Acero para herramientas A2 Es un destacado acero para herramientas de trabajo en frío de aleación media, de temple al aire, reconocido por sus propiedades equilibradas y su considerable dureza alcanzable. Este acero, parte de la Instituto Americano del Hierro y el Acero El sistema de clasificación AISI (Insert Steel Standard) generalmente contiene carbono, cromo, molibdeno y vanadio. Estos elementos de aleación contribuyen a su excelente resistencia al desgaste y alta templabilidad, lo que permite el temple al aire, lo que garantiza una buena estabilidad dimensional y una mínima distorsión durante el proceso de temple. La dureza del acero para herramientas A2 en estado de temple puede ser alta, y los tratamientos de revenido posteriores, a menudo realizados a temperaturas de entre 204 y 232 °C (400 y 450 °F), mejoran aún más su microestructura al convertir la austenita retenida y promover el endurecimiento secundario. Este cuidadoso tratamiento térmico optimiza la dureza del acero para herramientas A2, que suele oscilar entre 58 y 64 HRC, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones, como herramientas de uso general, matrices de troquelado, matrices de conformado, calibres y herramientas de medición de precisión, especialmente donde la combinación de resistencia a la abrasión, buena tenacidad y baja distorsión es crucial.
Efecto de la composición química en la dureza del acero para herramientas A2
La composición del acero para herramientas A2 incluye aproximadamente 1,001 TP3T de carbono, 5,00-5,251 TP3T de cromo, 1,00-1,151 TP3T de molibdeno, 0,20-0,251 TP3T de vanadio y trazas de manganeso y silicio.
El carbono es el elemento de aleación más crítico, ya que permite que el acero A2 se endurezca durante el temple mediante la formación de martensita. Un mayor contenido de carbono se correlaciona directamente con una mayor dureza alcanzable y una mayor resistencia al desgaste. Gracias a su contenido relativamente alto de carbono, el acero A2 puede alcanzar niveles elevados de dureza tras el tratamiento térmico.
El cromo, el molibdeno, el vanadio y otros carburos fuertes forman diversos carburos de cementita, como los carburos MC ricos en vanadio y los carburos M7C3 ricos en cromo, cuya dureza supera con creces la de la propia matriz del acero. Estas partículas de carburo no disueltas son las principales responsables de la excepcional resistencia al desgaste del acero A2.
Además, estos elementos de aleación imparten alta templabilidad al acero A2, lo que permite un enfriamiento efectivo mediante enfriamiento por aire y reduce así el riesgo de distorsión y agrietamiento.
Cómo se consigue la dureza: el proceso de tratamiento térmico A2
El proceso de tratamiento térmico es crucial para desarrollar las propiedades óptimas del acero para herramientas A2, y su eficacia influye significativamente en la dureza final y el rendimiento general de la herramienta. El acero A2 se clasifica como un acero para herramientas de trabajo en frío de aleación media, de temple al aire. Su tratamiento térmico suele constar de varias etapas: austenización, temple y revenido.
- El paso de austenización es crucial para disolver los carburos de aleación y formar una estructura de austenita homogénea. Para el acero A2, la temperatura de endurecimiento (austenización) recomendada es de alrededor de 950-970 °C (1740-1775 °F). La austenización a esta temperatura óptima garantiza la máxima dureza en estado de temple, que suele alcanzar los 64 HRC, gracias a la transformación casi completa en martensita al enfriarse. Desviaciones de esta temperatura óptima pueden afectar negativamente la dureza: una temperatura demasiado baja puede dejar carburos sin disolver, lo que reduce la templabilidad, mientras que una temperatura demasiado alta puede provocar una disolución excesiva del carbono y los elementos de aleación, lo que aumenta la austenita retenida y, en consecuencia, reduce la dureza. La temperatura de austenización también afecta al tamaño de grano de la austenita.
- Tras la austenización, el acero para herramientas A2 se templa al aire. El enfriamiento al aire es un método de temple más lento que ayuda a minimizar el choque térmico, la tensión interna y la distorsión en comparación con el temple en aceite o agua. Sin embargo, el temple al aire tiene limitaciones; en el caso del acero A2, las secciones transversales superiores a 127 mm (5 pulgadas) pueden no alcanzar su dureza máxima al enfriarse al aire, debido a que la masa ralentiza el temple hasta el punto de impedir una transformación adecuada. Al templar al aire desde la temperatura de temple adecuada, el acero A2 puede expandirse aproximadamente 0,001 pulgadas por pulgada (0,001 mm/mm).
- El revenido es el último paso crítico, realizado inmediatamente después del temple para aliviar las tensiones internas, aumentar la tenacidad y transformar la austenita retenida. Los aceros para herramientas como el A2 rara vez se utilizan en su estado original de temple debido a las altas tensiones internas y la baja tenacidad. El A2 suele someterse a un doble ciclo de revenido. El primer revenido suele realizarse a 205 °C (400 °F) durante 2 horas por cada 25 mm (1 pulgada) de sección transversal, lo que produce aproximadamente 60 HRC. Un segundo revenido, generalmente a una temperatura ligeramente inferior de 190 °C (375 °F) y con un período de reposo a temperatura ambiente entre ambos, refina aún más la estructura del grano, mejora la resistencia al desgaste y reduce la austenita residual. Si bien el revenido generalmente reduce la dureza máxima, mejora significativamente el rendimiento general del acero al proporcionar el equilibrio necesario entre dureza y tenacidad.
Tabla de revenido de acero para herramientas A2 (dureza típica después del revenido)
| Temperatura de revenido | Dureza Rockwell C |
| Como se apagó | 64 |
| 300 °F / 150 °C | 62 |
| 400 °F / 205 °C | 60 |
| 500 °F / 260 °C | 56 |
| 600 °F / 315 °C | 56 |
| 700 °F / 370 °C | 56 |
| 800 °F / 425 °C | 56 |
| 900 °F / 540 °C | 56 |
| 1000 °F / 540 °C | 56 |
| 1100 °F / 595 °C | 50 |
Dureza A2 en la práctica: HRC recomendado para aplicaciones clave
La dureza óptima para una herramienta A2 se determina por las fuerzas que soportará en servicio. Las aplicaciones que implican fuerzas controladas y predecibles pueden aprovechar una mayor dureza para la resistencia al desgaste, mientras que aquellas que se enfrentan a impactos impredecibles requieren mayor tenacidad.
- Para fabricantes de herramientas y matrices (estampado, conformado, punzones)En aplicaciones de herramientas y matrices, como troquelado, estampado y conformado, el acero para herramientas A2 debe soportar altas cargas de compresión y desgaste abrasivo durante ciclos de producción prolongados. Si bien la tenacidad ayuda a prevenir el astillado de los filos de corte, la resistencia al desgaste es el factor crítico que determina la vida útil de la matriz. En estas aplicaciones, una mayor dureza maximiza la vida útil de la matriz. El rango de dureza recomendado es de 60 a 62 HRC.Esta gama de dureza proporciona una excelente resistencia al desgaste y a la deformación al tiempo que aprovecha al máximo la tenacidad superior inherente del acero para herramientas A2.
- Para fabricantes de cuchillos (de caza, multiusos y tácticos)Cuando se utiliza acero para herramientas A2 para herramientas de corte, se debe lograr un equilibrio entre la retención del filo (resistencia al desgaste) y la tenacidad para evitar astillamiento o fractura durante aplicaciones de trabajo pesado, como hacer palanca o partir. El rango de dureza recomendado es de 59 a 61 HRC.Esta gama proporciona suficiente retención del filo al tiempo que garantiza que el cuerpo de la herramienta mantenga la tenacidad adecuada bajo tensiones impredecibles, garantizando así la confiabilidad.
- Para carpinteros (cinceles, cepillos)Al utilizarse en herramientas de carpintería, el acero para herramientas A2 debe ser capaz de rectificarse hasta alcanzar un filo extremadamente afilado y mantenerlo con el tiempo al cortar fibras de madera abrasivas. Dado que las fuerzas aplicadas son controlables y predecibles, la retención del filo es la consideración principal. El rango de dureza recomendado es 60-62 HRC.
Conclusión
La dureza del acero para herramientas A2 no es fija, sino que se puede controlar con precisión. Mediante tratamientos térmicos, en particular durante el revenido, los operarios pueden regular la microestructura del acero para alcanzar un rango de dureza de 57-62 HRC. Si tiene alguna pregunta sobre el acero para herramientas A2, no dude en contactarnos.
