Acero para herramientas S7 | 1.2355

3. Tratamiento térmico del acero para herramientas S7

Solo el proceso de tratamiento térmico correcto puede lograr la tenacidad al impacto del acero para herramientas S7. 

3.1 Recocido

El acero para herramientas S7 se suministra generalmente recocido, lo que garantiza la máxima suavidad y facilidad de mecanizado. Si fuera necesario un re-recocido para restaurar este estado óptimo para la fabricación, el proceso implica:

1. Calefacción: Calentar uniformemente el acero S7 a 1550 °F (843 °C).
2. Remojo: Mantener a esta temperatura durante aproximadamente 1,5 horas por pulgada (o 3,5 minutos por mm) de la sección más gruesa para garantizar un calentamiento completo y uniforme.
3. Enfriamiento: Implementar un enfriamiento lento, reduciendo la temperatura del horno a una velocidad controlada de 25°F (14°C) por hora hasta que alcance 900°F (482°C).
4. Final Cool: Después de alcanzar los 900 °F (482 °C), el acero puede enfriarse con aire a temperatura ambiente.

La dureza esperada después de un proceso de recocido S7 adecuado es de un máximo de 230 HB, que es un estado ideal para operaciones de mecanizado posteriores.

3.2 Endurecimiento

La fase de endurecimiento del tratamiento térmico del acero para herramientas S7 transforma la microestructura recocida en una estructura martensítica significativamente más dura, intercalada con carburos finos, lo cual es fundamental para su rendimiento y tenacidad en el uso final. Esto implica varias etapas clave:

3.2.1 Pasos críticos de precalentamiento

El precalentamiento es un paso inicial crucial en la secuencia de temple del acero S7. Su objetivo principal es minimizar el choque térmico, que puede provocar deformación o agrietamiento, y aliviar las tensiones internas inducidas durante las operaciones de mecanizado previas.

• Primer precalentamiento: Calentar el componente S7 uniformemente a 1200°F (650°C).
• Tiempo de espera: Mantener esta temperatura durante 10 a 15 minutos, asegurándose de que el calor se distribuya uniformemente en toda la sección transversal de la pieza antes de proceder a la temperatura de austenización.

3.2.2 Austenitización

Tras el precalentamiento, el acero para herramientas S7 se calienta rápidamente hasta su temperatura de austenización (endurecimiento). Esta etapa está diseñada para disolver eficazmente los carburos de aleación y transformar la estructura cristalina del acero en... austenita.

• Temperatura de austenitización: La temperatura recomendada para austenizar S7 es 1725 °F (940 °C).

3.2.3 Remojo

Una vez alcanzada la temperatura de austenización, el componente S7 debe someterse a un proceso de remojo. Este tiempo de remojo es crucial para permitir que toda la estructura se convierta uniformemente en austenita y para asegurar la disolución adecuada de los carburos, necesaria para un endurecimiento óptimo.

• Cálculo del tiempo de remojo:

1. Para piezas con una sección transversal de más de 1 pulgada (25 mm): remojar durante 1 hora por cada pulgada (25 mm) de la sección transversal más pequeña.
2. Para secciones más pequeñas: utilice pautas específicas, por ejemplo, 30 minutos para secciones de 1/8″ (3,175 mm) y 1 hora para secciones de 1″ (25 mm).

• Precaución: Evite tiempos de remojo excesivamente largos, ya que esto puede afectar negativamente la estructura final del grano del acero y, en consecuencia, sus propiedades mecánicas.

3.2.4 Enfriamiento

El temple es la fase de enfriamiento rápido que transforma el acero S7 austenizado en una estructura martensítica dura. El S7 es un acero para herramientas de temple al aire, lo que convierte al enfriamiento al aire en el método de temple estándar y más seguro, minimizando así el riesgo de distorsión.

• Enfriamiento estándar: Enfriamiento por aire a partir de la temperatura de austenización.
• Secciones grandes: Para componentes con secciones superiores a aproximadamente 63 mm (2,5 pulgadas), la refrigeración por aire podría no lograr la dureza completa en toda su extensión. En tales casos, puede ser necesario un temple en aceite S7 para asegurar el temple completo.
• Enfriamiento posterior al enfriamiento: Tras el temple, deje que la pieza se enfríe hasta que esté ligeramente caliente al tacto (aproximadamente 65 °C) antes de proceder inmediatamente al revenido. Este paso es fundamental para minimizar el riesgo de agrietamiento por temple.

3.3 Templado

El revenido es un paso final indispensable en el proceso de tratamiento térmico del acero para herramientas S7. Sirve para reducir las tensiones internas generadas durante el temple, aumentar significativamente la tenacidad del acero (resistencia al impacto) y alcanzar la dureza de trabajo final deseada.

• Momento: El revenido debe comenzar inmediatamente después de que el componente S7 se haya enfriado a aproximadamente 65 °C (150 °F). La estructura recién templada está muy sometida a tensiones y es inherentemente frágil, lo que la hace propensa a agrietarse si se retrasa el revenido.
• Rango de templado típico: Para la mayoría de las aplicaciones, el S7 está templado entre 204 °C (400 °F) y 232 °C (450 °F).
• Recomendado para un mejor rendimiento: El temple S7 a 230 °C (450 °F) produce su dureza de trabajo óptima de aproximadamente 58 HRC, equilibrando eficazmente la resistencia con su característica resistencia al alto impacto.
• Aplicaciones de trabajo en caliente: Si el acero para herramientas S7 se va a utilizar en aplicaciones de hasta 1000 °F (540 °C), se debe templar a una temperatura ligeramente superior a su temperatura de funcionamiento máxima prevista para garantizar la estabilidad.
• Tiempo de mantenimiento del temple: Mantenga la temperatura de revenido seleccionada durante al menos 2 horas por cada ciclo. Como alternativa, se recomiendan 2 horas por cada 25 mm (1/2 pulgada) de espesor de sección transversal.
• Múltiples temperamentos para obtener resultados óptimos: Se recomienda encarecidamente el revenido doble o incluso triple para el acero para herramientas S7. Esta práctica garantiza la máxima tenacidad, refina la microestructura y promueve una mayor estabilidad dimensional y microestructural. Deje que la pieza se enfríe completamente a temperatura ambiente entre cada ciclo de revenido.
• Enfriamiento final: Es aconsejable un enfriamiento lento con aire después del revenido final para minimizar el desarrollo de tensiones residuales.

3.4 Consideraciones posteriores al tratamiento del acero S7

Si los componentes S7 endurecidos se someten a operaciones de acabado posteriores, como rectificado, soldadura o electroerosión (EDM), se recomienda encarecidamente un revenido de alivio de tensiones. Este debe realizarse a una temperatura de 14-28 °C (25-50 °F) inferior a la del último ciclo de revenido efectivo utilizado, para mitigar el riesgo de agrietamiento o inestabilidad dimensional inducida por estos procesos.

3.5 Propiedades alcanzables con el tratamiento térmico adecuado del acero para herramientas S7

Cuando el tratamiento térmico del acero para herramientas S7 se realiza correctamente, los usuarios pueden esperar las siguientes propiedades típicas, lo que hace del S7 una opción confiable para aplicaciones exigentes:

• Dureza de trabajo: Generalmente entre 56-58 HRC.
• Resistencia a los golpes: Muy alta, característica primaria y definitoria de S7.
• Resistencia al desgaste: Bueno, aunque generalmente inferior al de los aceros trabajados en frío con alto contenido de carbono y cromo como el O6 o Acero para herramientas D2.
• Estabilidad dimensional: Buena estabilidad durante todo el correcto proceso de tratamiento térmico.
• Beneficio del endurecimiento por aire: La capacidad de endurecimiento al aire del S7 proporciona un buen margen de seguridad durante el proceso de endurecimiento, reduciendo el riesgo de distorsión y agrietamiento en comparación con los aceros de temple líquido.
• Rendimiento a temperaturas elevadas: El S7 exhibe buena resistencia al ablandamiento a temperaturas moderadamente elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de trabajo en caliente a temperatura media.
• Endurecimiento de la superficie: Mediante tratamientos superficiales como la carbonitruración o la nitruración, la dureza superficial del acero para herramientas S7 puede mejorarse aún más hasta alcanzar aproximadamente 64 HRC. Sin embargo, estos tratamientos superficiales pueden afectar la resistencia inherente al impacto del acero S7 y deben considerarse cuidadosamente según los requisitos de la aplicación.
• Cambio dimensional: Se espera un crecimiento dimensional aproximado de +0,001 pulgadas por pulgada (0,001 mm por mm) cuando S7 se enfría al aire desde la temperatura de endurecimiento correcta.

Para proporcionar una referencia rápida, los parámetros clave para el tratamiento térmico del acero para herramientas S7 se resumen a continuación: