El acero para herramientas S1 es un material resistente a los impactos. Su principal característica es su excepcional tenacidad, lo que lo hace altamente resistente a las cargas de impacto. Comprender sus propiedades le ayudará a determinar si se adapta correctamente a sus necesidades de fabricación.
1. Composición química1
La composición química típica (peso %) del acero S1 se encuentra dentro de estos rangos:
| C | W | Cr | Si | V | Mn | Mo | PAG | S |
| 0.40 – 0.55% | 1.50 – 3.00% | 1.00 – 1.80% | 0.15 – 1.20% | 0.15 – 0.30% | 0.10 – 0.40% | hasta 0,50% | ≤ 0,030% | ≤ 0,030% |
2. Propiedades del acero para herramientas S1
Comprender estas propiedades del acero S1 le ayudará a determinar su idoneidad para sus aplicaciones de fábrica específicas:
2.1 Dureza
El acero para herramientas S1 puede alcanzar una dureza entre 40 y 63 HRC después tratamiento térmicoSin embargo, para la mayoría de las aplicaciones prácticas que requieren su característica resistencia a los impactos, S1 se utiliza normalmente en un rango de dureza de trabajo de 50-56 HRC, a menudo alrededor de 55 HRC. Es importante recordar que si bien una mayor dureza mejora tener puesto resistencia, generalmente reduce la tenacidad.
2.2 Respuesta al tratamiento térmico
S1 es un acero de temple en aceite, capaz de alcanzar su dureza requerida a través del aceite. templePara secciones transversales más simples o grandes, el temple con agua o salmuera también puede ser una opción viable. Presenta una profundidad de endurecimiento media.
Post-endurecimiento y templado son pasos críticos Mientras que una temperatura de revenido baja (alrededor de 300 °C/570 °F) proporciona la máxima dureza, el acero S1 ofrece un amplio rango de revenido útil, de aproximadamente 175 °C a 540 °C (350 °F a 1000 °F). En comparación con aceros con mayor contenido de aleación, el acero para herramientas S1 mostrará una disminución más pronunciada de la dureza a medida que aumenta la temperatura de revenido. Tenga en cuenta que el revenido por debajo de 315 °C (600 °F) puede hacer que el acero sea más susceptible a la entalla.
2.3 Dureza y resistencia a los golpes
Aquí es donde El acero para herramientas S1 realmente sobresalePresenta una tenacidad muy alta, a menudo la más alta entre los aceros para herramientas, especialmente en comparación con muchos grados trabajados en frío. Esta excepcional tenacidad, propiedad fundamental del acero S1, lo hace ideal para aplicaciones que implican impactos repetidos, choques mecánicos o cargas repentinas. El contenido medio de carbono, combinado con adiciones de silicio y tungsteno, es clave para esta característica.
2.4 Resistencia al desgaste
El acero para herramientas S1 ofrece resistencia al desgaste media a bajaPor lo general, esto es más bajo que el de los aceros para herramientas de trabajo en frío como D2 o A2El contenido de tungsteno contribuye a una resistencia inherente al desgaste. Para aplicaciones que requieren una mayor resistencia al desgaste superficial, se puede considerar la nitruración. Sin embargo, este proceso requiere un manejo cuidadoso, ya que las temperaturas involucradas podrían reducir la dureza y la resistencia del núcleo, lo que podría provocar deformación plástica en zonas de alta tensión si no se controla adecuadamente.
2.5 Dureza en caliente y resistencia al calor
El acero para herramientas S1 posee Dureza en caliente baja a mediaNo mantiene su dureza a temperaturas elevadas con la misma eficacia que los aceros de alta velocidad. Sin embargo, gracias en parte a su contenido de tungsteno, ofrece cierta resistencia al calor, lo que permite su uso en servicios a temperaturas moderadamente elevadas o en algunas aplicaciones de trabajo en caliente, generalmente hasta temperaturas cercanas a los 540 °C (1000 °F).
2.6 Maquinabilidad
Cuando se recoce adecuadamente, el acero para herramientas S1 se considera que tiene buena maquinabilidadSu clasificación se suele citar entre 90 y 95, en comparación con el acero al carbono 1% estándar de 100. Incluso en estado templado, su maquinabilidad se considera bastante buena. La maquinabilidad del acero S1 puede mejorarse aún más aumentando el contenido de azufre.
2.7 Estabilidad dimensional
El enfriamiento con aceite, el método típico para S1, generalmente da como resultado cambios dimensionales pequeños y predeciblesSi bien los aceros de temple al aire, como el S7, ofrecen una estabilidad dimensional superior, el acero para herramientas S1 se considera bueno en los grados de temple al aceite o al agua. El temple al agua provoca un choque térmico severo en el acero para herramientas S1, lo que aumenta el riesgo de agrietamiento y deformación, por lo que debe usarse con precaución.
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3. Tratamiento térmico del acero para herramientas S1
El acero para herramientas S1 es resistente a los impactos. Un tratamiento térmico adecuado es fundamental para su rendimiento. Esta guía describe los pasos estándar del tratamiento térmico para el acero para herramientas S1.
3.1 Precalentamiento
El precalentamiento es necesario para el acero para herramientas S1 antes de la austenización. Reduce el choque térmico, ayuda a aliviar las tensiones de mecanizado y puede mejorar la productividad del horno.
Procedimiento: Calentar a 1200-1250 °F (650-677 °C). Mantener de 10 a 15 minutos o hasta que la temperatura se haya alcanzado uniformemente. Se recomienda un calentamiento rápido desde el precalentamiento hasta la temperatura de austenización.
3.2 Austenización (endurecimiento)
Este paso transforma la estructura del acero a austenita, disolviendo elementos de aleación para endurecerlos.
Procedimiento: Calentar a 940-954 °C (1725-1750 °F). También se menciona un rango de 845-925 °C (1550-1700 °F).
Tiempo de remojo: Remoje durante 1 hora por cada pulgada de la sección transversal más pequeña (p. ej., 30 minutos para 1/8 de pulgada). Respete estrictamente los tiempos de remojo, ya que un tiempo excesivo puede ser perjudicial.
3.3 Enfriamiento
El enfriamiento rápido transforma la austenita en martensita. El acero S1 es principalmente un acero de temple en aceite.
Procedimiento: Enfriar en aceite a 52-65 °C (125-150 °F). Revenir inmediatamente. El temple al aire es posible para S1, pero puede estar limitado por el tamaño de la sección.
3.4 Revenido
El revenido se realiza inmediatamente después del temple para aliviar tensiones, aumentar la tenacidad y ajustar la dureza. También transforma la austenita retenida y precipita carburos finos.
Procedimiento:
- Temperamentos múltiples: Se recomiendan encarecidamente múltiples ciclos de templado para el acero para herramientas S1.
- Tiempo de remojo: Remojar durante 2 horas por cada pulgada de espesor de sección transversal para cada temple.
- Rango de temperatura: El rango de templado general para S1 es 350-1000 °F (175-540 °C).
- Las temperaturas más bajas (por ejemplo, 300-600 °F / 149-316 °C) producen una mayor dureza.
- Las temperaturas más altas reducen la dureza pero pueden maximizar la tenacidad.
- La dureza generalmente varía desde aproximadamente 58 HRC (revenido) hasta aproximadamente 41 HRC (templado a 1000 °F/540 °C).
- Enfriamiento: Dejar enfriar lentamente en aire quieto.
Temperaturas de revenido del acero para herramientas S1 y dureza resultante
| Temperatura de revenido | Rockwell C |
| Como se apagó | 58 |
| 300 °F / 150 °C | 56 |
| 400 °F / 205 °C | 55 |
| 600 °F / 315 °C | 53 |
| 800 °F / 425 °C | 51 |
| 1000 °F / 540 °C | 48 |
| 1200 °F / 650 °C | 43 |
4. Aplicaciones del acero para herramientas S1
La combinación distintiva de tenacidad y resistencia a los impactos convierte al acero para herramientas S1 en un material fiable para una amplia gama de aplicaciones industriales exigentes. Si sus procesos de fabricación implican herramientas o componentes sometidos regularmente a fuertes impactos o situaciones de alta tensión, el S1 ofrece una solución robusta y fiable.
La siguiente tabla describe las aplicaciones comunes del acero para herramientas S1 y destaca por qué se lo selecciona para estas tareas:
| Categoría de aplicación | Ejemplos específicos | Principales beneficios del acero para herramientas S1 en estas aplicaciones |
| Herramientas de impacto y corte | Cinceles manuales, cinceles neumáticos para cincelar (al S1 a veces se lo denomina “acero para cincel de tungsteno” para este uso), varios punzones (incluidos punzones de perforación, recorte y embutición), hojas de cizalla para cizallamiento en frío de materiales pesados y de desecho. | La tenacidad superior del acero para herramientas S1 evita astillamiento prematuro, agrietamiento o fallas catastróficas cuando se somete a golpes repetidos o fuerzas de corte intensas. |
| Conformado y estampación | Matrices de conformación en frío, matrices de estampación, herramientas de estampación en frío (especialmente para formas intrincadas), juegos de remaches y sellos de material. | El S1 ofrece una excelente resistencia a los impactos y una buena resistencia a la compresión, lo que le permite soportar las fuerzas severas, a menudo repetitivas, que se encuentran en estas operaciones de conformado y estampado. |
| Trabajo en frío especializado | Mandriles, rodillos y otras herramientas diversas utilizadas en procesos exigentes de estirado y conformado en frío. | La tenacidad inherente de S1 es un atributo crítico para las herramientas que deben soportar un estrés operativo sustancial sin fracturarse, lo que garantiza la longevidad de la herramienta. |
| Usos moderados para trabajos en caliente | Ciertos tipos de cuchillas de corte en caliente, algunos punzones para trabajo en caliente donde las temperaturas no son extremas. | El contenido de tungsteno en S1 proporciona la capacidad de mantener la integridad estructural y la dureza a temperaturas moderadamente elevadas, normalmente hasta alrededor de 1000 °F (540 °C). |
| Piezas estructurales y de maquinaria | Diversos elementos de máquinas, como levas, ejes, husillos, engranajes y ruedas dentadas, que experimentan cargas de impacto. | El acero para herramientas S1 ofrece una opción confiable para componentes que requieren una combinación de alta resistencia y la capacidad de absorber golpes e impactos durante el funcionamiento. |
| Moldeo de plástico | Insertos de tamaño pequeño a mediano para moldes de inyección de plástico. | En estas aplicaciones, S1 ofrece una tenacidad mejorada en comparación con aceros para herramientas alternativos como D2, lo que reduce significativamente el riesgo de agrietamiento del inserto y extiende la vida útil del molde. |
5. Consideraciones importantes para la selección del acero para herramientas S1
Si bien el acero para herramientas S1 ofrece excelentes características de rendimiento para las aplicaciones previstas, los posibles usuarios deben tener en cuenta los siguientes puntos:
- Disponibilidad: En el mercado actual, el uso generalizado del acero S1 ha disminuido, y los proveedores ahora tienen mayor disponibilidad de aceros para herramientas como el S5 o el S7. Esto podría afectar la disponibilidad inmediata del S1. Sin embargo, para aplicaciones específicas y críticas donde la máxima tenacidad es fundamental para evitar el agrietamiento en condiciones de impacto severo, el acero para herramientas S1 sigue siendo una opción excepcionalmente valiosa y eficaz.
- Precisión del tratamiento térmico: Lograr el equilibrio óptimo entre dureza y tenacidad en cualquier componente de acero para herramientas S1 depende fundamentalmente de la correcta ejecución del protocolo de tratamiento térmico. El ciclo de revenido, en particular, es vital para perfeccionar estas propiedades y garantizar la máxima vida útil y rendimiento de la herramienta o pieza.
6. Calificación equivalente
- DIN: 1.2550
- China GB: 6CrW2Si o 5CrW2Si
- Roberts, G., Krauss, G., y Kennedy, R. (1998). Aceros para herramientas (5.ª ed.). ASM International. ↩︎
Preguntas frecuentes
DIN: 1.2550, 60WCrV8
GB: 5CrW2Si o 6CrW2Si
JIS: SKS41
AFNOR: 55WC20
Licenciatura: Licenciatura1
UNS: T41901
El S1 es un acero para herramientas de uso general, endurecido en aceite y resistente a impactos. Está diseñado principalmente para aplicaciones sometidas a esfuerzos de impacto repetitivos, como cinceles, cuchillas de corte y perforadoras de roca. El acero S1 presenta alta tenacidad y resistencia a la fractura bajo cargas de impacto, además de una excelente resistencia mecánica y al desgaste. Su composición incluye tungsteno, cromo, molibdeno y silicio, que contribuyen a su dureza y templabilidad.
El S1 es un acero para herramientas de temple en aceite, mientras que el S7 es un acero para herramientas de temple libre. El acero S7 alcanza una dureza máxima de 58 HRC, mientras que el S1 puede alcanzar una dureza máxima de 63-64 HRC.
El acero para herramientas S1 suele tener una dureza de trabajo revenida que oscila entre 50 y 58 HRC, dependiendo de su contenido específico de carbono y de las condiciones de revenido aplicadas1130. Tras el temple en aceite, el acero S1 puede alcanzar una dureza de hasta 63-64 HRC antes del revenido posterior29.
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