El tratamiento térmico de Acero M2 Desempeña un papel fundamental en su excelente rendimiento como herramienta de corte. El tratamiento térmico del M2 implica la transformación de la microestructura completamente recocida (compuesta principalmente por ferrita y carburos de aleación) en una microestructura martensítica templada y revenida que contiene carburos, logrando así las propiedades deseadas de la herramienta de corte. Este proceso suele constar de cuatro etapas principales: precalentamiento, austenización, temple, y templado.
1. Precalentamiento
El precalentamiento es un paso esencial en prácticamente todos los aceros para herramientas. Su propósito es preacondicionar las moléculas de la pieza, lo que permite una transformación más uniforme y tolerada durante el calentamiento posterior y reduce significativamente el riesgo de choque térmico y agrietamiento. Si bien el precalentamiento no endurece directamente el acero, es un paso preparatorio vital en el proceso de tratamiento térmico del acero para herramientas M2.
El acero M2 se precalienta típicamente en dos etapas: la primera, con una temperatura de precalentamiento de entre 650 y 760 °C (1200 y 1400 °F), y la segunda, de entre 815 y 900 °C (1500 y 1650 °F).
El tiempo de aislamiento es de 10 a 12 minutos, para que toda la sección transversal del material M2 alcance una temperatura uniforme.
2. Austenización (endurecimiento)
La austenización es el segundo paso y es una reacción que depende del tiempo y la temperatura. El rango de austenización para el acero M2 suele ser de 1150 a 1290 °C (2100 a 2350 °F). Para obtener la máxima tenacidad y la mínima distorsión, caliente rápidamente a 1177 °C (2150 °F); para obtener la máxima Dureza del acero M2 y resistencia al desgaste, calor hasta 1232°C (2250°F).
El tiempo de aislamiento es muy corto. Un ejemplo de pruebas con bloques M2 de 25 mm x 25 mm x 25 mm mostró un tiempo óptimo de remojo de 4,5 minutos, con una ligera sobrecocción a los 6 minutos. Para una sección transversal de 150 mm (6") de espesor, un máximo típico es de 5 a 6 minutos.
3. Enfriamiento
Después de la austenización, es necesario el temple para transformar la austenita en martensita, la estructura de matriz dura deseada en el acero para herramientas M2.
El M2 se puede templar eficazmente en aceite, aire o un baño de sales neutras. El enfriamiento por aire es el método menos drástico y puede ser suficiente para que las secciones M2 más pequeñas o delgadas alcancen la condición martensítica. El enfriamiento por aceite suele ir seguido de un enfriamiento por aire a temperatura cercana a la ambiente.
Cuando la temperatura M2 desciende a 65 °C (150 °F), el siguiente paso del revenido debe realizarse inmediatamente para evitar la estabilización de la austenita residual y prevenir el agrietamiento. Debido a su alto contenido de aleación, el acero M2 y otros aceros rápidos pueden contener cantidades significativas de austenita retenida después del temple. Esta austenita retenida es inestable y puede transformarse espontáneamente en martensita sin revenido y frágil a temperatura ambiente, lo que provoca inestabilidad dimensional y una menor tenacidad.
4. Templado
El revenido es el último paso crítico. Sirve para aliviar la tensión, aumentar su tenacidad y desarrollar dureza secundaria. El acero M2 debe someterse al menos a dos revenidos, y tres revenidos mejorarán aún más su rendimiento. Este proceso multietapa es crucial para optimizar la transformación de la austenita retenida en martensita fresca y para revender esta martensita recién formada. Un solo revenido de la misma duración es menos beneficioso.
La temperatura para el primer revenido de M2 es de 565 °C (1050 °F). La temperatura para el segundo revenido es de 550 °C (1025 °F). Después de cada revenido, espere a que M2 alcance la temperatura ambiente antes de realizar el siguiente.
Curva de revenido para acero para herramientas de alta velocidad M2. Para optimizar la transformación de la austenita retenida en martensita fresca durante la secuencia de revenido, se prefiere el lado alto (derecho) de la curva de pico de dureza secundaria y se debe evitar el lado bajo (izquierdo).1
Temperaturas de revenido y dureza alcanzada. Basado en el uso de una temperatura de austenización de 2250 °F (1230 °C)2
| Temperatura de revenido | Dureza Rockwell templada en aceite Rc | Dureza Rockwell templada al aire Rc |
| 300°F 150℃ | 66 | 66.5 |
| 400 °F 205 °C | 65 | 65 |
| 500 °F 260 °C | 64 | 63.5 |
| 600 °F 315 °C | 63 | 62.5 |
| 700 °F 370 ℃ | 62.5 | 62.5 |
| 800 °F 425 °C | 63 | 62.5 |
| 900 °F 480 °C | 65 | 63.5 |
| 1000 °F 540 °C | 66 | 63.5 |
| 1050 °F 565 ℃ | 66 | 63.5 |
| 1100 °F 595 °C | 64.5 | 61.5 |
| 1150 °F 620 ℃ | 62 | 60 |
| 1200 °F 650 ℃ | 53.5 | 53 |
5. Microestructura y propiedades del acero para herramientas M2 tratado térmicamente
- Microestructura recién templadaTras la austenización y el temple, el acero se encuentra en un estado altamente estresado y susceptible al agrietamiento. Está compuesto principalmente de martensita y austenita retenida, junto con carburos de aleación no disueltos. Inicialmente, la martensita se encuentra altamente estresada debido a la expansión volumétrica durante la transformación a partir de austenita.
- Microestructura endurecida y revenidaLa microestructura final consiste en martensita revenida que contiene diversas dispersiones de hierro y carburos de aleación. Esta estructura de grano refinado, con carburos de endurecimiento secundario bien dispersos y duros, contribuye a la combinación de dureza, tenacidad y excelente resistencia al desgaste del M2.
- Dureza:M2 normalmente alcanza una dureza de 60-65 HRC, con ciclos de revenido específicos que producen una dureza alta (por ejemplo, 65,5 HRC después del revenido a 538 °C/1000 °F).
- Dureza:El revenido aumenta significativamente la tenacidad del acero.
- Resistencia al desgaste:La presencia de carburos de aleación específicos (por ejemplo, tipos M6C, M23C6, MC) formados durante el endurecimiento secundario contribuye significativamente a su resistencia al desgaste.
- ASM Internacional. (1989). Manual de ASM, Volumen 16: Mecanizado (pág. 122). ASM Internacional. ↩︎
- Bryson, WE (2018). Tratamiento térmico, selección y aplicación de aceros para herramientas (pág. 82). Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG. ↩︎
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