Temperatura de austenización D2: disolución de carburos, dureza y austenita retenida.

Para el acero para herramientas D2, la temperatura de austenización recomendada suele ser 980–1025 °C / 1795–1875 °F, con 1010 °C / 1850 °F Se utiliza habitualmente como estándar práctico. Esta etapa controla las cantidades de carbono, cromo, molibdeno y vanadio que se incorporan a la austenita antes del temple. El resultado afecta directamente al volumen de carburo no disuelto, la dureza de la matriz, la austenita retenida, la estabilidad dimensional y la respuesta final al tratamiento térmico.

Las temperaturas de austenización más bajas reducen la disolución excesiva de carburos y ayudan a controlar la austenita retenida, pero pueden limitar el carbono de la matriz y la dureza final. Las temperaturas más altas aumentan el potencial de endurecimiento por solución sólida y secundario de la aleación, pero también incrementan la austenita retenida, el crecimiento del grano, el riesgo de distorsión y la pérdida de tenacidad.

Esta página se centra únicamente en la selección de la temperatura de austenización en el acero D2. Para la secuencia completa del proceso, incluyendo el temple, el tratamiento criogénico, el revenido y la selección de la dureza final, utilice la documentación completa. Guía de tratamiento térmico del acero para herramientas D2.

Si selecciona material D2 para un posterior endurecimiento, el estado del material inicial es importante. Aobo Steel suministra material recocido. Barras redondas y planas D2 / 1.2379 / SKD11 Para clientes que realizan el tratamiento térmico final en sus instalaciones locales de tratamiento térmico.

Tabla de temperaturas de austenización D2

La mejor temperatura de austenización de uso general para el acero para herramientas D2 suele ser 1010 °C (1850 °F). Ofrece un equilibrio práctico entre la disolución de carburos, la templabilidad, el control de la austenita retenida y la dureza final.

Para la mayoría de las herramientas de trabajo en frío D2, 1010 °C / 1850 °F es el mejor punto de partida. Solo se debe seleccionar una temperatura más alta cuando la herramienta requiere mayor resistencia al desgaste o una respuesta de endurecimiento secundario, y este último proceso de tratamiento térmico puede controlar la austenita retenida.

Rango de temperatura de austenización recomendado para el acero para herramientas D2

El rango de austenización D2 recomendado es 980–1025 °C (1795–1875 °F). El punto correcto dentro de este rango depende de si la herramienta necesita mayor dureza, mayor resistencia al desgaste, mayor tenacidad o mejor control dimensional.

El error común es suponer que una temperatura de austenización más alta siempre implica una mayor dureza. En el caso del D2, esto no es cierto. Por encima del rango útil, una disolución excesiva de la aleación puede aumentar la austenita retenida y reducir la dureza útil tras el temple.

Cómo elegir entre 980 °C, 1010 °C y 1025 °C para la austenización D2

La elección entre 980°C, 1010°C y 1025°C Debe basarse en el riesgo de fallo de la herramienta.

En la práctica de la austenización D2, 980 °C / 1795 °F, 1010 °C / 1850 °F y 1025 °C / 1875 °F representan tres direcciones de control diferentes. La austenización cerca de 980 °C limita la disolución de carbono y cromo, lo que ayuda a reducir la austenita retenida y el riesgo dimensional, pero puede disminuir el potencial de endurecimiento. La austenización a 1010 °C es la opción más segura para uso general porque proporciona una disolución de carburo suficiente para garantizar una alta templabilidad, manteniendo la austenita retenida y el crecimiento de grano bajo control. La austenización cerca de 1025 °C aumenta la disolución de la aleación y puede mejorar la resistencia al desgaste y la respuesta de endurecimiento secundario, pero solo debe usarse cuando el proceso posterior pueda controlar la austenita retenida mediante un temple adecuado, un posible tratamiento criogénico y un doble revenido. 

Cómo afecta la temperatura de austenización a la fracción volumétrica de carburo en el acero D2

La aleación D2 contiene un alto volumen de carburos de aleación ricos en cromo. Estos carburos son importantes para la resistencia al desgaste abrasivo, pero no se disuelven por completo durante el proceso normal de austenización.

A medida que aumenta la temperatura de austenización, se disuelven más carburos en la austenita. Esto reduce el volumen de carburos no disueltos e incrementa el contenido de carbono y aleación de la matriz.

El objetivo de la austenización del acero D2 no es disolver todos los carburos. El acero D2 necesita suficientes carburos sin disolver para resistir la abrasión, mientras que la matriz necesita suficiente carbono y elementos de aleación para formar martensita dura después del temple.

¿Puede JMatPro predecir la fracción volumétrica de carburo en la austenización D2?

JMatPro y programas similares pueden estimar los cambios en la fracción volumétrica de carburo en D2 durante la austenización. Estos cálculos son útiles para comparar las tendencias de temperatura.

Sin embargo, el resultado depende de la composición química exacta, el modelo de base de datos, el tiempo de calentamiento y si el cálculo representa condiciones de equilibrio o de tratamiento térmico práctico. Por esta razón, una fracción volumétrica de carburo fija no debe considerarse universal para todo el material D2.

Para la selección práctica de materiales, la tendencia clave son las temperaturas de austenización más altas, que disuelven más carburo y enriquecen la matriz, pero también aumentan el riesgo de austenita retenida..

Cómo los carburos no disueltos y el carbono de la matriz afectan la resistencia al desgaste en el acero D2

La resistencia al desgaste D2 depende del equilibrio entre los carburos duros no disueltos y una matriz martensítica dura.

Los carburos no disueltos resisten el desgaste abrasivo. La matriz los sostiene e impide que se desprendan durante el servicio. Si la temperatura de austenización es demasiado baja, queda demasiado carbono atrapado en los carburos y la matriz puede no endurecerse lo suficiente. Si la temperatura es demasiado alta, se disuelven demasiados carburos y puede aumentar la cantidad de austenita retenida.

En el caso del acero D2, la resistencia al desgaste no mejora simplemente elevando la temperatura de austenización. El resultado óptimo se obtiene al equilibrar la retención de carburos con el endurecimiento de la matriz.

Cómo afecta la temperatura de austenización a la austenita retenida en el acero para herramientas D2

La austenita retenida aumenta cuando la temperatura de austenización es demasiado alta. La razón es sencilla: una temperatura elevada disuelve más carbono y cromo en la austenita. El carbono y el cromo estabilizan la austenita y reducen las temperaturas de inicio y finalización de la martensita.

Si la transformación martensítica no se completa a temperatura ambiente, parte de la estructura permanece como austenita retenida.

El exceso de austenita retenida puede reducir la dureza y provocar un retraso en el cambio dimensional. Por ello, las altas temperaturas de austenización solo deben utilizarse cuando el proceso posterior pueda estabilizar la estructura.

Cómo afecta la temperatura de austenización a la dureza D2 después del temple

La dureza D2 en estado templado no aumenta indefinidamente a medida que sube la temperatura de austenización. Generalmente aumenta hasta alcanzar un rango óptimo y luego disminuye si la temperatura es demasiado alta.

A bajas temperaturas, la disolución insuficiente de los carburos provoca que la matriz quede subenriquecida. Es posible que la martensita templada no alcance la dureza esperada.

A una temperatura equilibrada de alrededor de 1010 °C / 1850 °F, La matriz recibe suficiente carbono y elementos de aleación para formar martensita de alta dureza.

A temperaturas elevadas, se disuelve demasiado carbono y cromo en la austenita. Esto suprime la formación de martensita y aumenta la cantidad de austenita retenida. Si bien el acero puede calentarse a una temperatura más alta, la dureza útil final puede disminuir.

Esta es la razón principal por la que no se debe sobrecalentar el D2 para aumentar su dureza.

Precalentamiento antes de la austenización del acero para herramientas D2

El precalentamiento se incluye aquí únicamente porque influye en si el material D2 alcanza la temperatura de austenización de forma uniforme. No es el tema principal de esta página.

El acero D2 tiene baja conductividad térmica. Si una herramienta fría se calienta directamente a la temperatura de austenización, la superficie se calienta más rápido que el núcleo, lo que aumenta el riesgo de deformación y agrietamiento.

Para muchas herramientas D2, se utiliza un único precalentamiento a 649-677 °C (1200-1250 °F) antes de la austenización. Las herramientas grandes o complejas pueden requerir un precalentamiento más gradual.

Los procedimientos detallados de temple y revenido pertenecen al conjunto Guía de tratamiento térmico del acero para herramientas D2.

Pautas de tiempo de remojo para la austenización D2

El tiempo de remojo es el tiempo de espera después de que la pieza D2 haya alcanzado la temperatura de austenización. El temporizador no debe iniciarse solo porque el controlador del horno muestre la temperatura objetivo.

El objetivo es permitir una disolución suficiente de la aleación sin provocar crecimiento de grano ni una retención excesiva de austenita.

Un remojo insuficiente deja la matriz poco enriquecida y puede reducir la dureza. Un remojo excesivo aumenta el riesgo de crecimiento de grano, retención de austenita, fragilidad e inestabilidad dimensional.

Enfriamiento después de la austenización: ¿Por qué el D2 puede endurecerse al aire?

Esta sección se incluye únicamente para relacionar la austenización con el resultado tras el temple. No debe sustituir la sección completa sobre temple que figura en la guía principal de tratamiento térmico.

El acero D2 puede endurecerse al aire debido a que su alto contenido de aleación retrasa la formación de perlita y bainita durante el enfriamiento. El enfriamiento controlado al aire o el temple en gas permiten la formación de martensita, reduciendo la distorsión en comparación con el temple en líquido severo.

Sin embargo, la velocidad de enfriamiento sigue siendo importante. Una temperatura de austenización adecuada puede dar malos resultados si el núcleo de una sección grande se enfría demasiado lentamente. El tamaño de la sección y el método de enfriamiento deben considerarse conjuntamente.

Errores comunes de austenización en el tratamiento térmico D2

La mayoría de los problemas de austenización se deben a errores de temperatura, un control deficiente del tiempo de remojo, una protección superficial inadecuada o a que no se tenga en cuenta el tamaño de la sección.

La mayoría de los errores en la austenización D2 se deben a un control deficiente de la temperatura, el tiempo de remojo y la protección de la superficie. Un calentamiento insuficiente o un remojo inadecuado impiden que el carbono y los elementos de aleación penetren en la austenita, lo que resulta en una menor dureza y una menor resistencia al desgaste tras el temple. Un sobrecalentamiento o un remojo excesivo disuelve demasiado carburo, lo que aumenta la austenita retenida, el crecimiento del grano, la fragilidad, la inestabilidad dimensional y la posible pérdida de dureza. Si el acero se calienta sin la protección atmosférica adecuada, la descarburación superficial puede crear una capa externa blanda que se desgasta rápidamente durante el servicio. Por este motivo, la austenización D2 debe controlarse mediante la temperatura real de la pieza, el tamaño de la sección, la uniformidad del horno, la protección de la superficie y la geometría de la herramienta, y no solo mediante la temperatura del horno. 

Aviso de soporte técnico

Este artículo fue elaborado por el equipo de ingeniería de Aobo Steel basándose en la experiencia práctica en el suministro de acero para herramientas D2 / 1.2379 / SKD11 y en referencia a materiales técnicos reconocidos.

Aobo Steel suministra acero para herramientas D2 recocido y no ofrece servicios de tratamiento térmico final. Las temperaturas de austenización, las pautas de mantenimiento de temperatura y las explicaciones metalúrgicas de este artículo se proporcionan únicamente como referencia técnica. Los resultados reales del tratamiento térmico pueden variar según la capacidad del horno, el tamaño de la sección, la geometría de la herramienta, el método de temple, el control de la atmósfera y los requisitos de la aplicación final del cliente.

Los parámetros finales del tratamiento térmico deben ser confirmados y validados por el proveedor de tratamiento térmico del cliente antes de su uso en producción. Para el suministro de material de acero para herramientas D2, póngase en contacto con [email protected].