Tratamiento térmico del acero para herramientas P20

Las dos rutas de tratamiento térmico para el P20

El P20 es un acero para moldes plásticos con cromo y molibdeno, y el tonelaje que se vende en el mercado sale ya con dureza de trabajo. Dos situaciones todavía llevan el grado a un horno. Un bloque que llega en condición recocida o forjada tiene que templarse y revenirse para alcanzar esa dureza de trabajo, y una superficie de molde que tiene que resistir la abrasión mientras el cuerpo del bloque permanece tenaz se cementa. La ficha de referencia del grado cubre ambas rutas, y las tablas siguientes siguen el orden en que la ficha las presenta.

Las cifras de esta página provienen de una ficha de un libro de referencia de taller y no de una especificación, por lo que se leen como una receta de trabajo. La temperatura de temple y la respuesta al revenido describen una sección de P20 templada directamente desde la condición recocida o forjada. El bloque de cementación que figura debajo es una ruta separada con su propia temperatura de austenización, su propio paso de enfriamiento y su propia tabla de dureza para la capa y el núcleo.

Composición química del P20

Elementos que la ficha de referencia enumera, porcentaje

Fuente, información de referencia de tratamiento térmico para P20, página impresa 195.

Carbono, manganeso, silicio, cromo y molibdeno son los cinco elementos que la ficha enumera con una cifra frente a ellos. El vanadio, el tungsteno, el cobalto y el azufre aparecen en la ficha sin cifra y se omiten de la tabla en lugar de mostrarse como un cero. Cada cifra es un valor único y no un rango de especificación.

El cromo al 1,65% y el carbono al 0,30% son las dos cifras que fijan la dureza de trabajo y la resistencia al desgaste del P20, y el molibdeno al 0,40% aporta la templabilidad que permite que un temple en aceite atraviese un bloque de molde. El manganeso y el silicio, al 0,75% y 0,50%, son las adiciones de desoxidación y de solución sólida. La ficha enumera el vanadio, el tungsteno, el cobalto y el azufre sin cifra frente a ellos, y esas filas se omiten de la tabla en lugar de imprimirse como un cero. Los datos de composición de la tabla son solo para referencia general, los valores reales varían según la norma, la acería y el número de colada, por lo que conviene confirmar las cifras con el certificado de ensayo del material de la colada o consultar a Aobo Steel.

Temple del P20 desde la condición recocida

Precalentamiento, temperatura de temple y enfriamiento

Fuente, información de referencia de tratamiento térmico para P20, página impresa 195.

* = si se usa en piezas de mayor masa. La ficha da una temperatura de temple para el grado y un temple en aceite. Otro gráfico de este sitio sitúa el temple del P20 en la banda de 1600 a 1650 °F (870 a 900 °C), y la ficha da esa cifra más alta de 1600 °F (870 °C) para la ruta de cementación expuesta a continuación.

La ficha da al grado una temperatura de temple de 1525 °F (830 °C) con temple en aceite, y el precalentamiento a 1200 °F (650 °C) está marcado para piezas de mayor masa. Un bloque de molde que entra al temple de una sola pieza tiene masa suficiente para necesitar ese paso. La misma ficha lleva la ruta de cementación a través de una temperatura de austenización más alta de 1600 °F (870 °C), que se expone más abajo en esta página, por lo que las dos temperaturas pertenecen a dos rutas diferentes a través del horno.

Respuesta al revenido del P20

Dureza que deja cada temperatura de revenido

Fuente, información de referencia de tratamiento térmico para P20, página impresa 195.

La ficha sube las temperaturas de revenido en pasos de 200 °F hasta 1000 °F y luego en pasos de 100 °F y de 50 °F. Imprime una cifra Rockwell C para cada temperatura sin rango.

La línea comienza en 51 HRC tal como se templa y cae de forma constante a medida que sube la temperatura de revenido. Un revenido a 600 °F (315 °C) deja 47 HRC, 1000 °F (540 °C) deja 39 HRC, y a 1250 °F (675 °C) la dureza baja a 21 HRC. No hay un segundo ascenso en ningún punto de la línea, que es el aspecto de un grado sin carburos de endurecimiento secundario. Para un bloque templado desde la condición recocida, la elección práctica se sitúa en la mitad superior de la tabla y las tres temperaturas más altas están más allá del punto en que un molde puede mantener su forma.

Cementación del P20

Ciclo de cementación gaseosa, enfriamiento y temple

Fuente, información de referencia de tratamiento térmico para P20, página impresa 195.

La ficha coloca el bloque de cementación inmediatamente debajo de la ficha de temple y le da su propia temperatura de austenización, su propio paso de enfriamiento y su propio temple.

La cementación eleva el carbono en la superficie del bloque mientras el núcleo conserva la composición con la que empezó, de modo que la cara del molde resiste la abrasión y el cuerpo detrás de ella permanece tenaz bajo carga. La ficha ejecuta el paso de cementación gaseosa a 1600 °F (870 °C), enfría la carga en el horno hasta 1475 °F (800 °C) y luego la templa en aceite y la reviene. El enfriamiento en horno es lo que evita que el núcleo se endurezca hasta el espesor de la sección, y es la razón por la que la capa y el núcleo salen del mismo ciclo de revenido con dos niveles de dureza diferentes.

Dureza de la capa y del núcleo después del revenido

Fuente, información de referencia de tratamiento térmico para P20, página impresa 195.

La fuente imprime la segunda fila como 650 °F/354 °C. Las cifras en Fahrenheit por encima y por debajo de ella escalonan de 50 °F en 50 °F y 650 °F equivalen a 343 °C, por lo que la cifra en Celsius se imprime aquí como 343 °C y el valor de la fuente se registra para que la fila pueda verificarse contra el libro.

La capa mantiene 58 HRC con un revenido a 600 °F (315 °C) y 52 HRC a 900 °F (480 °C), y el núcleo baja de 47 HRC a 40 HRC en la misma banda. Un revenido entre 700 y 800 °F (370 y 425 °C) deja la capa en torno a 55 HRC con el núcleo todavía a 43 HRC o más, que es la ventana en la que se especifican la mayoría de las superficies.

Tiempo de cementación y la profundidad de capa que da

Fuente, información de referencia de tratamiento térmico para P20, página impresa 195.

Las profundidades están impresas en la ficha como valores promedio, sin tolerancia indicada. Las cifras en pulgadas y milímetros se reproducen tal como las presenta la ficha.

La ficha relaciona cuatro tiempos de cementación con una profundidad de capa promedio. Cuatro horas dan 0.030 in (0.762 mm), ocho horas 0.042 in (1.0668 mm), doce horas 0.055 in (1.397 mm) y dieciséis horas 0.062 in (1.5748 mm). La velocidad disminuye a medida que aumenta el tiempo, porque el carbono tiene más distancia para difundir con cada hora adicional, por lo que el paso de ocho horas a dieciséis duplica el tiempo en el horno para 0.020 in (0.51 mm) más de capa. Una cara de molde especificada con 0.030 in de capa ahorra un día completo en el horno frente a una especificada con el doble de esa profundidad.

Datos de referencia relacionados

La condición en la que llega el P20 desde la acería se describe en la página de condición recocida, y el grado en sí con su rango de espesor de pared está en la página del acero para herramientas P20. La elección entre este grado y el acero para trabajo en caliente para un molde que ve mayor temperatura se expone en la página de selección de H13 y P20. Las bandas de temple y revenido en los grupos de aceros para herramientas están en la tabla de temple y revenido del acero para herramientas, las bandas de revenido solas están en la Tabla de revenido del acero para herramientas, y los rangos de especificación y equivalentes para el grado están en la Tabla de composición del acero para herramientas.

Datos de referencia compilados de Heat Treatment, Selection, and Application of Tool Steels (William E. Bryson, segunda edición, Hanser). La ficha de temple, la respuesta al revenido, el ciclo de cementación, la dureza de capa y núcleo y las profundidades de capa para P20 provienen de la información de referencia de tratamiento térmico en la página impresa 195.