Acero para herramientas O1 | 1.2510 | SKS3

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El acero para herramientas O1 es un acero para herramientas de baja aleación trabajado en frío. Presenta cierto grado de templabilidad y resistencia al desgaste, con mínima deformación por temple. La distribución del carburo es uniforme y las partículas son finas. Los fabricantes suelen utilizar el acero para herramientas O1 para la fabricación de matrices de punzonado en frío con secciones transversales pequeñas, formas complejas y diversos calibres y herramientas de medición. Los grados equivalentes de O1 son DIN 1.2510 (Alemania), JIS SKS3 (Japón) y GB 9CrWMn (Porcelana).

1. Aplicaciones

• Matrices y punzones: Matrices de corte, Matrices de acuñación, Matrices de embutición, Matrices de conformación, Estampación general (punzones y matrices para tiradas cortas/moderadas), Matrices de laminado de roscas, Matrices de recorte en frío
• Herramientas de corte y mecanizado: Brocas para herramientas de taller generales (opción económica), hojas de corte (especialmente las más pequeñas), machos de roscar, escariadores, fresas madre, sierras de corte, cortadores circulares, taladros
• Moldes y piezas de precisión: Componentes de moldes de plástico (cavidades insertadas, cubos maestros), calibres, herramientas maestras
• Herramientas generales y piezas de desgaste: Levas, bujes, guías, cojinetes deslizantes lisos, seguidores de leva, herramientas de bruñido, herramientas de moleteado, rodillos de alimentación, herramientas de perfilado (carreras moderadas)

2. Composición del acero O1¹

Composición de los grados equivalentes del acero para herramientas O1

3. Propiedades

• Dureza: Dureza del acero O1 es 57-64 Rockwell C (HRC) Mediante temple en aceite. A medida que aumenta la temperatura de revenido, la dureza disminuye. Por ejemplo, tras el revenido a 482 °C (900 °F), la dureza puede reducirse a 47 HRC. 
• Resistencia (tracción y fluencia): El acero para herramientas O1 exhibe una resistencia a la tracción de 846 MPa y un límite elástico compensado de 0,2% de 829 MPa, con un límite elástico general de 758 MPaPara una composición O1 específica, la resistencia a la tracción puede ser de hasta 1725 MPa (250 ksi) cuando se templa a 800 °F (425 °C), disminuyendo con temperaturas de templado más altas.
• Ductilidad y tenacidad: El acero O1 presenta una notable estrangulación antes de la fractura, con una reducción sustancial del área en el punto de fractura de casi 20%. Su superficie de fractura suele presentar un modo de copa-cono. Si bien generalmente presenta una tenacidad media, muestra una resistencia al impacto superior a la de otros aceros de tipo O dentro del rango común de dureza de trabajo de 57 a 64 HRC. La ductilidad suele mejorar al aumentar la temperatura de revenido.
• Módulo de elasticidad: 211 GPa.
• Estabilidad dimensional: GRAMObueno Estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico. Al enfriarse el aceite desde la temperatura de endurecimiento correcta, este suele expandirse aproximadamente 0,0015 pulgadas por pulgada (0,0015 mm/mm). Sin embargo, factores como la geometría de la pieza y la distorsión (flexión, arqueamiento o torsión) pueden influir en los cambios dimensionales finales.
• Maquinabilidad: Muy bien Maquinabilidad. Si la maquinabilidad del acero con contenido de carbono 1% se establece en 100, la maquinabilidad del acero O1 es de 90.

4. O1 Tratamiento térmico

El tratamiento térmico El acero O1 generalmente implica cuatro pasos principales: precalentamiento, austenitización (endurecimiento), temple y revenido.

4.1 Precalentamiento

El precalentamiento es un paso esencial para prácticamente todos los aceros para herramientas, incluido el O1. Metalúrgicamente, no contribuye directamente a la reacción de endurecimiento, pero cumple varias funciones cruciales:

1. Reduce el choque térmico: Colocar una herramienta fría en un horno caliente puede causar un choque térmico, lo que provoca una distorsión o agrietamiento excesivo. El precalentamiento minimiza este riesgo.
2. Alivia el estrés: ayuda a aliviar parte del estrés desarrollado durante los procesos de mecanizado o conformado.
3. Aumenta la productividad del equipo: al llevar la herramienta a una temperatura uniforme antes del horno de alta temperatura, disminuye el tiempo requerido en el horno de austenización.
4. Reduce la degradación de la superficie: si el horno de alta temperatura no es neutral, el precalentamiento reduce la carburación y la descarburación.

La temperatura de precalentamiento es 1200 °F (650 °C)El acero debe mantenerse a esta temperatura durante 10 a 15 minutos, o hasta que se caliente uniformemente en toda su sección transversal. Por favor NO No remoje el acero para herramientas demasiado tiempo a esta temperatura, ya que puede alterar su estructura molecular. Según nuestra experiencia, si coloca la pieza en un horno precalentado (hasta 650 °C), primero colóquela en la parte superior del horno para... eliminar cualquier escalofrío, lo que ayuda a reducir el choque térmico y disminuir el riesgo de agrietamiento.

4.2 Austenitización (endurecimiento)

Tras el precalentamiento, ajuste la temperatura del horno a la temperatura de austenización, que es de 1500 °F (815 °C). Debemos calentar el material hasta que alcance esta temperatura, lo cual se puede confirmar observando su color en el horno. Una vez que la temperatura se estabilice, comience a calcular el tiempo de remojo. El remojo debe ser de 5 minutos adicionales por cada pulgada de la sección transversal más pequeña. Si bien el acero O1 puede dañarse por un remojo excesivo, su tolerancia suele ser mayor en comparación con los aceros de alta aleación.

4.3 Enfriamiento²

El acero O1 se clasifica como acero tipo O porque utiliza aceite como medio de temple. El aceite como medio de temple es más lento que el agua, pero más seguro, reduciendo la tensión interna y la tendencia al agrietamiento y la deformación. Tras el temple, debe enfriarse a una temperatura de 52 a 65 °C (125 a 150 °F). Una vez alcanzado este rango de temperatura, se debe realizar el revenido inmediatamente.

4.4 Templado

Tras el temple, el acero se encuentra en un estado de alta tensión y es susceptible al agrietamiento. El revenido sirve para:

1. Alivio de tensiones internas: Reduce las tensiones internas creadas durante el endurecimiento, que pueden causar fragilidad.
2. Aumenta la tenacidad: el templado aumenta significativamente la tenacidad del acero.
3. Transformación de austenita retenida: transforma la austenita retenida del paso de temple en martensita fresca.

Este acero suele requerir solo un proceso de revenido, pero en algunos casos pueden ser necesarios dos. Estos procesos permiten refinar la estructura del grano para mejorar la tenacidad, lo que lo hace adecuado para piezas con detalles complejos o que requieren alta resistencia.

La temperatura de revenido único es de 350 °F (175 °C), con un tiempo de remojo de 2 horas por pulgada (25 mm) de sección transversal.

Si se realiza un segundo templado, la temperatura debe ser ligeramente más baja, normalmente 325 °F (160 °C), y se debe dejar que la pieza se enfríe a temperatura ambiente entre los dos procesos de templado.

La dureza del acero para herramientas O1, recién templado, es de 64-65 HRC. Tras el revenido a 177 °C (350 °F), es de 62-63 HRC, y a 204 °C (400 °F), es de 62 HRC.

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5. Compare el acero O1 con otros aceros.

5.1 Acero para herramientas A2 vs. O1

Ofrecemos una comparación directa de las propiedades y características clave de los aceros para herramientas de trabajo en frío O1 y A2. Para más información sobre este tema, consulte Acero para herramientas A2 vs. O1

5.2 Acero O1 vs. acero O2

Para obtener información detallada sobre este tema, consulte Acero O1 vs. acero O2

5.3 Acero para herramientas O1 vs. D2

Para obtener información detallada sobre este tema, consulte Acero para herramientas O1 vs. D2

O1 es un acero más mecanizable y más tenaz con propiedades de tracción generalmente más altas, pero D2 ofrece una resistencia al desgaste y una estabilidad dimensional significativamente mejores después del tratamiento térmico debido a su naturaleza de endurecimiento al aire y un mayor contenido de aleación, especialmente carburos de cromo.

Acero para herramientas 5.4 O1 vs. 1095

Si bien tanto el acero para herramientas O1 como el acero 1095 son aceros con alto contenido de carbono capaces de lograr una alta dureza, el O1 es un acero para herramientas más aleado diseñado para el temple en aceite, que ofrece un endurecimiento más profundo, una mejor estabilidad dimensional y una resistencia al desgaste ligeramente mejor. El 1095, al ser un acero al carbono simple, depende del temple en agua para obtener la máxima dureza, lo que conduce a un endurecimiento superficial y a un mayor riesgo de distorsión y agrietamiento; sin embargo, ofrece una excelente maquinabilidad.

6. Limitación del acero para herramientas O1

• Baja resistencia al ablandamiento a temperaturas elevadasEl acero para herramientas O1 se clasifica como acero para trabajo en frío, lo que significa que sus aplicaciones se limitan a bajas temperaturas, generalmente a temperatura ambiente. Presenta baja resistencia al ablandamiento al exponerse a temperaturas elevadas. Si se utiliza en aplicaciones de trabajo en caliente, es propenso al recocido o al agrietamiento debido a la carga de choque térmico.
• Contenido limitado de carburo para resistencia al desgasteEl O1 es un acero para herramientas de baja aleación con bajo contenido de aleación y prácticamente sin carburos en su microestructura. A diferencia de los aceros con alto contenido de carbono y cromo (calidades D), que se basan en carburos gruesos para una resistencia al desgaste superior, la resistencia al desgaste del O1 depende principalmente de su dureza, derivada de su matriz martensítica con alto contenido de carbono. Esto lo hace menos adecuado para aplicaciones que requieren una resistencia al desgaste abrasivo extremadamente alta en comparación con aceros como el D2 o el D3.
• Susceptibilidad al agrietamiento durante el templeEl acero O1 es susceptible al agrietamiento por choque térmico durante el temple en aceite, especialmente en piezas con esquinas afiladas o diseños intrincados, como aquellas con agujeros cerca del borde. Si bien el temple en aceite se considera más seguro y produce menos distorsión que el temple en agua, el calentamiento rápido a temperaturas de forja también hace que los aceros O1 sean algo sensibles al agrietamiento.
• DescarburaciónEl acero para herramientas O1 es propenso a la descarburación durante el tratamiento térmico. Para evitarlo, debe recocerse o templarse en atmósfera neutra controlada, al vacío o en un horno de sales neutras. Si bien generalmente se considera muy resistente a la descarburación en comparación con otros tipos de acero, es necesario tomar precauciones.
• Limitaciones de templabilidad y tamaño de secciónSi bien O1 tiene suficiente templabilidad para que secciones pequeñas a moderadas alcancen la dureza total cuando se enfrían en aceite, su templabilidad puede no ser suficiente para herramientas y matrices muy grandes.
• Cambios dimensionales durante el tratamiento térmicoCuando el acero O1 se enfría en aceite a la temperatura de temple correcta, sus dimensiones pueden expandirse aproximadamente 0,0015 pulgadas/pulgada (0,0015 mm/mm).
• Problemas de austenita retenidaEl sobrecalentamiento durante la austenización puede provocar una mayor cantidad de austenita retenida en las piezas O1 templadas, lo que puede comprometer la estabilidad dimensional y contribuir al agrietamiento.

7. Tratamiento de superficies

• Boruración (Boronización)Tras el temple, el acero O1 se somete a un tratamiento de borización a una temperatura de 850-950 °C. Este proceso forma una capa extremadamente dura y resistente al desgaste de boruros de hierro (FeB y Fe₂B), con una dureza de entre 1450 y 5000 HV. El acero O1 boronizado presenta una resistencia al desgaste tres veces superior a la del acero sin tratar.
• Recubrimientos por deposición física de vapor (PVD)El proceso de PVD para acero O1 se realiza a temperaturas relativamente bajas (200–500 °C) para minimizar los efectos del revenido en el núcleo. Se depositan finas películas de materiales duros como nitruro de titanio (TiN) o carburo de titanio (TiC) sobre la superficie del acero para herramientas O1. Los recubrimientos de PVD presentan una dureza extremadamente alta (2000 HV para TiN y 3500 HV para TiC) e inercia química, lo que reduce el desgaste por picaduras y previene la adhesión de viruta a la herramienta.
• Cromado duroEste es un proceso de galvanoplastia comúnmente utilizado para acero para herramientas. El acero O1 puede galvanizarse con una capa de cromo de hasta 25 µm de espesor.
• NitruraciónUn proceso de difusión termoquímica que introduce nitrógeno en la superficie de la herramienta, creando una capa dura (de 0,013 a 0,05 mm de espesor). Se aplica típicamente después del rectificado final a temperaturas entre 400 °C y 550 °C.

8. Suministro de formas y dimensiones

El acero para herramientas O1 que suministramos está disponible en diversas formas, incluyendo barras redondas, chapas, losas, barras planas, barras cuadradas y bloques. Las dimensiones de las barras planas varían de: ancho 20–600 mm × espesor 20–400 mm × longitud 1000–5500 mm. Las dimensiones de las barras redondas varían de 20–400 mm de diámetro × longitud 1000–5500 mm. Las dimensiones de los bloques se obtienen cortando la barra plana.

Para tamaños más pequeños, como barras redondas con un diámetro inferior a 70 mm, utilizamos el proceso de laminado en caliente. Para tamaños superiores a 70 mm, ofrecemos productos forjados.

Pruebas UT: septiembre de 1921-84 D/d, E/e. 

Tratamiento de superficie: acabados superficiales originales negros, pelados, mecanizados/torneados, pulidos, rectificados o fresados.

Estado del inventario: No mantenemos existencias de acero para herramientas O1. Organizamos la producción según los pedidos de los clientes.

Plazo de entrega: Los materiales para hornos de arco eléctrico (EAF) tardan entre 30 y 45 días. Los materiales ESR tardan aproximadamente 60 días.

1. Davis, JR (Ed.). (1998). Manual de metales, edición de escritorio (2.ª ed., pág. 815). ASM International. ↩︎
2. Bryson, WE (2007). Tratamiento térmico, selección y aplicación de aceros para herramientas (pág. 91). Publicaciones Hanser. ↩︎

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