente estable del acero A2, después del endurecimiento al aire, lo hace ideal para usar como medidores de precisión, donde es importante mantener dimensiones exactas.

• Componentes de máquinas: El acero A2 puede utilizarse para componentes de máquinas como levas, ejes y husillos. Estos componentes requieren un buen equilibrio entre solidez, resistencia moderada al desgaste y buena estabilidad dimensional.

• Moldes de inyección de plástico: A veces se prefieren los aceros inoxidables martensíticos, pero el acero A2 puede utilizarse para moldes de inyección de plástico, sobre todo en áreas donde se requiere una combinación de buena resistencia al desgaste y buena estabilidad dimensional.

• Matrices de cabeza de perno caliente, matrices de estampado, y Rivet Busters: Algunas fuentes los clasifican como tipos resistentes a los golpes, pero la tenacidad y dureza del A2 pueden permitir aplicaciones que requieran una combinación de resistencia al desgaste y a la tensión.

• Troqueles de acuñación: El acero A2 puede utilizarse para diseños de acuñación normales que necesiten una réplica dimensional cercana. Ofrece una buena combinación de resistencia a la compresión y estabilidad dimensional.

4. Acero A2 tratamiento térmico

4.1 Precalentamiento:

• Normalmente, el proceso se inicia con un periodo de calentamiento hasta aproximadamente 650°C (1200°F). Este es un paso esencial para permitir que el calor se iguale en la pieza y para aliviar las tensiones antes de que el metal se ablande demasiado.
• A menudo se aconseja precalentar durante 10-15 minutos.

4.2 Austenitización (Endurecimiento):

• Tras el precalentamiento, el acero se lleva a la temperatura de endurecimiento, que suele rondar los 970 °C (1775 °F) para el acero A2.
• A esta temperatura, el acero se transforma en austenita, en la que el carbono y los elementos de aleación se encuentran en una solución homogénea.
• Debe darse un tiempo de remojo a esta temperatura de austenización para permitir que la sección transversal de la pieza se transforme completa y uniformemente en austenita. El tiempo general de remojo es de 1 hora por pulgada (25 mm) de espesor. Un tiempo de remojo demasiado largo también puede causar problemas.

4.3 Enfriamiento:

• El acero A2 es un acero de temple al aire. Esto significa que normalmente se enfría al aire hasta el rango de la temperatura de austenización para obtener el endurecimiento.
• La velocidad de enfriamiento es clave para la conversión de austenita en martensita.
• Para evitar las incrustaciones, el acero no debe entrar en contacto con la atmósfera hasta que pierda su calor rojo visible.
• En secciones transversales mayores (más de aproximadamente 5″ o 127 mm), el aire no será suficiente para alcanzar la dureza total, y es entonces cuando pueden utilizarse métodos de temple alternativos, como el temple en aceite, aunque no es el caso de uso normal para el acero A2 para herramientas.

4.4 Templado:

• La estructura de martensita formada por el temple es dura pero también quebradiza y presenta tensiones internas. El revenido alivia estas tensiones y aumenta la tenacidad.
• El revenido consiste en recalentar el acero a una temperatura media, mantenerla durante un cierto tiempo y, a continuación, enfriarlo, a menudo al aire.
• La primera temperatura de revenido para el acero A2 es de unos 205°C (400°F).
• El ciclo de templado consiste normalmente en mantener la sección transversal más fina a la temperatura de templado durante 2 horas/pulgada (25 mm).
• Por lo tanto, se suele sugerir un segundo revenido para la mayoría de los aceros para herramientas como el A2; la estructura del grano puede refinarse aún más, se consigue resistencia al desgaste y se proporciona un alivio adicional de la tensión. En nuestra práctica, si se aplica un segundo revenido al A2, suele hacerse a una temperatura unos 14°C (25°F) inferior a la del primero y durante el mismo tiempo (2 horas por pulgada de la sección transversal más fina). Por ejemplo, un segundo revenido podría hacerse a 190 °C (375 °F).

4.5 Consideraciones importantes:

• Estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico: Como se mencionó anteriormente, una de las ventajas del acero A2 es su buena estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico: se puede esperar una expansión de 0,001 pulg./pulg. (0,001 mm/mm) durante el temple al aire. Sin embargo, aún puede producirse distorsión debido a variaciones en la geometría de la pieza y a un calentamiento o enfriamiento desigual.

• Austenita retenida: Puede existir algo de austenita retenida (austenita que no se ha transformado en martensita mediante este proceso de temple). Dicho esto, el revenido en la segunda etapa, en particular, transforma la austenita retenida en formas más estables, mejorando así la estabilidad dimensional.

• Enderezado: Si es necesario, después de que el material se haya enfriado pero antes de que alcance la condición completamente endurecida, el componente de acero A2 se puede enderezar cuando la temperatura sea superior a 400 °F (205 °C).

Calibración y atmósfera del horno: Un horno correctamente calibrado es crucial para obtener resultados óptimos. Además, el tratamiento térmico del acero A2 debe realizarse, idealmente, en atmósfera neutra, al vacío o en un horno de sales neutras para evitar la descarburación. El recubrimiento con lámina de acero inoxidable también puede servir como protección de la superficie durante el calentamiento.

Siguiendo estos pasos y respetando las temperaturas y tiempos recomendados, podrá tratar térmicamente el acero A2 con eficacia para conseguir el equilibrio deseado de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste para las aplicaciones de su fábrica.

5. Comparación de A2 y otros aceros

A2 VS D2

La siguiente tabla proporciona una comparación cuantitativa del rendimiento del acero para herramientas A2 y D2, incluido el endurecimiento y la estabilidad dimensional, la resistencia al desgaste, la tenacidad, la maquinabilidad y las aplicaciones.

A2VS O1

El siguiente gráfico proporciona una comparación cuantitativa del rendimiento de A2 y Acero para herramientas O1, incluida la resistencia al desgaste, la estabilidad dimensional, la templabilidad, la maquinabilidad, la tenacidad y el costo y la disponibilidad.