Cómo tratar térmicamente correctamente el acero D2

Tratamiento térmico Acero D2 Por lo general implica tres pasos básicos: calentamiento (austenitización), enfriamiento rápido (temple) y recalentar a una temperatura más baja (templado). At each stage, precise control of time and temperature is crucial for achieving the desired Propiedades del acero D2 and microstructure.

Pasos específicos del tratamiento térmico para el acero para herramientas D2

1. Preparación y Precalentamiento

El acero D2 debe desengrasarse antes del tratamiento térmico para evitar la decoloración causada por aceites en la superficie del acero.¹ Colocar el acero D2 en atmósfera neutra controlada, vacío o en un horno de sales neutras y envolverlo en una lámina de acero inoxidable puede prevenir la descarburación durante el tratamiento térmico. Esta preparación es especialmente importante para piezas pequeñas de acero D2.

Tras aplicar la protección superficial, se debe realizar un precalentamiento (sin templar) en el acero D2 antes del tratamiento térmico formal, especialmente cuando se ha eliminado un gran volumen de material (más del 30-501 TP3T del bloque inicial). El objetivo del precalentamiento es reducir el riesgo de deformación y agrietamiento durante el tratamiento térmico posterior.

Los pasos para el precalentamiento son los siguientes: Calentar lenta y uniformemente el acero D2 a 1200–1250 °F (649–677 °C). Mantener a esta temperatura de 1 a 2 horas por cada 25,4 mm de espesor. A continuación, enfriar lentamente a temperatura ambiente en el horno.

Es mejor comenzar a calentar el acero D2 desde un horno frío, ya que esto permite un proceso de calentamiento más lento y uniforme. Si el horno ya se ha calentado a la temperatura de precalentamiento, recomendamos colocar el material D2 sobre él para precalentarlo y así eliminar la contracción por frío y reducir el choque térmico, minimizando así el agrietamiento.

2. Austenización (endurecimiento)

Este es el segundo paso del tratamiento térmico. La austenización transforma la estructura ferrita-perlita en austenita y disuelve gran parte de los carburos. El acero D2 depende de la disolución de diversos carburos de aleación compleja durante la austenización para desarrollar sus propiedades.

The temperature range for this step is 980–1025°C (1796–1877°F), and the soak time is typically 45-60 minutes per inch (1.8-2.4 minutes/mm) of thickness. For items under 1 inch (25.4 mm) thick, a minimum soaking time of 45-60 minutes is recommended. Over-soaking or over-heating can destroy the molecular structure and cause brittleness, while under-soaking leads to insufficient hardness.

3. Enfriamiento

Tras el remojo, el acero se enfría rápidamente a una temperatura inferior a la de transformación, lo que da lugar a una estructura martensítica dura. El temple es el tercer paso.

D2 is an air-hardening tool steel, and air quenching is the preferred method for quenching this type of steel. Air quenching can significantly reduce deformation and dimensional changes. However, for very large cross-sections, air cooling alone may not achieve full hardness; in such cases, oil quenching or agitated salt baths may be considered to ensure proper transformation.

Si se selecciona refrigeración por aire, retire la pieza D2 del horno y deje que se enfríe de forma natural hasta aproximadamente 66 °C (150 °F). Es fundamental mantener la pieza sellada en su sobre de aluminio hasta que desaparezca toda la llama roja visible para evitar el contacto con la atmósfera.

Si es necesario alisar, deberá realizarse a una temperatura superior a 400°F (205°C).

4. Templado

El revenido (o estirado) es un tratamiento térmico de los aceros endurecidos para mejorar la tenacidad y la ductilidad, aliviar las tensiones internas y lograr las propiedades mecánicas deseadas. Transforma la martensita recién templada en martensita revenida. La martensita recién templada es muy dura, pero también frágil, y sin revenido, es muy susceptible al agrietamiento. El revenido también refina la estructura del grano.

El revenido debe realizarse inmediatamente después del temple, tan pronto como las piezas alcancen una temperatura de 52-65 °C (125-150 °F).

Recomendamos un revenido doble para D2, o incluso un revenido triple, para mejorar la resistencia al desgaste y la liberación de tensiones. La temperatura del primer revenido es de 515 °C (960 °F), con un tiempo de remojo de 2 horas por pulgada (25 mm) de sección transversal. El segundo revenido debe esperar hasta que la temperatura baje a temperatura ambiente después del primero. El revenido secundario se realiza a 480 °C (900 °F), con un tiempo de remojo de 2 horas por pulgada (25 mm) de sección transversal.

Aunque un solo revenido a 400 °F (205 °C) puede alcanzar 62 HRC, recomendamos un revenido doble a 900 °F para mejorar la resistencia al desgaste y eliminar la tensión.

Para el acero D2 endurecido, tras un proceso de rectificado, soldadura o electroerosión (EDM) considerable, también recomendamos un revenido para aliviar tensiones. Este se realiza a una temperatura de 14-28 °C (25-50 °F) inferior a la temperatura de revenido anterior. ²

Resumen

In summary, the above is a common heat treatment scheme for D2 steel. There are several details to consider in this process, such as uneven heating, which can cause deformation or cracking. Overheating or over-soaking during austenitizing can lead to excessive grain growth, making the steel brittle. For the results of D2 steel heat treatment, Dureza del acero D2 measurement alone is insufficient to confirm whether the heat treatment is appropriate. Other performance indicators, such as strength, toughness, wear resistance, and microstructural characteristics, better reflect the quality.

1. ASM Internacional. (1991). Manual ASM, Volumen 4: Tratamiento térmico. ASM Internacional. ↩︎
2. Leed, RM (2007). Solucionador de problemas de fabricación de herramientas y matrices. Sociedad de Ingenieros de Manufactura (SME). ↩︎