Guía de tratamiento térmico del acero para herramientas O2

O2 tool steel es un acero para herramientas de trabajo en frío templado en aceite con alta dureza, alta resistencia al desgaste y deformación mínima durante el tratamiento térmico. En comparación con el acero templado en agua, el acero O2 presenta mejor estabilidad dimensional y mayor tenacidad después del temple completo 1¹. Los grados equivalentes del acero para herramientas O2 incluyen:

Lista de verificación rápida del tratamiento térmico del acero para herramientas O2

Proceso de tratamiento térmico

Precalentamiento

Precaliente a 649–677 °C (1200–1250 °F) y mantenga hasta que la pieza esté calentada uniformemente en todo su volumen. Esto reduce el choque térmico y el riesgo de deformación o agrietamiento cuando el acero entra en el horno de austenización.

Austenitización

Caliente a 760–800 °C (1400–1472 °F). A esta temperatura, los carburos de aleación se disuelven y la microestructura se transforma en austenita. 790 °C (1450 °F) es la temperatura estándar recomendada para la mayoría de las aplicaciones. Controle cuidadosamente el tiempo de mantenimiento: un mantenimiento excesivo aumenta el contenido de austenita retenida y reduce la dureza final.

Temple

Temple en aceite, deteniéndose cuando la pieza alcance 66–93 °C (150–200 °F). Mantenga la temperatura del aceite de temple entre 50–70 °C (120–160 °F). No use agua ni salmuera: el riesgo de agrietamiento es grave. No envuelva en lámina de acero inoxidable, ya que impide el contacto con el aceite.

Templado

Comience el revenido inmediatamente una vez que la pieza se enfríe a 52–65 °C (125–150 °F); no permita que alcance primero la temperatura ambiente. Revenir a 150–260 °C (300–500 °F). Tiempo mínimo de mantenimiento: 2 horas por pulgada (4,7 min/mm) de sección transversal, seguido de enfriamiento al aire.

Para aplicaciones exigentes, se prefiere el doble revenido. Para la mayoría de las herramientas, un solo revenido a 175–205 °C (345–400 °F) logra una dureza de trabajo de 58–62 HRC.

Dureza vs. temperatura de revenido:

Problemas comunes y soluciones

Deformación y cambios dimensionales

La deformación en el acero O2 generalmente es causada por velocidades de temple excesivas o calentamiento desigual. Tres controles:

• Martemplado: Interrumpa el temple en aceite caliente o sal fundida, mantenido a 14–28 °C (25–50 °F) por encima de la temperatura de inicio de la martensita (Ms), mantenga hasta que la temperatura de la pieza se iguale, luego enfríe al aire.
• Precalentamiento: El precalentamiento a 650 °C (1200 °F) antes de la austenización reduce significativamente la distorsión durante el endurecimiento.
• Sobremetal de mecanizado: Conserve suficiente material después del mecanizado en bruto para corregir cualquier distorsión del tratamiento térmico final.

Agrietamiento por enfriamiento

Las causas incluyen velocidades de calentamiento excesivas, esquinas agudas y cambios abruptos en la sección transversal de la geometría de la herramienta.

• Solo temple en aceite. El agua y la salmuera están prohibidas.
• Revenir la pieza antes de que se enfríe completamente a temperatura ambiente para aliviar las tensiones residuales.
• Para geometrías complejas, realice un recocido de alivio de tensiones a 650–675 °C después del mecanizado en bruto y antes del endurecimiento final.

Descarburación superficial

El acero O2 es sensible a la descarburación durante el calentamiento. La pérdida de carbono en la superficie produce una capa blanda que reduce la resistencia al desgaste.

• Caliente en una atmósfera protectora: un gas endotérmico, un baño de sal o vacío.
• Elimine toda la cascarilla de óxido y cualquier capa descarburada existente de la superficie antes del tratamiento térmico final.

Control de austenita retenida y dureza

La austenización por encima de la temperatura recomendada aumenta el contenido de austenita retenida, lo que provoca dureza insuficiente e inestabilidad dimensional después del temple.

• Manténgase dentro del rango de 760–800 °C. Excederlo es la causa principal de problemas de austenita retenida.
• El tratamiento criogénico a −196 °C (−321 °F) convierte una porción significativa de la austenita retenida en martensita.
• Revenir a 175–205 °C (345–400 °F) para alcanzar una dureza de trabajo estable de 58–62 HRC.

Límites de aplicación

El acero O2 no tiene dureza en caliente. Es adecuado para estampado en frío, cizallado y conformado a temperaturas ambiente. No debe usarse en aplicaciones de trabajo en caliente como fundición a presión o forja en caliente.

Preguntas frecuentes

1. Nee, J. G. (Revisor técnico principal y editor gerente). (2010). Fundamentos del diseño de herramientas (6.ª ed.). Society of Manufacturing Engineers. ↩︎