Resumen técnico del acero A2

Resumen técnico del acero A2: El acero A2 es un acero para herramientas templable al aire de uso general. Es conocido por tener un buen equilibrio entre resistencia a la abrasión, tenacidad y ductilidad. El A2 ofrece más resistencia a la abrasión que los aceros resistentes a los golpes de la serie "S" y mejor tenacidad y ductilidad que los resistentes al desgaste de la serie "D". Químicamente, suele contener carbono, molibdeno, cromo y vanadio. Una característica clave del acero A2 es su estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico, con una distorsión relativamente baja. Debido a estas propiedades, se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones de utillaje.

1. Composición química del acero A2

Elemento	Carbono (C)	Cromo (Cr)	Molibdeno (Mo)	Vanadio (V)	Manganeso (Mn)	Silicio (Si)	Fósforo (P)	Azufre (S)
Porcentaje (%)	0.95 - 1.05	4.75 - 5.50	0.90 - 1.40	0.15 - 0.50	0.40 - 1.00	0.30 - 0.90	≤ 0.03	≤ 0.03

2. Propiedades mecánicas del acero A2

Propiedad	Detalles
Dureza
- Tal cual	63 HRC
- Templado a 150 °C (300 °F)	62 HRC
- Dureza normal de trabajo	58-60 HRC (tras enfriamiento al aire a partir de 968 °C / 1775 °F)
- Atemperar el comportamiento	La dureza disminuye con el aumento de la temperatura de revenido; buena resistencia al ablandamiento frente a los aceros al carbono y O2 lisos
Fuerza
- Resistencia a la torsión	Picos tras el revenido a 150 °C (300 °F); superior al acero para herramientas O1 en todas las condiciones de revenido.
- Resistencia a la tracción	Datos limitados disponibles en referencias más amplias, no detallados aquí.
Ductilidad y tenacidad
- Ductilidad torsional	No disminuye significativamente durante el revenido a baja temperatura
- Energía de impacto torsional	Mínima energía absorbida cuando se templa a 260 °C (500 °F)
- Energía de impacto sin mellar	Buena, incluso cuando se templa para mantener una dureza elevada
- Comparación	Mejor tenacidad y ductilidad que los aceros antidesgaste de la serie D
Resistencia al desgaste	Muy bueno; mejor que los aceros de choque de la serie S pero inferior a los aceros de desgaste de la serie D.
Maquinabilidad	Una clasificación de 60 (en comparación con el acero para herramientas al carbono 1% de 100) cuando se recuece adecuadamente.
Estabilidad dimensional	Bueno debido a su naturaleza de endurecimiento al aire; se expande ~0,001 pulg./pulg. (0,001 mm/mm) cuando se templa al aire a partir de 1775 °F.

3. Aplicaciones

El A2 es un acero para herramientas muy versátil con muchas aplicaciones, sobre todo en el mecanizado en frío. Es adecuado para muchos fines gracias a sus propiedades clave, como un buen equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad, una buena estabilidad dimensional durante el temple al aire y una mecanizabilidad moderada.

A continuación se indican las aplicaciones específicas del acero A2 en función de sus propiedades:

• Matrices de corte y perforación: El acero A2, muy resistente a la abrasión, es el material ideal para los formatos, sobre todo en grandes lotes de producción, especialmente cuando se va a utilizar acero laminado en caliente no decapado. Es el más utilizado para esas aplicaciones, un buen compromiso entre desgaste y rotura.
• Matrices de conformado: Su buena combinación de resistencia al desgaste y tenacidad lo hace útil para muchas operaciones de conformado. Esto incluye aplicaciones en las que la matriz debe soportar tanto el desgaste abrasivo como las tensiones de conformado.

• Punzones： El acero A2 es el preferido para los punzones por su tenacidad, que suele ser más importante en las aplicaciones de punzonado que la resistencia extrema al desgaste. Aunque la resistencia al desgaste no debe infravalorarse, es posible que calidades como D2 no posean la tenacidad adecuada para un buen punzón.

• Cuchillas de cizalla: A2 puede utilizarse para fabricar cuchillas de cizalla cuando se requiere una resistencia moderada al desgaste y una gran resistencia para soportar fuerzas de corte.

• Matrices de laminado de roscas:El acero A2 es una opción para los peines de laminado de roscas. Tendrá una vida útil decente, aunque no la misma que otros grados más resistentes al desgaste, por ejemplo, D2 o M2, en tiradas de producción largas.

• Indicadores: La estabilidad dimensional del acero A2 tras el endurecimiento al aire lo hace ideal para su uso en calibres de precisión, donde es importante mantener las dimensiones exactas.

• Componentes de máquinas: El acero A2 puede utilizarse para componentes de máquinas como levas, ejes y husillos. Estos componentes requieren un buen equilibrio entre solidez, resistencia moderada al desgaste y buena estabilidad dimensional.

• Moldes de inyección de plástico: A veces se prefieren los aceros inoxidables martensíticos, pero el acero A2 puede utilizarse para moldes de inyección de plástico, sobre todo en áreas donde se requiere una combinación de buena resistencia al desgaste y buena estabilidad dimensional.

• Matrices de cabeza de perno caliente, matrices de estampado, y Rivet Busters: Algunas fuentes los clasifican como tipos resistentes a los golpes, pero la tenacidad y dureza del A2 pueden permitir aplicaciones que requieran una combinación de resistencia al desgaste y a la tensión.

• Troqueles de acuñación: El acero A2 puede utilizarse para diseños de acuñación normales que necesiten una réplica dimensional cercana. Ofrece una buena combinación de resistencia a la compresión y estabilidad dimensional.

4. Tratamiento térmico del acero H13

4.1 Precalentamiento:

• Normalmente, el proceso se inicia con un periodo de calentamiento hasta aproximadamente 650°C (1200°F). Este es un paso esencial para permitir que el calor se iguale en la pieza y para aliviar las tensiones antes de que el metal se ablande demasiado.
• A menudo se aconseja precalentar durante 10-15 minutos.

4.2 Austenitización (endurecimiento):

• Tras el precalentamiento, el acero se lleva a la temperatura de endurecimiento, que suele rondar los 970 °C (1775 °F) para el acero A2.
• A esta temperatura, el acero se transforma en austenita, en la que el carbono y los elementos de aleación se encuentran en una solución homogénea.
• Debe darse un tiempo de remojo a esta temperatura de austenización para permitir que la sección transversal de la pieza se transforme completa y uniformemente en austenita. El tiempo general de remojo es de 1 hora por pulgada (25 mm) de espesor. Un tiempo de remojo demasiado largo también puede causar problemas.

4.3 Enfriamiento:

• El acero A2 es un acero de temple al aire. Esto significa que normalmente se enfría al aire hasta el rango de la temperatura de austenización para obtener el endurecimiento.
• La velocidad de enfriamiento es clave para la conversión de austenita en martensita.
• Para evitar las incrustaciones, el acero no debe entrar en contacto con la atmósfera hasta que pierda su calor rojo visible.
• En secciones transversales mayores (más de aproximadamente 5″ o 127 mm), el aire no será suficiente para alcanzar la dureza total, y es entonces cuando pueden utilizarse métodos de temple alternativos, como el temple en aceite, aunque no es el caso de uso normal para el acero A2 para herramientas.

4.4 Templado:

• La estructura de martensita formada por el temple es dura pero también quebradiza y presenta tensiones internas. El revenido alivia estas tensiones y aumenta la tenacidad.
• El revenido consiste en recalentar el acero a una temperatura media, mantenerla durante un cierto tiempo y, a continuación, enfriarlo, a menudo al aire.
• La primera temperatura de revenido para el acero A2 es de unos 205°C (400°F).
• El ciclo de templado consiste normalmente en mantener la sección transversal más fina a la temperatura de templado durante 2 horas/pulgada (25 mm).
• Por lo tanto, se suele sugerir un segundo revenido para la mayoría de los aceros para herramientas como el A2; la estructura del grano puede refinarse aún más, se consigue resistencia al desgaste y se proporciona un alivio adicional de la tensión. En nuestra práctica, si se aplica un segundo revenido al A2, suele hacerse a una temperatura unos 14°C (25°F) inferior a la del primero y durante el mismo tiempo (2 horas por pulgada de la sección transversal más fina). Por ejemplo, un segundo revenido podría hacerse a 190 °C (375 °F).

4.5 Consideraciones importantes:

• Estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico: Como se ha mencionado anteriormente, una de las ventajas del acero A2 es su buena estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico: se puede esperar una expansión de 0,001 mm/mm durante el enfriamiento al aire. Sin embargo, la geometría de la pieza y un calentamiento o enfriamiento desigual pueden provocar distorsiones.

• Austenita retenida: Puede existir austenita retenida (austenita no transformada en martensita por este proceso de temple). Dicho esto, el revenido en la fase dos, en particular, cambia la austenita retenida a formas más estables, ayudando a la estabilidad dimensional.

• Enderezado: Si es necesario, después de que el material se haya enfriado pero antes de que haya alcanzado la condición de totalmente endurecido, el componente de acero A2 puede ser enderezado cuando la temperatura es superior a~400°F (205°C).

Calibración del horno y atmósfera - Para obtener los mejores resultados es esencial disponer de un horno correctamente calibrado. Además, lo ideal es que el tratamiento térmico del acero A2 se realice en un entorno de atmósfera neutra, vacío u horno de sal neutra para evitar la descarburación. Envolverlo con una lámina de acero inoxidable también puede servir como protección de la superficie durante el calentamiento.

Siguiendo estos pasos y respetando las temperaturas y tiempos recomendados, podrá tratar térmicamente el acero A2 con eficacia para conseguir el equilibrio deseado de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste para las aplicaciones de su fábrica.

5. Comparación de A2 y otros aceros

A2 VS D2

La siguiente tabla proporciona una comparación cuantitativa del rendimiento de A2 y D2, incluyendo el endurecimiento y la estabilidad dimensional, la resistencia al desgaste, la tenacidad, la maquinabilidad y las aplicaciones.

A2VS O1

El siguiente cuadro ofrece una comparación cuantitativa del rendimiento de A2 y O1, incluida la resistencia al desgaste, la estabilidad dimensional, la templabilidad, la mecanizabilidad, la tenacidad y el coste y la disponibilidad.