Guía de tratamiento térmico del acero para herramientas M2

El acero para herramientas M2 se somete típicamente a un tratamiento térmico mediante doble precalentamiento, austenización a 1190–1230 °C, temple en aceite, aire o baño de sales, y doble o triple revenido a unos 538–595 °C. Un proceso común consiste en un primer precalentamiento a 540–650 °C, un segundo precalentamiento a 845–870 °C, una austenización breve de unos 2–5 minutos tras la igualación de la temperatura, temple a unos 66–93 °C y revenido inmediato. Tras un endurecimiento y revenido adecuados, el M2 suele alcanzar unos 60–65 HRC.

El M2 es un acero rápido para herramientas de molibdeno-tungsteno que se utiliza donde se requiere alta dureza, resistencia al desgaste y dureza en caliente. Su rango de tratamiento térmico es estrecho. Un remojo prolongado, el sobrecalentamiento, una protección atmosférica inadecuada y un revenido tardío o insuficiente pueden provocar baja dureza, crecimiento de grano, retención de austenita, agrietamiento, descarburación o inestabilidad dimensional.

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Tabla de temperaturas de tratamiento térmico del acero para herramientas M2

La siguiente tabla presenta los datos principales del tratamiento térmico del acero para herramientas M2. La secuencia detallada del proceso se explica en la sección paso a paso que aparece a continuación.

Paso del proceso	Temperatura / Condición	Control de llaves
Recocido	870–900 °C / 1600–1650 °F	Mantener aproximadamente 1 hora por cada pulgada de espesor. Enfriar lentamente en el horno hasta 650 °C, luego enfriar al aire. La dureza máxima típica después del recocido es de aproximadamente 241 HB.
Alivio del estrés	650–675 °C / 1200–1245 °F	Se utiliza después de procesos de mecanizado intensos. Mantener durante 1-2 horas por cada pulgada de sección transversal y luego enfriar lentamente.
Primer precalentamiento	540–650 °C / 1000–1200 °F	Reduce el choque térmico inicial.
Segundo precalentamiento	845–870 °C / 1555–1600 °F	Ecualiza la herramienta antes de la austenización.
Austenitización	1190–1230 °C / 2175–2245 °F	Rango inferior para la tenacidad; rango superior para la dureza, la resistencia al desgaste y la dureza en rojo.
Tiempo de remojo	Normalmente, entre 2 y 5 minutos después de la ecualización.	Evite dejarlo en remojo durante mucho tiempo.
Enfriamiento	Baño de aceite, aire o sal	Enfriar rápidamente a unos 66–93 °C / 150–200 °F.
Dureza tras el temple	Aproximadamente 64–66 HRC	Temple inmediatamente. No deje M2 en estado de temple.
Tratamiento opcional para temperaturas bajo cero	-100 a -195 °C / -150 a -320 °F	Se utiliza cuando la estabilidad dimensional es fundamental.
Templado	538–595 °C / 1000–1105 °F	Se requiere un doble templado. El triple templado se utiliza a menudo para herramientas exigentes.
dureza final típica	Aproximadamente 60–65 HRC	Depende de la temperatura de austenización, el método de temple, la temperatura de revenido y el tamaño de la sección.

El M2 debe calentarse en un horno de vacío, en una atmósfera neutra controlada o en un baño de sales neutras siempre que sea posible. A las temperaturas de endurecimiento del M2, la descarburación superficial puede dejar una capa exterior blanda, lo que reduce la resistencia al desgaste.

Cómo realizar el tratamiento térmico del acero para herramientas M2 paso a paso

El tratamiento térmico M2 debe controlarse como un proceso integral, no como operaciones separadas de calentamiento y enfriamiento. Cada etapa influye en la siguiente. Un precalentamiento deficiente aumenta el riesgo de agrietamiento. Una austenización incorrecta altera la solubilidad de los carburos y la cantidad de austenita retenida. Un temple inadecuado afecta la dureza y la deformación. Un revenido insuficiente deja la estructura inestable.

Paso 1: Aliviar el estrés antes del endurecimiento

Se recomienda el alivio de tensiones cuando la herramienta M2 ha sido sometida a un mecanizado intensivo antes del endurecimiento. Si se ha eliminado una gran cantidad de material, las tensiones internas de mecanizado pueden provocar movimientos o grietas durante el tratamiento térmico final.

Para aliviar las tensiones internas, caliente la herramienta lentamente a 650–675 °C (1200–1245 °F) y manténgala a esa temperatura durante aproximadamente 1–2 horas por cada pulgada de sección transversal. Tras mantenerla a esa temperatura, enfríela lentamente a temperatura ambiente. Este paso no endurece el acero. Su propósito es reducir las tensiones internas antes del ciclo de endurecimiento a alta temperatura.

En la producción, el mecanizado en bruto debe completarse antes del alivio de tensiones, dejando suficiente margen para el rectificado final después del endurecimiento y el revenido.

Paso 2: Doble precalentamiento para acero para herramientas M2

El M2 no debe someterse directamente al rango de temperatura de austenización. Debido a su alto contenido de aleación y su elevada temperatura de endurecimiento, el calentamiento directo a alta temperatura puede provocar un choque térmico significativo y aumentar el riesgo de agrietamiento.

Etapa de precalentamiento	Temperatura	Propósito
Primero precalentar	540–650 °C / 1000–1200 °F	Reduce el choque térmico inicial y comienza un calentamiento uniforme.
Segundo precalentamiento	845–870 °C / 1555–1600 °F	Ecualiza la herramienta antes de calentarla rápidamente hasta el rango de austenización.

El objetivo del precalentamiento es igualar la temperatura, no mantenerla a temperatura constante durante mucho tiempo. Una vez que la herramienta alcanza una temperatura uniforme, debe pasar a la etapa de austenización sin demoras innecesarias. Mantener la temperatura durante un tiempo excesivo durante el calentamiento es innecesario y puede aumentar el riesgo de descarburación si la atmósfera no está bien protegida.

Algunas referencias también indican un rango general de precalentamiento M2 de 730–845 °C, o un ciclo elevado de dos etapas a 843 °C y 1010 °C. Para una guía técnica clara, la secuencia de 540–650 °C más 845–870 °C es más fácil de seguir y explica directamente el proceso de calentamiento por etapas previo al endurecimiento.

Paso 3: Temperatura de austenización y tiempo de remojo

El M2 se austeniza normalmente a 1190–1230 °C (2175–2245 °F). Esta es la etapa más crítica del ciclo de tratamiento térmico. La temperatura debe ser lo suficientemente alta como para disolver una cantidad suficiente de carburos de aleación, pero no tan alta ni durante tanto tiempo como para provocar el crecimiento del grano, un exceso de austenita retenida o daños por sobrecalentamiento.

Objetivo austenizante	Temperatura	Lógica de la aplicación
Prioridad a la resistencia	1175–1190 °C / 2150–2175 °F	Se utiliza cuando la tenacidad y la resistencia al agrietamiento son más importantes que la dureza máxima.
Gama de endurecimiento estándar M2	1190–1230 °C / 2175–2245 °F	Gama general para herramientas de corte M2 y herramientas resistentes al desgaste.
Máxima dureza y resistencia al desgaste.	Alrededor de 1230 °C / 2245 °F	Se utiliza cuando se requiere alta dureza, resistencia al desgaste y dureza al rojo vivo.
Ajuste del baño de sal	Aproximadamente 14 °C / 25 °F más bajo	Se utiliza durante el proceso de endurecimiento mediante baño de sal.
Ajuste M2 de alto contenido de carbono	Aproximadamente 14 °C / 25 °F más bajo	Ayuda a reducir el riesgo de sobrecalentamiento y retención de austenita.

El tiempo de permanencia a la temperatura de austenización debe ser breve. Una vez que la herramienta alcanza dicha temperatura, el M2 generalmente se mantiene solo entre 2 y 5 minutos. Las secciones muy grandes pueden requerir entre 5 y 6 minutos, pero el M2 no debe mantenerse a esa temperatura como los aceros de baja aleación.

El sobrecalentamiento es una de las causas más comunes de fallos en el tratamiento térmico M2. Un tiempo excesivo a alta temperatura disuelve demasiado carbono y aleación en la austenita, aumenta la austenita retenida, engrosa la estructura granular y reduce la tenacidad. El sobrecalentamiento provoca el problema opuesto: disolución insuficiente de carburos, menor dureza y endurecimiento secundario más débil durante el revenido.

Para M2, el objetivo no es maximizar el tiempo de horneado, sino lograr una solución de carburo controlada dentro de un estrecho rango de temperatura y tiempo.

Paso 4: Métodos de enfriamiento: Aceite, aire y baño de sal

Tras la austenización, el M2 puede templarse en aceite, aire o un baño de sales calientes. El método más adecuado depende del tamaño de la herramienta, la dureza deseada, la tolerancia a la deformación y el equipo de tratamiento térmico disponible.

Método de enfriamiento	Mejor uso	Limitación principal
enfriamiento con aceite	Respuesta de mayor dureza	Mayor riesgo de deformación y agrietamiento que con la refrigeración por aire.
Enfriamiento por aire	Mayor estabilidad dimensional	La dureza puede ser menor en secciones más grandes o de enfriamiento más lento.
Baño de sal caliente para refrescarse	Buena igualación de la temperatura y reducción del choque térmico.	Requiere equipos adecuados para baños de sal y un control estricto.

El temple en aceite se suele elegir cuando se requiere la máxima dureza. La herramienta se enfría desde la temperatura de austenización hasta aproximadamente 66–93 °C (150–200 °F).

El enfriamiento al aire es más suave y puede reducir el riesgo de deformación. Es más adecuado para secciones o herramientas pequeñas donde la estabilidad dimensional es más importante que una respuesta de enfriamiento agresiva.

El temple en baño de sales calientes permite un mejor control de la uniformidad de la temperatura. La herramienta se mantiene en el baño de sales el tiempo suficiente para que la sección alcance la temperatura deseada, y luego se enfría aún más antes del revenido. Este método, si se controla adecuadamente, puede reducir el choque térmico y la deformación.

La regla más importante es la misma para los tres métodos: templar inmediatamente después de que la herramienta se enfríe a unos 66–93 °C. El M2 no debe dejarse completamente frío en estado templado durante un período prolongado. En esta etapa, la estructura contiene martensita sometida a altas tensiones y austenita retenida, por lo que un revenido prolongado aumenta el riesgo de agrietamiento e inestabilidad dimensional.

Paso 5: Tratamiento opcional a temperaturas bajo cero

El tratamiento a temperaturas bajo cero es opcional. Se utiliza principalmente cuando la estabilidad dimensional es fundamental, especialmente para herramientas complejas, componentes de precisión o piezas en las que se debe reducir aún más la austenita retenida.

Un rango típico de temperaturas bajo cero es de -100 a -195 °C (-150 a -320 °F). Una vez que la pieza alcanza la temperatura ambiente, el revenido debe comenzar de inmediato. Para formas complejas, se puede aplicar un breve revenido a baja temperatura para aliviar tensiones antes de la congelación, con el fin de reducir el riesgo de agrietamiento.

El tratamiento a temperaturas bajo cero no debe sustituir la austenización, el temple y el revenido múltiples adecuados. Se trata únicamente de un paso de estabilización adicional cuando el diseño de la herramienta y las condiciones de servicio lo requieren.

Paso 6: Templado doble o triple

El revenido debe comenzar inmediatamente después del temple, o inmediatamente después de que la pieza vuelva a temperatura ambiente si se utiliza un ciclo bajo cero. El proceso M2 se basa en el endurecimiento secundario, por lo que el revenido no solo sirve para aliviar tensiones. También controla la transformación de la austenita retenida, la precipitación de carburos, la dureza final y la tenacidad.

El rango de revenido habitual para el acero M2 es de 538–595 °C (1000–1105 °F). El doble revenido es el requisito mínimo práctico. El triple revenido se utiliza con frecuencia para herramientas de corte, herramientas de precisión y condiciones de servicio exigentes.

Tras cada ciclo de revenido, es necesario enfriar la muestra a temperatura ambiente antes de iniciar el siguiente. Esta etapa de enfriamiento es importante porque la austenita retenida puede transformarse en martensita recién formada durante el proceso. El siguiente revenido alivia las tensiones en dicha martensita.

Una regla sencilla es: no utilice un solo revenido para M2 cuando se requiera un rendimiento estable. Un solo ciclo de revenido no suele ser suficiente para estabilizar la estructura.

Tabla de temperatura y dureza de revenido M2

El M2 presenta una fuerte respuesta de endurecimiento secundario. Su dureza no disminuye simplemente al aumentar la temperatura de revenido. En el rango de revenido alto, se precipitan finos carburos de aleación, y la dureza puede volver a aumentar.

El siguiente gráfico muestra la dureza típica después del doble revenido cuando el M2 se austeniza a unos 1230 °C / 2250 °F.

Temperatura de revenido	Dureza templada en aceite	Dureza templada al aire
Como se apagó	64,0–66,0 HRC	64,0–66,0 HRC
400 °F / 204 °C	63,0 HRC	63,0 HRC
500 °F / 260 °C	62,5 HRC	62,5 HRC
600 °F / 316 °C	62,5 HRC	62,5 HRC
700 °F / 371 °C	62,5 HRC	62,5 HRC
800 °F / 427 °C	63,5 HRC	63,5 HRC
900 °F / 482 °C	64,0 HRC	64,0 HRC
1000 °F / 540 °C	64,5–65,5 HRC	62,0 HRC
1025 °F / 550 °C	65,0 HRC	63,0 HRC
1050 °F / 565 °C	63,5–65,5 HRC	64,0 HRC
1100 °F / 595 °C	61,5–64,0 HRC	63,0 HRC
1150 °F / 620 °C	60,0–62,0 HRC	60,0 HRC
1200 °F / 650 °C	53,0–53,5 HRC	53,0 HRC

Para muchas aplicaciones de corte y mecanizado de M2, es común el revenido a temperaturas cercanas a los 540-565 °C, ya que se encuentra dentro del rango de endurecimiento secundario. Este rango ayuda a equilibrar la dureza, el rendimiento de corte, la tenacidad y la estabilidad.

El M2 no debe someterse a un revenido insuficiente. Una temperatura de revenido baja o ciclos de revenido insuficientes pueden generar altas tensiones internas y austenita retenida inestable. El doble revenido es el requisito práctico mínimo, y el triple revenido se suele utilizar para herramientas más exigentes.

Efecto de la temperatura de austenización sobre la dureza templada M2

La temperatura de austenización afecta la dureza final. Las temperaturas de endurecimiento más elevadas disuelven más carbono y elementos de aleación, lo que refuerza el endurecimiento secundario durante el revenido. Sin embargo, también aumentan el riesgo de retención de austenita y sobrecalentamiento.

Temperatura de revenido	Endurecido a 1180 °C	Endurecido a 1200 °C	Endurecido a 1220 °C	Endurecido a 1240 °C
Como se apagó	66,0 HRC	64,0 HRC	65,0 HRC	64,0 HRC
200°C	63,0 HRC	61,5 HRC	62,5 HRC	61,5 HRC
300°C	62,7 HRC	61,5 HRC	62,5 HRC	61,5 HRC
400°C	63,0 HRC	62,0 HRC	62,5 HRC	62,0 HRC
500°C	63,5 HRC	64,0 HRC	64,5 HRC	64,5 HRC
525°C	64,5 HRC	65,0 HRC	65,5 HRC	66,0 HRC
550°C	64,5 HRC	65,5 HRC	66,0 HRC	66,5 HRC
575°C	64,0 HRC	63,5 HRC	64,5 HRC	66,0 HRC
600°C	62,0 HRC	62,5 HRC	62,5 HRC	63,0 HRC

Esta tabla muestra por qué el M2 no debe someterse a tratamiento térmico únicamente para alcanzar el valor de dureza más alto. Una temperatura de endurecimiento más elevada puede producir un endurecimiento secundario mayor, pero el margen de procesamiento seguro se reduce. En producción, el objetivo ideal es lograr una dureza estable con una tenacidad aceptable, una austenita retenida controlada y una vida útil fiable de la herramienta.

Problemas de tratamiento térmico M2

La mayoría de los fallos en el tratamiento térmico del M2 se deben a cinco factores: austenización incorrecta, remojo excesivo, protección atmosférica deficiente, temple inadecuado y revenido insuficiente.

Problema	Causa principal	Resultado
Baja dureza	Calentamiento insuficiente, solución de carburo insuficiente, temple deficiente o exceso de austenita retenida.	La herramienta no alcanza la dureza de trabajo requerida.
Engrosamiento del grano	Sobrecalentamiento o remojo excesivo	Menor tenacidad y mayor riesgo de agrietamiento.
Austenita retenida en exceso	Temperatura de austenización elevada, tiempo de remojo prolongado o revenido insuficiente.	Cambio dimensional y dureza inestable.
Apaga el agrietamiento	choque térmico, estrés severo por temple o revenido retardado	Agrietamiento durante o después del endurecimiento.
Descarburación	Calefacción sin protección atmosférica	Superficie blanda y poca resistencia al desgaste.
Templado insuficiente	Temperatura de revenido baja o muy pocos ciclos de revenido.	Fragilidad y estructura inestable.

El sobrecalentamiento y el tiempo de remojo excesivo son graves, ya que el M2 se procesa cerca de su límite de alta temperatura. Una temperatura o un tiempo excesivos pueden aumentar el tamaño del grano, incrementar la austenita retenida, reducir la tenacidad y disminuir la fiabilidad práctica de la herramienta.

El calentamiento insuficiente impide que se disuelvan suficientes carburos de aleación. El resultado es una menor dureza tras el temple y un endurecimiento secundario más débil durante el revenido.

En el acero M2 se espera la presencia de austenita retenida, pero un exceso de esta puede causar problemas. Posteriormente, durante el servicio, puede transformarse, lo que conlleva la formación de martensita nueva, crecimiento dimensional, tensiones internas y un mayor riesgo de agrietamiento.

La descarburación es otra causa importante de fallos. Si el M2 se calienta sin vacío, atmósfera neutra o protección mediante baño de sales, la superficie puede perder carbono y permanecer blanda tras el endurecimiento.

Los errores de revenido son especialmente costosos. El M2 requiere múltiples ciclos de revenido, ya que la transformación de la austenita retenida y el revenido de la martensita recién formada no pueden completarse adecuadamente en un solo ciclo. Para un rendimiento estable, la herramienta debe enfriarse a temperatura ambiente entre revenidos.

Nota: Aobo Steel suministra acero rápido para herramientas M2 / DIN 1.3343 / JIS SKH51 en estado recocido. No ofrecemos servicios de tratamiento térmico final, endurecimiento ni revenido. Este artículo se ha elaborado como apoyo técnico para nuestros clientes y tiene como objetivo ayudarles a comprender mejor los principios del tratamiento térmico del acero M2 antes de realizar su propio procesamiento.

Los resultados reales del tratamiento térmico pueden variar según el control del horno, el tamaño de la sección, el diseño de la herramienta, el método de temple y el control de procesos de la instalación de tratamiento térmico. Para el suministro de acero para herramientas M2, tamaños disponibles, requisitos de inspección, MTC y detalles de pedidos de exportación, póngase en contacto con nosotros. [email protected].

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