Acero para herramientas endurecible al aceite: grados, propiedades, tratamiento térmico y aplicaciones.
El acero para herramientas de endurecimiento por inmersión en aceite es una familia de aceros para herramientas de trabajo en frío que se endurecen mediante temple en aceite después de la austenización. En la clasificación AISI, estos aceros pertenecen a la serie del Grupo O. Los principales grados de acero para herramientas de endurecimiento por inmersión en aceite son O1, O2, O6 y O7.
Aceros para herramientas endurecibles al aceite disponibles en Aobo Steel.
Aobo Steel suministra acero para herramientas de endurecimiento por aceite en forma de barras redondas y planas a granel para matrices de trabajo en frío, punzones, calibres, herramientas de corte y aplicaciones de herramientas de precisión.
O1 | 1.2510 | SKS3
Acero para herramientas de uso general, endurecible al aceite, para matrices de trabajo en frío, punzones, calibres y herramientas de corte.
O2 | 1,2842 | 90MnCrV8
Acero para herramientas de endurecimiento por aceite, utilizado en aplicaciones donde el control dimensional y la seguridad del tratamiento térmico son importantes.
Estos aceros suelen contener entre 0,85% y 1,55% de carbono, con adiciones moderadas de manganeso, cromo, tungsteno, molibdeno o silicio. Esta aleación les confiere una mayor templabilidad que los aceros para herramientas de temple en agua convencionales. Por consiguiente, pueden alcanzar una mayor dureza mediante temple en aceite en lugar de temple en agua.
Los aceros para herramientas de endurecimiento en aceite se sitúan entre los aceros de endurecimiento en agua y los de endurecimiento en aire. Su endurecimiento es más seguro que el de los aceros de endurecimiento en agua, ya que el temple en aceite reduce el agrietamiento y la deformación. En comparación con los aceros de endurecimiento en aire, suelen ser más fáciles de mecanizar y más económicos, pero generalmente ofrecen menor estabilidad dimensional y resistencia al desgaste en condiciones de mecanizado severas.
Su mejor aplicación se da en herramientas para trabajo en frío que requieren un equilibrio entre dureza, resistencia al desgaste, maquinabilidad, seguridad en el tratamiento térmico y rentabilidad. Su principal limitación es su escasa resistencia al ablandamiento a altas temperaturas. Para matrices de trabajo en caliente, herramientas de fundición a presión o herramientas de corte de alta velocidad, son más adecuados los aceros para trabajo en caliente o los aceros de alta velocidad.
Acero para herramientas endurecible al aceite frente a acero endurecible al agua y al aire.
El acero para herramientas de endurecimiento en aceite se comprende mejor comparándolo con los dos grupos vecinos de aceros para herramientas de trabajo en frío: los aceros de endurecimiento en agua y los aceros de endurecimiento en aire.
| Artículo | Acero para herramientas endurecible por agua | Acero para herramientas endurecible al aceite | Acero para herramientas de endurecimiento al aire |
|---|---|---|---|
| Calificaciones típicas | W1, W2 | O1, O2, O6, O7 | A2, A6, A7, A10 |
| Método de enfriamiento | Agua o salmuera | Aceite | Refrigeración por aire o controlada |
| Contenido de aleación | Bajo | Moderado | Más alto |
| Templabilidad | Bajo | Medio | Alta |
| Riesgo de distorsión | Alta | Medio | Bajo |
| Riesgo de agrietamiento | Alta | Inferior a la serie W | Generalmente el más bajo entre estos grupos. |
| Maquinabilidad | Muy bien | Bien | Generalmente más bajo |
| Resistencia al desgaste | Moderado | Bien | Generalmente más alto |
| Coste | Generalmente el más bajo | Económico | Generalmente más alto |
| Mejor uso | Herramientas sencillas y aplicaciones de bajo coste | Herramientas generales para trabajos en frío que requieren un endurecimiento más seguro. | Herramientas complejas, series largas y un control dimensional más estricto. |
Los aceros de temple en agua son sencillos y económicos, pero su temple severo los hace riesgosos para herramientas complejas. Los aceros de temple en aceite reducen ese riesgo, manteniendo una buena maquinabilidad y un costo razonable.
Los aceros de endurecimiento al aire ofrecen una mayor estabilidad dimensional debido a que se enfrían más lentamente y contienen más elementos de aleación. Son más adecuados para matrices complejas, secciones grandes y series de producción largas, pero suelen ser más caros y difíciles de mecanizar.
Principales grados de acero para herramientas endurecibles al aceite
La serie O no es muy extensa. Los grados más importantes son O1, O2, O6 y O7. Cada grado cumple una función diferente en la fabricación de herramientas para trabajo en frío.
| Grado | Dirección principal de aleación | Personaje clave | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|
| O1 | Manganeso, cromo, tungsteno | Acero para herramientas de uso general, endurecible al aceite, con dureza, tenacidad, maquinabilidad y resistencia al desgaste equilibradas. | Troqueles de troquelado, troqueles de conformado, punzones, machos de roscar, escariadores, brochas, calibres |
| O2 | Principalmente manganeso | Menor temperatura de endurecimiento y buen control dimensional durante el tratamiento térmico. | Matrices complejas, matrices para laminado de roscas, calibres fijos, casquillos, herramientas de precisión |
| O6 | Silicio, manganeso, molibdeno, grafito libre | Acero grafítico endurecible al aceite con excelente maquinabilidad y comportamiento antidesgaste. | Matrices de embutición profunda, rodillos de conformado, placas de desgaste, guías de máquinas, vástagos de herramientas |
| O7 | Alto contenido de carbono y tungsteno | Máxima resistencia al desgaste y retención del filo en la serie O. | Cortapapeles, herramientas para trabajar la madera, filos de corte, herramientas de trabajo en frío que requieren alta resistencia al desgaste. |
Propiedades clave del acero para herramientas endurecible al aceite
Los aceros para herramientas endurecibles al aceite son apreciados por su rendimiento equilibrado en aplicaciones de trabajo en frío. Si bien no ofrecen la mayor resistencia al desgaste ni la mejor estabilidad dimensional entre todos los aceros para herramientas, proporcionan una combinación práctica de propiedades a un costo razonable.
| Propiedad | Significado práctico |
|---|---|
| Templabilidad | Mejor que los aceros endurecibles por agua porque una aleación moderada favorece un endurecimiento más profundo. |
| Esfuerzo en el trabajo | Generalmente, alcanza entre 57 y 62 HRC después del temple y revenido. |
| Rango de dureza posible | Aproximadamente de 56 a 64 HRC dependiendo del grado, el tamaño de la sección y la temperatura de revenido. |
| Resistencia al desgaste | Bueno para herramientas de trabajo en frío en general, pero generalmente más bajo que D2 en caso de abrasión severa |
| Estabilidad dimensional | Mejor que los aceros de endurecimiento por agua, pero generalmente inferior a los aceros de endurecimiento por aire. |
| Dureza | Moderado; adecuado para muchas herramientas de trabajo en frío, pero no ideal para cargas de impacto fuertes. |
| Maquinabilidad | En general, es bueno; el O6 es especialmente mecanizable debido al grafito libre. |
| Dureza en caliente | Bajo; no apto para uso repetido a altas temperaturas. |
Los aceros endurecibles en aceite pueden alcanzar una mayor profundidad de endurecimiento que los aceros endurecibles en agua. Esto resulta útil para herramientas que requieren afilado o rectificado repetido, ya que la dureza no se limita a una capa superficial.
Su resistencia al desgaste se debe principalmente a su alto contenido de carbono y a la estructura martensítica endurecida. El acero O7 mejora aún más la resistencia al desgaste gracias a su mayor contenido de carbono y tungsteno. Sin embargo, los aceros de la serie O no contienen el gran volumen de carburos que se encuentra en los aceros de trabajo en frío de la serie D ni en los aceros de alta velocidad.
El grado O6 es el grado especial de este grupo. Durante el recocido, parte de su carbono forma grafito nodular libre. Este grafito mejora la maquinabilidad y reduce el desgaste por fricción, lo que hace que el O6 sea útil para matrices de trefilado, rodillos de conformado y componentes de maquinaria con riesgo de fricción.
The main weakness is heat resistance. Oil-hardening tool steels soften if exposed to elevated temperatures for long periods. They should normally remain in cold-work service, especially where operating temperatures do not repeatedly exceed about 205 to 260 °C (400 to 500 °F).
Aplicaciones comunes del acero para herramientas endurecible al aceite
Los aceros para herramientas de endurecimiento al aceite se utilizan principalmente para herramientas que funcionan a temperatura ambiente o a temperaturas relativamente bajas. Son adecuados para herramientas de producción de series cortas a medianas, herramientas de precisión y herramientas generales para trabajo en frío.
| Área de aplicación | Herramientas típicas | Grados adecuados |
|---|---|---|
| Desbaste y recorte | Troqueles de troquelado, troqueles de recorte, punzones | O1, O2, O7 |
| Formación y dibujo | Troqueles de conformado, troqueles de embutición, troqueles de rebordeado, troqueles de acuñación | O1, O2, O6 |
| Cortar y perforar | Machos de roscar, escariadores, brochas, brocas, cortadores de ranurar, herramientas de perforación | O1, O7 |
| Medición de precisión | Calibres de tapón, calibres de anillo, calibres de presión, plantillas, herramientas maestras | O2 preferido, O1 |
| Piezas de máquinas deslizantes | Casquillos, mandriles, guías, pinzas de sujeción, mordazas de mandril, rodillos de alimentación | O1, O6 |
| Herramientas de moldeo de plástico | Moldes de baja temperatura y moldes para tiradas cortas o medianas. | O1, O2 |
Los aceros de la serie O no son aceros de corte de alta velocidad. Pueden utilizarse con herramientas de corte de velocidad baja a media, pero los aceros de alta velocidad son mejores cuando el calor de corte se convierte en un problema importante.
Principios básicos del tratamiento térmico del acero para herramientas endurecible al aceite.
Los aceros para herramientas de endurecimiento por aceite se suministran generalmente recocidos para su mecanizado. Tras el mecanizado, la herramienta se endurece mediante calentamiento, temple en aceite y revenido.
| Paso | Propósito | Rango o nota típica |
|---|---|---|
| Precalentamiento | Reduzca el choque térmico antes del endurecimiento. | Often around 650 °C, or 1200 °F, especially for larger or more complex tools |
| Austenitización | Preparar el acero para el endurecimiento. | Commonly about 790 to 885 °C, or 1450 to 1625 °F, depending on grade |
| enfriamiento con aceite | Formar la estructura endurecida | Warm oil is commonly used, often around 32 to 70 °C, or 90 to 160 °F |
| Eliminación del aceite | Reduzca la tensión de temple antes del revenido. | Often removed at about 50 to 66 °C, or 120 to 150 °F |
| Templado | Reducir la fragilidad y ajustar la dureza | Commonly about 150 to 260 °C, or 300 to 500 °F, for high-hardness cold work tools |
| Templado superior | Mejorar la resistencia cuando sea necesario | About 288 to 315 °C, or 550 to 600 °F, may be used when impact resistance is more important |
El acero O1 suele utilizar un rango de austenización más alto que el O2. El O2 puede endurecerse a una temperatura relativamente baja, lo que ayuda a reducir el movimiento durante el tratamiento térmico. El acero O7 requiere un control de temple más preciso, ya que su mayor contenido de carbono y tungsteno mejora la resistencia al desgaste, pero reduce la templabilidad en secciones más gruesas. En herramientas O7 más gruesas, la temperatura del aceite, la agitación y el tiempo de transferencia se vuelven más críticos.
La agitación del aceite es importante durante el temple. Sin una circulación de aceite suficiente, se puede formar vapor alrededor de la herramienta caliente, lo que ralentiza el enfriamiento y lo vuelve irregular. Esto puede provocar zonas blandas o una dureza desigual.
El revenido debe realizarse inmediatamente después del temple. El acero templado es duro pero quebradizo, y el revenido le confiere a la herramienta la tenacidad necesaria para su uso. Para muchas herramientas de trabajo en frío de la serie O, la dureza final suele ser de entre 58 y 62 HRC, pero la dureza requerida debe determinarse en función del diseño de la herramienta y las condiciones de servicio.
Cómo elegir el grado adecuado de acero para herramientas endurecible al aceite
La selección del grado debe partir del problema principal de funcionamiento de la herramienta.
| Requisito principal | Grado recomendado | Razón |
|---|---|---|
| Herramientas de trabajo en frío de uso general | O1 | Propiedades equilibradas y amplia disponibilidad comercial. |
| Mínima distorsión durante el endurecimiento | O2 | Una temperatura de austenización más baja reduce las tensiones del tratamiento térmico. |
| Alta maquinabilidad y resistencia al desgaste | O6 | El grafito libre actúa como lubricante sólido, mejorando el corte y evitando el agarrotamiento. |
| Máxima resistencia al desgaste y retención del filo. | O7 | Un mayor contenido de carbono y tungsteno forma carburos duros y resistentes a la abrasión. |
| Herramientas de tolerancia estricta y calibres de precisión | O2 | Mejor control dimensional para diseños de tolerancia ajustada. |
Para la mayoría de las herramientas de uso general, O1 es el punto de partida. Para herramientas de precisión o de baja distorsión, O2 es más adecuado. Para aplicaciones de embutición, conformado o desgaste por deslizamiento con riesgo de agarrotamiento, O6 ofrece una clara ventaja. Para filos de corte y herramientas críticas al desgaste, O7 es la opción de endurecimiento por aceite más resistente.
Si la herramienta va a estar expuesta a altas temperaturas, utilice acero para trabajo en caliente o acero de alta velocidad. Si la herramienta va a soportar fuertes impactos, considere el acero resistente a los golpes. Si la herramienta necesita una resistencia a la abrasión muy alta, D2 Otro acero con alto contenido de carbono y cromo podría ser más adecuado. Si la herramienta requiere máxima estabilidad dimensional en una forma grande o compleja, el acero de temple al aire suele ser una mejor opción.
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