Propiedades del acero para herramientas de trabajo en frío

Propiedades del acero para herramientas A2

El acero para herramientas A2 es un acero para herramientas de trabajo en frío, endurecible al aire, que presenta buena resistencia al desgaste, tenacidad media a buena, excelente estabilidad dimensional y una dureza de trabajo común de alrededor de 57-62 HRC después del tratamiento térmico.

El acero A2 se utiliza ampliamente para punzones, matrices, herramientas de conformado, cuchillas de corte, matrices de laminado de roscas, calibres, herramientas de precisión y componentes de trabajo en frío que requieren un equilibrio práctico entre resistencia al desgaste, tenacidad, maquinabilidad y estabilidad al tratamiento térmico.

Suministros de acero Aobo Acero para herramientas de trabajo en frío A2, endurecible al aire. Para matrices, punzones, cuchillas, calibres, herramientas de conformado y aplicaciones de herramientas de precisión.

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Resumen de las propiedades del acero para herramientas A2

PropiedadComportamiento típico del acero para herramientas A2Significado práctico
Tipo de aceroAcero para herramientas de trabajo en frío endurecible al aireSe utiliza para herramientas de precisión para trabajos en frío.
Equivalentes principales1.2363, SKD12, Cr5Mo1V, UNS T30102Útil para el abastecimiento internacional
Dureza de trabajo típicaAproximadamente 57–62 HRCDepende de la temperatura de templado y la aplicación.
dureza recocidaAproximadamente 201–229 HBAdecuado para mecanizado antes del endurecimiento.
Resistencia al desgasteBienMejor que O1 y aceros de la serie S, inferiores a D2
DurezaDe medio a buenoMejor que D2, inferior que S7
Estabilidad dimensionalMuy bienMovimiento mínimo durante el endurecimiento por aire
MaquinabilidadAproximadamente 60% de la base de acero para herramientas al carbono 1%Más fácil de mecanizar que el D2
respuesta al tratamiento térmicoSe recomienda el endurecimiento al aire y el doble templado.Ayuda a reducir la deformación y la fragilidad.
Resistencia a la corrosiónNo es de acero inoxidable.Requiere protección contra el óxido.
Aplicaciones principalesPunzones, matrices, herramientas de conformado, cuchillas de corte, calibresSe utiliza para muchas aplicaciones de herramientas de trabajo en frío.
Limitación principalNo es un acero para trabajo en caliente ni de alta velocidad.No apto para matrices de forja en caliente ni herramientas de corte de alta velocidad.

Grados equivalentes al acero para herramientas A2

Estándar / SistemaGrado equivalente
AISI/ASTMA2
ONUT30102
DIN / N.º W.1.2363
Nombre DIN/ENX100CrMoV5
JISSKD12
GBCr5Mo1V
BSBA2
AFNORZ100CDV5
SS2260

Los usuarios deben confirmar la composición química, las condiciones de entrega, los requisitos de dureza, el estándar de inspección y el método de tratamiento térmico antes de realizar el pedido.

Composición química del acero para herramientas A2

El acero para herramientas A2 es una aleación de cromo, molibdeno y vanadio para trabajo en frío. Su composición proporciona mayor templabilidad y estabilidad dimensional que los aceros templados al aceite, a la vez que mantiene mayor tenacidad y maquinabilidad que los aceros con alto contenido de carbono y cromo, como el D2.

ElementoRango típico
Carbono, C0,95–1,05%
Cromo, Cr4.75–5.50%
Molibdeno, Mo0,90–1,40%
Vanadio, V0,15–0,50%
Manganeso, MnHasta 1.00%
Silicio, SiHasta 0,50%
Níquel, NiHasta 0,30%

El acero para herramientas A2 no es acero inoxidable. Su contenido de cromo favorece la templabilidad y la resistencia al desgaste, pero no es lo suficientemente alto como para proporcionar la resistencia a la corrosión propia de un acero inoxidable. El acero A2 debe protegerse de la oxidación durante su almacenamiento, mecanizado, transporte y uso.

Dureza del acero para herramientas A2

El acero para herramientas A2 se suministra normalmente recocido, luego se mecaniza, se endurece y se templa hasta alcanzar la dureza de trabajo requerida. La dureza final depende del proceso de tratamiento térmico, el tamaño de la sección, la temperatura de templado y la aplicación de la herramienta.

CondiciónDureza típica
Condición recocidaAproximadamente 201–229 HB
dureza máxima recocidaA menudo alrededor de 235 HB, dependiendo de las especificaciones.
Estado de templeAproximadamente 63–65 HRC
dureza de trabajo comúnAproximadamente 57–62 HRC
Rango común para muchas herramientas de trabajo en fríoAproximadamente 58–60 HRC

Una mayor dureza puede mejorar la resistencia al desgaste, pero también aumenta el riesgo de astillamiento. Una menor dureza puede mejorar la tenacidad, pero puede reducir la vida útil del filo.

Para muchos punzones, herramientas de conformado, matrices de recorte, calibres y componentes de trabajo en frío, se suele utilizar acero A2 con una dureza de 58 a 60 HRC. Las herramientas de corte y las herramientas de filo delgado pueden requerir un rango de dureza diferente según el material que se procese y el riesgo de astillamiento del filo.

Resistencia al desgaste, tenacidad y estabilidad dimensional.

El acero A2 suele elegirse porque ofrece una combinación equilibrada de resistencia al desgaste, tenacidad y estabilidad dimensional.

Buena resistencia al desgaste

Por lo general, el acero A2 proporciona una mejor resistencia al desgaste, un endurecimiento más profundo y una mejor estabilidad dimensional que el O1, pero no iguala al D2 en desgaste abrasivo severo.

Resistencia útil

El acero A2 tiene mayor tenacidad que el D2 porque contiene menos carburos grandes, pero no es tan resistente como el S7 ante impactos fuertes o roturas repentinas.

Baja distorsión

Debido a que el acero A2 se endurece al aire, se enfría más lentamente que los aceros templados en aceite o en agua, lo que ayuda a reducir la tensión y la deformación durante el templado.

El acero A2 suele ser la mejor opción cuando la herramienta debe resistir tanto el desgaste como el astillamiento. Esto es común en punzones, herramientas de recorte, matrices de conformado, cuchillas de corte y herramientas de precisión para trabajo en frío.

Propiedades mecánicas del acero para herramientas A2

Las propiedades mecánicas del acero para herramientas A2 dependen en gran medida de su estado de suministro y del tratamiento térmico. En estado recocido, el A2 se suministra lo suficientemente blando para el mecanizado. Tras el endurecimiento y el revenido, su resistencia, dureza, resistencia al desgaste y rendimiento como herramienta aumentan significativamente.

La resistencia a la tracción y el límite elástico del acero para herramientas A2 no son valores fijos. Dependen del nivel de dureza, la temperatura de revenido, el tamaño de la sección, el método de ensayo y las condiciones del tratamiento térmico.

CondiciónReferencia de propiedades mecánicasNota práctica
A2 recocidoResistencia a la tracción de aproximadamente 100 ksi / 710 MPaReferencia para condiciones de entrega suave
A2 recocidoLímite elástico de aproximadamente 50 ksi / 350 MPaNo representativo del rendimiento de la herramienta endurecida.
A2 endurecido y templadoLa resistencia depende de la dureza final y del estado de revenido.Confirmar los datos bajo las condiciones de tratamiento térmico requeridas.
Cálculos de ingenieríaLos datos de tracción, límite elástico, impacto o compresión deben coincidir con el estado real tratado térmicamente.No utilice valores genéricos sin condición

Para el diseño de herramientas, la dureza, la tenacidad, la resistencia al desgaste, la resistencia a la compresión y la estabilidad dimensional suelen ser más importantes que un único valor de resistencia a la tracción o de límite elástico.

Propiedades físicas y térmicas del acero para herramientas A2

Las propiedades físicas y térmicas son útiles para el cálculo de pesos, la planificación de tratamientos térmicos, la fabricación de herramientas de precisión y como referencia en ingeniería. Los valores pueden variar ligeramente según la fuente de datos, las condiciones, la temperatura y la forma del producto.

PropiedadValor de referencia típicoSignificado práctico
DensidadAproximadamente 7,75–7,86 g/cm³Se utiliza para el cálculo del peso.
Peso específicoAproximadamente 7,87Referencia general para la densidad del material
Módulo de elasticidadAproximadamente 190–207 GPaÚtil como referencia para la rigidez en ingeniería.
Conductividad térmicaAproximadamente 26 W/m·K cerca de 95 °CAfecta a la transferencia de calor durante el servicio y el tratamiento térmico.
Coeficiente de dilatación térmicaAproximadamente 10,6 µm/m·°C de 20 a 260 °C.Importante para el cambio dimensional bajo temperatura
calor específicoAproximadamente 460 J/kg·°CReferencia sobre tratamiento térmico y cálculo térmico
comportamiento magnéticoGeneralmente magnéticoEl A2 es un acero para herramientas a base de hierro.
Resistencia a la corrosiónNo es de acero inoxidable.Requiere protección contra el óxido.

Generalmente, el acero A2 se considera dimensionalmente estable durante el tratamiento térmico, pero eso no significa que no experimente cambios de tamaño. Las herramientas de precisión deben permitir el rectificado, el lapeado o el acabado después del endurecimiento cuando se requieren tolerancias estrictas.

Propiedades del acero para herramientas A2 recocido

El acero para herramientas A2 se suele suministrar recocido para su mecanizado. En este estado, presenta menor dureza, mejor maquinabilidad y menor tensión interna que el material endurecido.

Propiedad recocidaComportamiento típico
DurezaAproximadamente 201–229 HB
MaquinabilidadPráctico para fresado, taladrado, torneado y rectificado antes del endurecimiento.
FuerzaInferior al A2 endurecido y templado.
Resistencia al desgasteNo es el rendimiento final.
Propósito principalMecanizado antes del tratamiento térmico final

Las propiedades finales del acero para herramientas A2 se obtienen únicamente después de un endurecimiento y revenido adecuados, no en estado recocido.

Propiedades del acero para herramientas A2 tratado térmicamente

Tras el endurecimiento y el revenido, el acero para herramientas A2 puede alcanzar una alta dureza, buena resistencia al desgaste, una tenacidad útil y una excelente estabilidad dimensional.

Propiedad tratada térmicamenteComportamiento típico
Dureza tras el templeAproximadamente 63–65 HRC
dureza de trabajo comúnAproximadamente 57–62 HRC
Resistencia al desgasteIdeal para herramientas de trabajo en frío en general.
DurezaMejor que D2, inferior que S7
Estabilidad dimensionalMuy bueno en comparación con muchos grados de endurecimiento por aceite.
Actuación finalDepende de la temperatura de endurecimiento, el control del temple, la temperatura de revenido y el tamaño de la sección.

El acero A2 normalmente se somete a un doble revenido después del endurecimiento. El doble revenido ayuda a reducir la fragilidad y a estabilizar la estructura, especialmente cuando la austenita retenida puede transformarse después del primer revenido.

Descripción general del tratamiento térmico del acero para herramientas A2

El acero A2 debe someterse a un tratamiento térmico adecuado para alcanzar sus propiedades de trabajo finales. El proceso básico incluye recocido, alivio de tensiones cuando sea necesario, precalentamiento, austenización, temple al aire y revenido.

PasoPráctica típicaPropósito
RecocidoCalentar lentamente hasta aproximadamente 845–899 °C, luego enfriar en el horno.Ablandar el acero para su mecanizado.
Alivio del estrésA menudo, alrededor de 649–677 °C después del mecanizado en bruto.Reducir el estrés de mecanizado
PrecalentamientoAlrededor de 650 °CReduzca el choque térmico antes del endurecimiento.
AustenitizaciónAlrededor de 950–970 °CPreparar el acero para el endurecimiento.
EnfriamientoEnfriar en aire en calma o con aire controlado.Endurecer con menor riesgo de distorsión
TempladoSe recomienda un doble templado.Reducir la fragilidad y estabilizar la estructura.

El acero A2 debe protegerse de la oxidación y la descarburación durante el tratamiento térmico. Dependiendo de las instalaciones de tratamiento térmico, se puede utilizar un horno de vacío, un horno de atmósfera controlada, un baño de sales neutras o un recubrimiento de papel de aluminio inoxidable.

Esta página solo ofrece una descripción general a nivel de propiedad. Una guía específica sobre el tratamiento térmico A2 debería abarcar con mayor detalle el tiempo de remojo, la protección del horno, las curvas de revenido, el comportamiento de cambio de tamaño y la selección de la dureza.

Maquinabilidad del acero para herramientas A2

El acero para herramientas A2 presenta una maquinabilidad relativamente buena entre los aceros para herramientas de trabajo en frío endurecibles al aire. En estado recocido, su maquinabilidad suele clasificarse en torno a 60%, en comparación con una referencia de 100 para el acero al carbono 1%.

El acero A2 suele ser más fácil de mecanizar que el D2. A menudo se elige el A2 cuando la herramienta necesita una mejor maquinabilidad que el D2, pero mayor resistencia al desgaste y estabilidad dimensional que el O1.

ProcesoPunto práctico para el acero para herramientas A2
MecanizadoLas máquinas A2 funcionan razonablemente bien en estado recocido.
Mecanizado en brutoGeneralmente se realiza antes del endurecimiento.
Alivio del estrésÚtil después de un mecanizado basto y pesado.
MoliendaDebe controlarse después del endurecimiento para evitar el sobrecalentamiento y las grietas por molienda.
Música electrónica de movimiento (EDM)Se puede utilizar en acero A2 endurecido, pero se debe eliminar la capa refundida y la zona afectada por el calor para herramientas exigentes.
SoldaduraPosible, pero susceptible a las grietas; puede ser necesario el precalentamiento y el alivio de tensiones posterior a la soldadura.

La ruta de fabricación más segura consiste en mecanizar el acero A2 en estado recocido, controlar las tensiones tras un mecanizado basto intenso y realizar el endurecimiento y el revenido finales una vez finalizada la mayor parte del trabajo de conformado.

Si después del endurecimiento se requiere electroerosión, rectificado intenso o soldadura, se debe controlar cuidadosamente el estado de la superficie y las tensiones residuales, ya que pueden afectar la vida útil de la herramienta.

Aplicaciones comunes del acero para herramientas A2

El acero A2 se utiliza en herramientas para trabajo en frío, donde la herramienta debe resistir el desgaste, mantener su forma y evitar la fractura frágil. Es especialmente útil cuando el acero O1 carece de estabilidad o resistencia al desgaste, mientras que el acero D2 puede ser demasiado frágil o difícil de mecanizar.

Aplicación¿Por qué se utiliza A2?
Matrices de corteBuena resistencia al desgaste con menor riesgo de astillamiento que el D2.
Troqueles para perforación y recorteResistencia útil y estabilidad de los bordes
Herramientas de conformado y dobladoBuena estabilidad dimensional después del tratamiento térmico.
Troqueles de dibujoResistencia al desgaste y tenacidad equilibradas
Matrices de acuñación y estampaciónConserva los detalles con distorsión controlada.
PunzonesAdecuado cuando preocupan tanto el desgaste como el desconchado.
Cuchillas de corte y cuchillas de hendidoAdecuado para trabajos de corte ligeros a medianos.
Peines de laminado de roscasBuena resistencia a la compresión y al desgaste.
Calibradores y herramientas de mediciónEl movimiento mínimo favorece la precisión.
Componentes de moldes de plásticoSe puede mecanizar en estado recocido y endurecer posteriormente.
Componentes de la máquinaSe utiliza donde se requiere resistencia al desgaste y durabilidad.

Acero para herramientas A2 frente a D2, O1, S7 y DC53

A2 se compara a menudo con D2, O1, S7 y DC53 porque estos grados también se utilizan en herramientas para trabajo en frío.

ComparaciónElija A2 cuandoElija el otro grado cuando
A2 contra D2Necesitas mayor resistencia y un mecanizado más sencillo.Elija D2 cuando el desgaste abrasivo sea el problema principal.
A2 contra O1Necesitas una mayor templabilidad y estabilidad dimensional.Elija O1 para obtener herramientas más sencillas y de menor costo.
A2 contra S7Necesitas una mayor resistencia al desgaste que la del acero de impacto.Elija S7 cuando el impacto fuerte sea el problema principal.
A2 contra DC53Necesitas un acero endurecible al aire estándar y ampliamente disponible.Elija DC53 cuando se requiera un rendimiento mejorado de tipo D2.

El acero A2 es más resistente y fácil de mecanizar que el D2, más estable dimensionalmente y resistente al desgaste que el O1, y más resistente al desgaste pero menos resistente a los golpes que el S7.

En comparación con el DC53, el A2 sigue siendo un acero para trabajo en frío de endurecimiento al aire estándar y ampliamente disponible, mientras que el DC53 puede seleccionarse cuando se requiere un rendimiento mejorado de tipo D2.

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