Acero para herramientas H13 Es el acero más utilizado entre los aceros para matrices de trabajo en caliente, siendo un referente en esta categoría. Por lo tanto, el fallo del acero H13 es un tema que merece un debate exhaustivo. Basándonos en los más de 20 años de experiencia de nuestra empresa en el sector y en los últimos hallazgos de investigaciones internacionales, este artículo resume los factores comunes que contribuyen al fallo del acero H13.
1. Falla del acero H13 causada por el tratamiento térmico.
El tratamiento térmico inadecuado es un factor importante que contribuye al fallo del molde de acero H13.
1.1 H13 Falla del acero causada por el tratamiento de normalización
Generalmente, no se recomienda el tratamiento de normalización para el acero H13, ya que aumenta el riesgo de agrietamiento, especialmente cuando la atmósfera del horno no está controlada y provoca descarburación superficial. Si bien existen métodos específicos para normalizar el acero H13, el riesgo de agrietamiento persiste.
1.2 H13 Falla del acero durante el temple
Si se producen grietas en el material H13 durante la aplicación de aceite temple, puede ser resultado de un diseño de molde inadecuado o de un control inadecuado durante el proceso de enfriamiento.
En matrices de extrusión en caliente H13 con geometrías complejas (como esquinas afiladas, variaciones excesivas de espesor o cambios bruscos de sección transversal), el enfriamiento rápido durante el temple provoca una contracción desigual en las diferentes secciones. Esto genera tensiones internas significativas, que se concentran en puntos vulnerables y provocan grietas.
El material H13 tiene un contenido de carbono relativamente alto, lo que resulta en una mayor dureza. El uso de agua como medio de temple puede causar velocidades de enfriamiento excesivas, lo que puede provocar agrietamiento. Por lo tanto, se debe seleccionar un aceite con una velocidad de enfriamiento relativamente suave como medio de temple. Durante el temple, aún pueden producirse agrietamiento si el material H13 entra en el aceite a una temperatura demasiado alta, la temperatura del aceite es demasiado baja o el tiempo de enfriamiento en el aceite es insuficiente; todo lo cual puede provocar velocidades de enfriamiento demasiado rápidas o irregulares.
Por otro lado, como acero para herramientas de trabajo en caliente, el H13 también debe evitar un enfriamiento excesivamente lento durante el temple, ya que esto promueve la formación de bainita y la precipitación de carburo en los límites de los granos, ambos factores que contribuyen a la fragilización.
Si el material H13 no se templa rápidamente después del temple, también puede causar grietas. El acero H13 debe retirarse del ciclo de temple mientras aún esté caliente (aprox. 66-93 °C o 150-200 °F para el temple al agua/aceite, o a una temperatura no inferior a 66 °C o 150 °F para el temple al aire) y templarse inmediatamente para minimizar las grietas.
Existen dos métodos para determinar si se produjeron grietas durante el temple. Uno consiste en observar la morfología de la grieta; las grietas inducidas por el temple presentan fractura intergranular. El otro método consiste en inspeccionar si la superficie interna de la grieta contiene incrustaciones. Si se encuentran incrustaciones en la superficie interna de la grieta durante el revenido posterior, se confirma que la grieta se formó durante el temple previo al revenido, y no durante el revenido mismo.
1.3 H13 Falla del acero durante el revenido
Durante el proceso de revenido del material H13, un control inadecuado de la temperatura y el tiempo de revenido puede provocar fallos. Si la temperatura de revenido es demasiado baja, los carburos de aleación del acero, como los de Cr, Mo y V, no pueden precipitar de forma suficiente y uniforme. Esto resulta en una dureza excesivamente alta y una tenacidad reducida. Esto también perjudica el efecto de endurecimiento secundario del H13, disminuyendo la resistencia térmica de los moldes de H13. Por el contrario, temperaturas de revenido excesivamente altas o tiempos de mantenimiento prolongados pueden provocar el crecimiento de grano grueso, la fragilización en los límites de grano y un aumento de la austenita residual, reduciendo así la tenacidad del H13. Algunos estudios sugieren que la fragilización en los límites de grano podría estar relacionada con la segregación de fósforo.1.
Si quieres saber más sobre el Tratamiento térmico del acero H13, consulte la Guía de tratamiento térmico de acero para herramientas H13idea.
2. Defectos de diseño en el molde H13
Los defectos de diseño son una causa común de fallos. Las matrices H13 pueden fallar debido a altas tensiones inducidas por cambios bruscos en el espesor de la sección, material insuficiente entre los orificios roscados y las superficies internas, o concentraciones de tensiones causadas por marcas profundas de identificación.
3. Fragilización por hidrógeno
El acero H13 es particularmente susceptible a la fragilización por hidrógeno. Esta fragilización es perceptible a bajas velocidades de deformación y temperaturas ambiente, y se caracteriza por un fallo retardado. Reduce la ductilidad y provoca un fallo prematuro bajo cargas estáticas. El hidrógeno migra a regiones con tensión de tracción triaxial (p. ej., puntas de grieta) y puede reducir las fuerzas de cohesión entre átomos. También puede mejorar la plasticidad localizada (mecanismo HELP). El hidrógeno puede introducirse durante el decapado, la galvanoplastia, la corrosión y la soldadura.
En conclusión, las fallas del acero H13 se deben a una interacción compleja de propiedades inherentes del material, deficiencias en el tratamiento térmico y defectos de procesamiento.
- Roberts, G., Krauss, G., y Kennedy, R. (1998). Aceros para herramientas (5ª ed.), pág. 331. ASM Internacional. ↩︎
