guía de tratamiento térmico del acero para herramientas

Guía de tratamiento térmico del acero para herramientas O1

acero para herramientas O1 generalmente se somete a tratamiento térmico by preheating to about 1200°F / 650°C, austenitizing at 1450-1500°F / 788-816°C, quenching in warm agitated oil, and tempering according to the required final hardness.

Después de un temple y revenido adecuados, el O1 alcanza comúnmente alrededor de 57-63 HRC. La dureza después del temple suele ser de aproximadamente 64-65 HRC, pero esta condición es demasiado frágil para el servicio y debe revenirse con prontitud.

Debido a que el O1 es un oil-hardening acero para herramientas de trabajo en frío, los riesgos más importantes del tratamiento térmico son el agrietamiento por temple, la distorsión, la descarburación, los puntos blandos y el revenido tardío. Estos problemas generalmente son causados por un control deficiente de la temperatura, una geometría de herramienta inadecuada, una agitación insuficiente del aceite, un remojo excesivo o por dejar la pieza sin revenir después del temple.

Esta guía proporciona una tabla práctica de tratamiento térmico del O1 que cubre alivio de tensiones, recocido, precalentamiento, austenización, temple en aceite, temperaturas de revenido, dureza esperada, cambio dimensional y fallas comunes del tratamiento térmico.

Tabla de temperaturas de tratamiento térmico del acero para herramientas O1

Proceso de tratamiento térmicoTemperatura °FTemperatura °CInstrucción práctica
Alivia el estrés1200-1250°F649-677°CRemojar 1-2 horas por pulgada de espesor. Enfriar lentamente. Se usa después de un mecanizado intenso y antes del temple.
Recocido1350-1450°F730-788°CRemojar completamente. Enfriar lentamente en horno hasta aproximadamente 900-1000 °F / 482-540 °C, luego enfriar al aire.
PrecalentamientoAproximadamente 1200 °FAproximadamente 650 °CMantener 10-15 minutos o hasta que esté uniformemente calentado. No remojar en exceso.
Austenización / temple1450-1500°F788-816°CCalentar desde el precalentamiento hasta la temperatura de temple. Evitar el sobrecalentamiento y el tiempo de remojo excesivo.
enfriamiento con aceiteRetirar a 125-200 °F52-93°CTemplar en aceite tibio con agitación. Revenir inmediatamente después del temple.
Templado300-600 °F normalmente149-316 °C normalmenteMantener aproximadamente 2 horas por pulgada de espesor de sección. Seleccionar la temperatura según la dureza final.

Para la mayoría de las herramientas de trabajo en frío, el O1 comúnmente se reviene entre 300 °F y 500 °F (149-260 °C). Este rango mantiene una alta dureza mientras reduce la fragilidad causada por el temple.

Cómo tratar térmicamente el acero para herramientas O1

El tratamiento térmico del O1 normalmente incluye precalentamiento, austenización, temple en aceite y revenido. El alivio de tensiones se agrega cuando la pieza ha sido mecanizada intensamente. El recocido se usa para ablandar el O1 templado para retrabajo.

1. Alivio de tensiones antes del temple

El alivio de tensiones se recomienda después de un mecanizado intenso, desbaste de material o rectificado desigual. Estos procesos pueden dejar tensiones internas en la herramienta. Si la pieza se templa sin alivio de tensiones, las tensiones residuales pueden combinarse con las tensiones de temple, causando deformación o agrietamiento.

Calentar el O1 sin templar lentamente a 1200-1250 °F (649-677 °C), remojar 1-2 horas por pulgada de espesor, luego enfriar lentamente. Este paso no templa el acero. Su propósito es reducir la tensión interna antes del ciclo final de temple.

2. Recocido del acero para herramientas O1

El recocido se usa para ablandar el O1 templado para mecanizado o corrección. Calentar el acero a 1350-1450 °F / 730-788 °C, remojar completamente, luego enfriar lentamente en horno hasta aproximadamente 900-1000 °F / 482-540 °C antes de enfriar al aire.

La protección de la superficie es importante durante el recocido y el temple. Si el O1 se calienta en una atmósfera oxidante, la superficie puede perder carbono. Una superficie descarburada no se templará correctamente y puede desgastarse rápidamente en servicio.

3. Precalentamiento del acero para herramientas O1

El precalentamiento reduce el choque térmico antes de que el acero alcance el rango de austenización. Es especialmente útil para piezas con espesor de sección desigual, esquinas afiladas o tensiones de mecanizado.

Precalentar el O1 a aproximadamente 1200 °F / 650 °C y mantener 10-15 minutos, o hasta que la pieza de trabajo esté uniformemente calentada. Este debe ser un paso corto de igualación, no un remojo prolongado.

4. Austenización y temple del acero para herramientas O1

La austenización es la etapa principal de temple. El O1 generalmente se calienta a 1450-1500 °F / 788-816 °C antes del temple en aceite.

El extremo inferior de este rango es generalmente más seguro cuando la tenacidad y el control dimensional son importantes. El extremo superior puede aumentar la dureza y la resistencia al desgaste, pero el sobrecalentamiento o el remojo excesivo pueden aumentar la austenita retenida, reducir la estabilidad dimensional y crear una dureza menor a la esperada después del temple.

La pieza debe remojarse solo el tiempo suficiente para que la sección alcance una temperatura uniforme. El calentamiento insuficiente puede causar un temple incompleto. El sobrecalentamiento puede causar dureza inestable, distorsión o fragilidad.

5. Temple en aceite del acero para herramientas O1

El O1 debe templarse en aceite para alcanzar la dureza completa. El aceite debe estar tibio y adecuadamente agitado. El aceite en reposo puede crear una capa de vapor alrededor de la pieza caliente, retardando el enfriamiento local y causando puntos blandos.

Un rango práctico de temperatura del aceite de temple es de aproximadamente 75-140 °F (25-60 °C), dependiendo del aceite y la práctica del taller. Después del temple, retirar la pieza de trabajo del aceite cuando alcance aproximadamente 125-200 °F (52-93 °C).

La pieza debe revenirse mientras aún está tibia. El revenido tardío es una de las causas más comunes de agrietamiento en el O1 templado.

6. Revenido del acero para herramientas O1

El revenido reduce la tensión y la fragilidad de la martensita recién templada. También establece la dureza de trabajo final.

Para la mayoría de las herramientas de trabajo en frío de O1, el revenido se realiza típicamente entre 300 °F y 500 °F (149-260 °C). Una temperatura de referencia común es 350 °F (177 °C), que típicamente produce aproximadamente 62-63 HRC después de un temple adecuado.

Una regla común de remojo es 2 horas por pulgada de espesor de sección. El revenido simple se usa a menudo para el O1, pero el revenido doble puede usarse cuando se requiere mejor estabilidad o alivio de tensiones. Si se usa revenido doble, la herramienta debe enfriarse a temperatura ambiente entre ciclos.

Tabla de revenido del acero para herramientas O1

La dureza del O1 disminuye a medida que Temperatura de revenido aumenta. Los siguientes valores son niveles de dureza típicos esperados después de una austenización y temple en aceite adecuados.

Temperatura de revenido °FTemperatura de revenido °CDureza esperada HRC
Recién templadoRecién templado64-65 HRC
300°F149°CAproximadamente 63 HRC
350°F177°CAproximadamente 62-63 HRC
400°F204°CAproximadamente 62 HRC
500°F260°CAproximadamente 60 HRC
600°F316°CAproximadamente 57 HRC
700°F371°CAproximadamente 53 HRC
800°F427°CAproximadamente 50 HRC
900°F482°CAproximadamente 47 HRC

Dureza del acero para herramientas O1 después del tratamiento térmico

El O1 normalmente alcanza aproximadamente 64-65 HRC inmediatamente después del temple en aceite. Esta condición de temple es demasiado frágil para el servicio y debe ser revenida.

Después del revenido, la típica trabajar duro es de aproximadamente 57-63 HRC. El valor final depende principalmente de la temperatura de revenido, el tamaño de la sección, el control de la austenización y la efectividad del temple.

Condición del tratamiento térmicoDureza típica
Templado, antes del revenido64-65 HRC
Revenido a 300 °F / 149 °CAproximadamente 63 HRC
Revenido a 350 °F / 177 °CAproximadamente 62-63 HRC
Revenido a 500 °F / 260 °CAproximadamente 60 HRC
Revenido a 600 °F / 316 °CAproximadamente 57 HRC

El O1 endurece bien en secciones pequeñas y moderadas. Las secciones muy grandes pueden no enfriarse lo suficientemente rápido en el núcleo, por lo que la dureza central puede ser menor que la dureza superficial.

Cambio dimensional y control de distorsión en el tratamiento térmico del O1

acero para herramientas O1 cambia de tamaño durante el tratamiento térmico porque su microestructura se transforma de la condición recocida a martensita durante el temple en aceite. Un valor práctico de expansión esperado es de aproximadamente 0,0015 in/in, o aproximadamente 0,15 mm sobre 100 mm.

Este valor solo debe usarse como referencia. El cambio dimensional real depende de la temperatura de austenización, el control de la permanencia, la velocidad de temple, la agitación del aceite, el tamaño de la sección y la temperatura de revenido. Si el acero se sobrecalienta o se mantiene demasiado tiempo a la temperatura de endurecimiento, el cambio dimensional después del temple y el revenido puede volverse menos predecible.

La distorsión durante el tratamiento térmico del O1 se debe principalmente al calentamiento desigual, el enfriamiento desigual y la transformación martensítica no uniforme durante el temple en aceite. Debido a que el O1 requiere un temple líquido, es más sensible a la tensión de temple que los grados de endurecimiento al aire como el A2.

Factor de tratamiento térmicoResultado posibleMétodo de control
Calentamiento desigual antes de la austenizaciónDiferencia de temperatura entre la superficie y el núcleoUse un precalentamiento adecuado antes del endurecimiento
Temperatura de austenización excesivaCambio dimensional menos predecibleManténgase dentro del rango de endurecimiento recomendado
Tiempo de permanencia excesivoMayor inestabilidad dimensionalMantenga solo el tiempo suficiente para un calentamiento uniforme
Enfriamiento desigual en aceiteAlabeo, doblado o variación local de durezaUse aceite de temple tibio y debidamente agitado
Temperatura de revenido inadecuadaDureza y cambio de tamaño fuera del rango objetivoSeleccione la temperatura de revenido según la dureza requerida

El objetivo no es eliminar completamente el cambio dimensional, sino hacerlo predecible. Para herramientas O1 de precisión, el margen de mecanizado o rectificado final debe planificarse antes del tratamiento térmico.

O1 tempering size change chart
Tabla de cambio dimensional por revenido del O1. Fuente: William E. Bryson, Heat Treatment, Selection, and Application of Tool Steels, p. 208.

Problemas comunes de tratamiento térmico del acero para herramientas O1

La mayoría de los problemas de tratamiento térmico del O1 provienen del control inadecuado de la temperatura, un temple en aceite deficiente, un revenido retrasado, la descarburación o una geometría de pieza inadecuada.

ProblemaCausaResultadoPrevención
agrietamiento por enfriamientoEsquinas afiladas, alta tensión, revenido retrasadoGrietas durante o después del templeMejore el diseño, alivie tensiones, revenga inmediatamente
DescarburaciónCalentamiento en atmósfera oxidanteSuperficie blanda después del endurecimientoUse vacío, atmósfera protectora, baño de sales o protección superficial
Dureza bajaCalentamiento insuficiente, temple débil, sobrecalentamiento, austenita retenidaLa herramienta no alcanza la dureza objetivoControle la temperatura de austenización y las condiciones de temple
Puntos blandosMala agitación del aceite, manto de vapor, cascarilla superficialDureza local no uniformeLimpie la pieza y use aceite agitado
Distorsión excesivaTensión de mecanizado, secciones desiguales, control deficiente del templeAlabeo o dobladoAlivie tensiones, precaliente, mejore la geometría de la herramienta
Sobre-revenidoRevenido demasiado caliente o quemadura por rectificadoPérdida de durezaControlar la temperatura de revenido y rectificado
Revenido insuficienteTemperatura demasiado baja o tiempo de permanencia insuficienteFragilidad y agrietamiento prematuroRevenir inmediatamente y mantener el tiempo de permanencia suficiente

agrietamiento por enfriamiento a menudo se atribuye al material, pero en muchos casos la causa real es la geometría de la herramienta, las tensiones de mecanizado, la severidad del temple o el revenido tardío. El O1 debe tratarse con cuidado cuando la pieza tiene esquinas agudas, nervios delgados, agujeros ciegos o grandes diferencias de sección.

La descarburación también es importante porque una superficie empobrecida en carbono no puede endurecerse adecuadamente. Una capa superficial blanda reduce la resistencia al desgaste y puede crear una transformación desigual entre la superficie y el núcleo.

Tratamiento térmico del acero para herramientas O1 para aplicaciones de herramientas de trabajo en frío

El O1 se utiliza en herramientas para trabajo en frío cuando la herramienta requiere alta dureza, buena maquinabilidad antes del endurecimiento y un control dimensional razonable después del temple en aceite. Las aplicaciones típicas incluyen punzones, matrices de troquelado, matrices de conformado, matrices de recorte, calibradores, bujes, mandriles, brochas, machos, escariadores, matrices de roscado y cuchillas de corte longitudinal.

Para estas herramientas, el tratamiento térmico generalmente se centra en tres puntos: alcanzar la dureza completa durante el temple en aceite, revenir para mantener la resistencia al desgaste y controlar la distorsión para que la herramienta siga siendo utilizable después del endurecimiento.

Requisitos de herramientasEnfoque del tratamiento térmico
retención de vanguardiaUsar menor temperatura de revenido para mantener alta dureza
Punzonado y troqueladoEquilibrar dureza con tenacidad para reducir el desportillado
Calibradores y herramientas de precisiónControlar el cambio dimensional y la distorsión
Herramientas con mecanizado intensoAliviar tensiones antes del endurecimiento
Geometría compleja de la herramientaReducir la concentración de tensiones y el riesgo de agrietamiento por temple

El O1 no es ideal para toda herramienta de trabajo en frío. Para producciones muy largas o desgaste abrasivo severo, D2 puede ofrecer mejor resistencia al desgaste. Para herramientas complejas que requieren mayor estabilidad dimensional durante el endurecimiento, A2 puede ser más seguro. Para herramientas expuestas a temperaturas de servicio elevadas, el O1 puede perder dureza debido a su limitada resistencia al ablandamiento.

Aobo Steel no proporciona servicio de tratamiento térmico final. Esta guía se ofrece como referencia técnica para clientes que compran acero para herramientas O1 y necesitan comprender el endurecimiento, el temple en aceite, el revenido, el control de dureza y los cambios dimensionales. El rango de tamaños, las tolerancias, el pedido mínimo y los plazos de entrega se detallan en nuestro Página de capacidad de suministro de acero para herramientas.

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