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Guía de tratamiento térmico del acero para herramientas O2
Guía de tratamiento térmico para acero para herramientas O2 (DIN 1.2842/JIS SKS31), centrada en la resistencia al desgaste, la maquinabilidad y la estabilidad dimensional para aplicaciones de herramientas de trabajo en frío.
Acero para herramientas O2 Es un acero para herramientas de trabajo en frío templado en aceite con alta dureza, alta resistencia al desgaste y mínima deformación durante el tratamiento térmico. En comparación con el acero templado en agua, el acero O2 exhibe una mejor estabilidad dimensional y mayor tenacidad después del temple completo.1Los grados equivalentes de acero para herramientas O2 incluyen:
| Estándar | Grado |
|---|---|
| EN/DIN | 1.2842 / 90MnCrV8 |
| JIS | SKS31 |
| GB | 9Mn2V |
Lista de verificación rápida del tratamiento térmico del acero para herramientas O2
Siga estos pasos secuenciales para un tratamiento térmico adecuado del acero para herramientas O2: precalentamiento, endurecimiento (austenización), temple en aceite y revenido.
- Precalentamiento
Precalentar a 649–677 °C (1200–1250 °F) hasta que se caliente de manera uniforme. Esto reduce el choque térmico y el riesgo de deformación o agrietamiento.
- Austenitización (endurecimiento)
Calentar a 760–800 °C (1400–1472 °F). Los carburos de aleación se disuelven y la microestructura se transforma en austenita.
- Enfriamiento
Enfriar en aceite. Detener el proceso cuando la pieza alcance los 66–93 °C (150–200 °F).
- Templado
Comience inmediatamente una vez que la pieza se enfríe a 52–65 °C (125–150 °F). Revenido a 150–260 °C (300–500 °F). Tiempo mínimo de remojo: 2 horas por pulgada (4,7 min/mm) de sección transversal.
Proceso de tratamiento térmico
Precalentamiento
Precaliente la pieza a 649–677 °C (1200–1250 °F) y mantenga la temperatura hasta que esté uniformemente caliente. Esto reduce el choque térmico y el riesgo de deformación o agrietamiento cuando el acero entra en el horno de austenización.
Austenitización
Calentar 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. Controlar cuidadosamente el tiempo de mantenimiento: un mantenimiento excesivo aumenta el contenido de austenita retenida y reduce la dureza final.
Enfriamiento
Enfríe la pieza en aceite, deteniéndose cuando alcance los 66–93 °C (150–200 °F). Mantenga la temperatura del aceite de enfriamiento entre 50–70 °C (120–160 °F). No utilice agua ni salmuera, ya que el riesgo de agrietamiento es elevado. No la envuelva en papel de aluminio, pues dificulta el contacto con el aceite.
Templado
Comience el revenido inmediatamente después de que la pieza se enfríe a 52–65 °C (125–150 °F); no permita que alcance la temperatura ambiente antes. Revenido 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 templado. Para la mayoría de las herramientas, un solo templado a 175–205 °C (345–400 °F) logra una dureza de trabajo de 58–62 HRC.
Dureza frente a temperatura de revenido:
| Temperatura de revenido °C (°F) | Dureza (HRC) |
|---|---|
| 150 (300) | 62.5 |
| 205 (400) | 59.5 |
| 260 (500) | 56.5 |
| 315 (600) | 54.0 |
| 370 (700) | 52.0 |
| 425 (800) | 49.5 |
| 480 (900) | 46.0 |
| 540 (1000) | 41.5 |
Problemas comunes y soluciones
Deformación y cambios dimensionales
La deformación en el acero O2 suele estar causada por velocidades de enfriamiento excesivas o un calentamiento desigual. Tres controles:
- Martmpering: Interrumpa el enfriamiento en aceite caliente o sal fundida, a una temperatura de entre 14 y 28 °C (25 y 50 °F) por encima de la temperatura de inicio de la martensita (Ms), manténgala hasta que la temperatura de la pieza se iguale y, a continuación, enfríe al aire.
- Precalentamiento: El precalentamiento a 650 °C (1200 °F) antes de la austenización reduce significativamente la distorsión durante el endurecimiento.
- Tolerancia de mecanizado: Tras el desbaste, conserve suficiente material para corregir cualquier deformación derivada del tratamiento térmico final.
Agrietamiento por enfriamiento
Entre las causas se incluyen velocidades de calentamiento excesivas, esquinas afiladas y cambios bruscos en la sección transversal de la geometría de la herramienta.
- Solo se permite el enfriamiento con aceite. El agua y la salmuera están prohibidas.
- Para aliviar las tensiones residuales, temple la pieza antes de que se enfríe completamente a temperatura ambiente.
- 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 de la superficie
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.
- Calor en una atmósfera protectora: un gas endotérmico, un baño de sales o el vacío.
- Elimine toda la cascarilla de óxido y cualquier capa descarburizada existente de la superficie antes del tratamiento térmico final.
Austenita retenida y control de dureza
La austenización por encima de la temperatura recomendada aumenta el contenido de austenita retenida, lo que conlleva una dureza insuficiente e inestabilidad dimensional tras el temple.
- Manténgase dentro del rango de 760–800 °C. Superar este rango es la causa principal de los problemas de austenita retenida.
- El tratamiento criogénico a -196 °C (-321 °F) convierte una porción significativa de la austenita retenida en martensita.
- Templar 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 presenta dureza en caliente. Es apto para estampado en frío, cizallado y conformado a temperatura ambiente. No debe utilizarse en aplicaciones de trabajo en caliente, como fundición a presión o forja en caliente.
Preguntas frecuentes
El acero para herramientas O2 debe precalentarse a 649-677 °C (1200-1250 °F) Hasta que el material se caliente uniformemente. El precalentamiento ayuda a reducir el choque térmico y el riesgo de deformación o agrietamiento.
El rango típico de temperatura de austenización (endurecimiento) para el acero O2 es 760 a 800 °C (1400 a 1472 °F). A esta temperatura, los carburos de aleación complejos se disuelven y la microestructura se transforma en austenita.
Después de la austenización, el acero para herramientas O2 se suele ablandar rápidamente. templado en aceite para transformar la austenita en martensita dura. El material debe enfriarse a una temperatura entre 66 y 93 °C (150 y 200 °F) antes de proceder al temple.
El revenido debe comenzar inmediatamente cuando la temperatura del paso de temple haya bajado a 52-65 °C (125-150 °F). Este momento inmediato es fundamental para evitar efectos adversos en la vida útil de la herramienta y evitar la estabilización de la austenita retenida.
Cada ciclo de templado para acero para herramientas O2 requiere un tiempo de remojo de al menos 2 horas por pulgada (4,7 minutos por milímetro) de sección transversal. El revenido suele ocurrir a bajas temperaturas, entre 150 °C y 260 °C (300 °F y 500 °F).) Para mantener una alta dureza.
El acero para herramientas O2 generalmente requiere un solo ciclo de revenido. Sin embargo, en ocasiones se prefiere un doble revenido, que requiere enfriamiento al aire hasta alcanzar la temperatura ambiente entre cada ciclo.
- Nee, JG (Revisor técnico jefe y editor gerente). (2010). Fundamentos del diseño de herramientas (6ª ed.). Sociedad de Ingenieros de Fabricación. ↩︎