Acero para herramientas Cr12

AOBO STEEL – Proveedor global de confianza de acero para herramientas

El acero para herramientas Cr12 es un grado según la norma nacional china. Es un acero para matrices de trabajo en frío muy clásico, con alto contenido de carbono y cromo, que combina alta resistencia, resistencia al desgaste y templabilidad. Entre los grados equivalentes al Cr12 se encuentra el AISI americano. D3, Alemán W – Nr. 1. 2080, y Japonés JIS SKD1.

1. Composición (GB/T 1299—2000)

CCrSiMnPAGS
2.00 – 2.3011.50 – 13.00≤ 0.40≤ 0.40≤ 0.030≤ 0.030

2. Propiedades mecánicas

El acero Cr12 se clasifica como un acero ledeburítico con alto contenido de carbono y cromo. Debido a su alta fracción másica de carbono, presenta menor tenacidad al impacto y tendencia a la fractura frágil, además de ser susceptible a la formación de carburos eutécticos no uniformes.

La alta concentración de cromo en el acero promueve la formación de carburos complejos (CrFe)₇C₃, lo que a su vez reduce la cantidad de cementita (Fe₃C). Durante el tratamiento térmico de temple, un volumen significativo de estos carburos se disuelve en la fase austenítica. El temple posterior transforma la austenita en martensita de alta dureza. Tras el revenido, se produce una precipitación fina y dispersa de carburos dentro de la matriz martensítica, lo que resulta en una excelente resistencia al desgaste.

Mediante un proceso de tratamiento térmico adecuado, se puede lograr una microestructura con una combinación de alta resistencia y tenacidad.

3. Proceso de forjado

ArtículoTemperatura de calentamiento/°CTemperatura de forja inicial/°CTemperatura final de forja/°CMétodo de refrigeración
Lingote de acero1140 ~ 11601100 ~ 1120900 ~ 920Enfriamiento lento
Palanquilla de acero1120 ~ 11401080 ~ 1100880 ~ 920Enfriamiento lento

El objetivo principal de la forja de acero Cr12 es descomponer y refinar los carburos gruesos inherentes al acero, garantizando su distribución uniforme en toda la matriz. Este proceso mejora significativamente la resistencia y tenacidad del material. Además, una forja adecuada establece una alineación racional de las líneas de flujo dentro de la matriz, lo que facilita cambios dimensionales (distorsión) consistentes y predecibles en todas las direcciones durante el proceso de temple posterior.

En cuanto al proceso de calentamiento para la forja, es fundamental precalentar la pieza antes de aumentarla gradualmente hasta alcanzar la temperatura final de forja. Es fundamental colocar la pieza correctamente dentro del horno y voltear el material periódicamente para asegurar un calentamiento uniforme.

acero para herramientas cr12

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4. Tratamiento térmico

4.1 Precalentamiento

Parámetros del proceso
Recocido general después de la forjaTemperatura de calentamiento: 850 ~ 870 °C. Tras un calentamiento uniforme, mantener la temperatura durante 4 ~ 5 h. Enfriar en horno a una velocidad de <30 °C/h hasta alcanzar una temperatura inferior a 500 °C y, a continuación, enfriar al aire. Dureza tras el recocido: ≤229 HBW. Microestructura tras el recocido: perlita granular + carburo.
Recocido isotérmico tras la forjaTemperatura de calentamiento: 830 ~ 850 °C. Mantener de 2 a 3 h. Enfriar el horno a 720 ~ 740 °C y mantener de 3 a 4 h. Enfriar el horno por debajo de 550 °C y luego enfriar al aire. Dureza tras el recocido: ≤269 HBW. Microestructura: perlita granular + carburo.

4.2 Enfriamiento

4.2.1 Especificación de enfriamiento

ProcesoTemperatura de enfriamiento/°CMétodo de refrigeraciónDureza HRC
Especificación de enfriamiento recomendada950 ~ 980Refrigeración por aceite≥60
Proceso de temple isotérmicoSe calienta a 980 °C, se mantiene durante un tiempo determinado, se mantiene isotérmicamente en un baño de sales a 250 ~ 280 °C durante un tiempo y se enfría al aire para obtener una estructura mixta de bainita inferior, martensita, austenita retenida y carburo. Finalmente, se templa a una temperatura adecuada para obtener una estructura de alta tenacidad.

4.2.2 Comparación del rendimiento de diferentes procesos de tratamiento térmico

Proceso de tratamiento térmicoDureza HRCTenacidad al impacto aᴋ / (J/cm²)Austenita retenida (fracción volumétrica, %)Placa de golpeteo Life / x10⁴ piezasPérdida por desgaste/mg
Calentamiento a 980 °C, enfriamiento con aceite66.514.113.24-
Calentamiento a 980 °C, enfriamiento gradual a 180 °C, 50 min.65.815.8-5-
Calentamiento a 980 °C, isotérmico a 270 °C durante 3 h62.515.9-611.9
Calentamiento a 980 °C, isotérmico a 270 °C durante 4 h6017.715.02--
Calentamiento a 980 °C, isotérmico a 270 °C durante 5 h5916.8---
Calentamiento a 980 °C, pre-enfriamiento a 180 °C durante 35 min, isotérmico a 270 °C durante 1 h64.614.6-12 ~ 158.2
Calentamiento a 980 °C, pre-enfriado a 180 °C durante 35 min, isotérmico a 270 °C durante 2 h46.214.918.3112 ~ 28-
Calentamiento a 980 °C, pre-enfriamiento a 180 °C durante 35 min, isotérmico a 270 °C durante 3 h63.815.2---

Nota: Todas las muestras fueron templadas dos veces a 180°C, 1,5 h cada vez.

4.2.3 Relación entre la temperatura de temple y la dureza

Temperatura de enfriamiento/°C875900925950975100010501100
Dureza HRC54.5576062.565666459.5

4.3 Templado

Especificación de templado

Finalidad del templadoTemperatura de calentamiento/°CTiempo de revenido (h)Número de temperamentosDureza HRC
Aliviar la tensión, estabilizar la estructura180 ~ 2002160 ~ 62
Aliviar el estrés, reducir la dureza320 ~ 3502157 ~ 58

Nota: La temperatura de revenido suele ser de 180 a 200 °C, con una dureza ≥60 HRC. Para evitar grietas por electroerosión y rectificado, y para mejorar la tenacidad del molde, se suele revenerar por debajo de 400 °C. La dureza después del revenido es de 54 a 58 HRC. El rango de fragilidad del revenido es de 275 a 375 °C, lo cual debe evitarse en la medida de lo posible durante el revenido.

Relación entre la temperatura de revenido y la dureza

Temperatura de revenido/°CNo templado200300400450500550600650
Dureza HRC65636260606059.557.144

Nota: Temple en aceite a 955°C.

5. Aplicaciones

Se selecciona predominantemente para la fabricación de componentes que requieren una alta resistencia al desgaste pero que están sujetos a cargas de impacto relativamente bajas.

Las aplicaciones específicas incluyen:

  • Cuchillas y cortadores para corte en frío
  • Bujes de perforación
  • Indicadores
  • Punzones
  • Placas y matrices para laminado de roscas
  • Matrices de estampación y punzonado
  • Matrices de trefilado
  • Matrices de extrusión en frío
  • Matrices de acuñación y estampación
  • Matrices de embutición profunda

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