CPM 440V frente a 440C, D2 y CPM 10V, resistencia al desgaste y tenacidad

Qué es CPM 440V

La fuente describe CPM 440V como un acero para herramientas de alto vanadio y alto cromo para aplicaciones que necesitan alta resistencia al desgaste y buena resistencia a la corrosión al mismo tiempo. Su composición es esencialmente la del acero inoxidable martensítico T440C, que es el nombre de taller para el 440C, con aproximadamente 5,75 por ciento de vanadio y carbono incrementado para elevar la resistencia al desgaste. El vanadio es lo que hace el trabajo, porque el vanadio forma carburo MC duro, y la vía de polvos es lo que hace posible tanto vanadio en un acero que también tiene 17,5 por ciento de cromo. Un acero colado convencionalmente con ese nivel de vanadio sería una red de carburos más que un acero para herramientas utilizable. La composición del grado está en la tabla de composición del acero para herramientas P/M.

Resistencia al desgaste y tenacidad comparadas

La tabla siguiente pone los cuatro materiales uno al lado del otro en el ensayo estándar de desgaste de cilindros cruzados y en tenacidad al impacto Charpy con entalla en C. Lea primero la columna de dureza, porque la comparación solo es justa donde las durezas son cercanas. CPM 440V figura a 59 HRC y de nuevo a 56 HRC, D2 a 59 HRC, 440C a 56,5 HRC y CPM 10V a 60 HRC, de modo que el grupo está dentro de unos tres puntos entre sí y los valores de desgaste pueden compararse directamente.

Tabla 7. Propiedades comparativas de CPM 440V, CPM 10V, T440C convencional y acero para herramientas D2

Fuente, ASM Handbook Vol.1, artículo P/M Tool Steels, Tabla 7. Las cifras de desgaste son el resultado del ensayo de cilindros cruzados en las unidades que indica la fuente, 10⁷ MPa con una escala de 10¹⁰ psi al lado. La segunda fila de CPM 440V es el mismo grado a menor dureza, y la fuente no indica valores de desgaste para ella. Un guion significa que la fuente no indica valor.

Lectura de la columna de desgaste

A 59 HRC, CPM 440V registra 276 en la unidad de desgaste de la fuente. 440C a 56,5 HRC y D2 a 59 HRC registran ambos 28. Eso es muy cercano a un factor de diez a favor del grado inoxidable P/M sobre tanto el acero inoxidable convencional como el acero para matrices de trabajo en frío con el que suele compararse. CPM 10V, que no es un grado inoxidable, registra 517 a 60 HRC, aproximadamente dieciocho veces la cifra del 440C y unas 1,9 veces la cifra de CPM 440V. El orden es el que un taller esperaría por los contenidos de vanadio, y los números le ponen magnitud: CPM 440V toma la resistencia a la corrosión del 440C y compra con ella alrededor de un orden de magnitud de resistencia al desgaste, a costa de aproximadamente la mitad del rendimiento al desgaste de CPM 10V.

Tenacidad, la otra mitad de la tabla

La columna de tenacidad apunta en sentido contrario y vale la pena ser honesto al respecto. CPM 440V es el material menos tenaz de esta tabla: 16,3 J a 59 HRC y 21,7 J a 56 HRC, frente a 35,3 J para 440C, 31,2 J para D2 y 35,3 J para CPM 10V. El grado inoxidable P/M se compra por resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión y las paga en energía de impacto, que es el compromiso normal para un acero que lleva un gran volumen de carburo duro. La cifra útil de la columna es el par de filas de CPM 440V, porque muestran lo que vale el revenido. Bajar el grado de 59 a 56 HRC eleva su energía de impacto de 16,3 a 21,7 J, así que donde es probable que el filo vea impacto en lugar de abrasión constante, revenir a la dureza menor es la solución más económica que cambiar de grado.

Cómo leer la unidad de desgaste

La cifra de desgaste no es una dureza y no es una tasa de desgaste en milímetros. Es el resultado del ensayo de cilindros cruzados, en el que se presionan dos cilindros del material entre sí bajo carga y se mide el volumen de material perdido, y la fuente lo reporta en unidades de 10⁷ MPa con una escala de 10¹⁰ escala psi impresa al lado. Lo que importa para una decisión de compra es la relación entre las filas más que el número absoluto, porque el ensayo es un ensayo de clasificación. Una cifra de 276 frente a 28 dice que el grado inoxidable P/M durará aproximadamente diez veces más que el grado inoxidable convencional en el mismo servicio abrasivo, y esa relación es la base para estimar la vida de una matriz.

Dos advertencias acompañan a cualquier cifra de cilindros cruzados. La primera es que el ensayo mide desgaste abrasivo a una dureza fija, por lo que una fila debe compararse a la dureza a la que se ensayó, que es la razón por la que la columna de dureza se imprime junto a la de desgaste. La segunda es que el ensayo no reproduce todos los mecanismos de desgaste. Una herramienta que falla por adherencia, por fatiga térmica o por desportillado no necesariamente seguirá la clasificación de esta tabla, y esa es la razón por la que la columna de tenacidad está junto a la de desgaste y no en otra página.

Elección entre los cuatro

CPM 440V es el grado para una herramienta que debe resistir tanto el desgaste como la corrosión, lo que en la práctica significa utillaje alimentario y farmacéutico, moldes de plástico que ven polímeros corrosivos o lavado, y herramientas de corte o punzonado para acero inoxidable y otros materiales resistentes a la corrosión. Donde la corrosión no forma parte del problema, D2 a 59 HRC ofrece la misma cifra de desgaste que 440C con tenacidad comparable y cuesta menos que cualquiera de los dos grados P/M, y D2 sigue siendo el acero de trabajo en frío de referencia para ese trabajo. Donde el trabajo es desgaste abrasivo de larga duración sin exposición a la corrosión y la matriz puede asumir la penalización de tenacidad, CPM 10V es la opción de mayor rendimiento. Donde la herramienta es una aplicación inoxidable convencional sin demanda extrema de desgaste, el inoxidable 440C grado ordinario hace el trabajo y el tratamiento térmico para él se expone en la Tratamiento térmico del acero inoxidable 440C página.

Los datos de composición son solo de referencia general. Los valores reales varían según la norma, la fábrica y el número de colada. Confirme la información con el certificado de ensayo de materiales (MTC) o póngase en contacto con Aobo Steel.

Los datos de tamaño de carburo, desgaste de cilindros cruzados y rectificabilidad para la familia P/M se recopilan en la página de propiedades de aceros para herramientas P/M, y el comportamiento frente a la corrosión de los grados inoxidables está en la Tabla de resistencia a la corrosión de aceros inoxidables.

Fuente: ASM Handbook, Vol 1, Properties and Selection: Irons, Steels and High-Performance Alloys.