Acero para herramientas S7 está clasificado como acero para herramientas resistente al impacto por la Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI). El rendimiento óptimo solo se logra mediante un tratamiento térmico adecuado. Esta guía describe sistemáticamente los pasos principales y las consideraciones críticas para un tratamiento térmico eficiente del acero para herramientas S7, basándose en principios metalúrgicos consolidados y nuestra amplia experiencia en producción y procesamiento. El tratamiento térmico del acero para herramientas S7 suele constar de cuatro etapas: precalentamiento, austenización, temple y revenido.
1. Precalentamiento
El proceso de precalentamiento es un paso inicial crítico para casi todos los aceros para herramientas, incluido el acero S7. Preajusta la estructura molecular del material, lo que ayuda a eliminar las tensiones generadas durante el mecanizado o el corte. La temperatura de precalentamiento del acero S7 es de 650 °C (1200 °F), manteniéndose de 10 a 15 minutos hasta alcanzar un calentamiento uniforme. Se debe tener precaución para evitar la exposición prolongada a esta temperatura, ya que puede alterar la estructura molecular y afectar negativamente a los ciclos de tratamiento térmico posteriores. Para piezas complejas o de gran volumen, se puede realizar un precalentamiento preliminar a una temperatura más baja, como 650 °C (1200 °F), para mitigar aún más el riesgo de choque térmico.
2. Austenitización
La austenización es el proceso de calentar el acero a una temperatura en la que su estructura se transforma de un agregado de ferrita-perlita a austenita, disolviendo una parte significativa de sus carburos. La temperatura de austenización recomendada para el acero para herramientas S7 es de 940 °C (1725 °F). El tiempo de remojo debe calcularse con base en la sección transversal más pequeña de la pieza. Para piezas con un espesor superior a 25 mm (1 pulgada), la regla general es una hora por cada 25 mm (1 pulgada). Para secciones transversales más pequeñas:
- 1/8 de pulgada (3,175 mm): 30 minutos
- 1/4 de pulgada (6,350 mm): 40 minutos
- 1/2 pulgada (12,70 mm): 45-50 minutos
- 3/4 de pulgada (19,05 mm): 50-55 minutos
Asegurarse de que la pieza alcance la misma temperatura que el horno, confirmada visualmente por un color similar, es esencial antes de comenzar el tiempo de remojo.
3. Enfriamiento
El temple se refiere al proceso de enfriamiento rápido del acero austenítico para transformar la austenita en martensita, una estructura de matriz dura. El acero para herramientas S7 es un acero para herramientas templable al aire, que puede templarse en este material. El temple al aire es el método más lento y ofrece la ventaja de reducir el choque térmico y las tensiones internas.
Aunque el acero S7 posee propiedades de temple al aire, existen limitaciones dimensionales. Cuando las dimensiones de la sección transversal superan aproximadamente 63 mm (2,5 pulgadas), el enfriamiento por aire por sí solo puede no lograr el temple completo, ya que el volumen del material reduce significativamente la velocidad de temple. En tales casos, se debe considerar el temple en aceite para un temple más seguro y eficiente.
Tras el temple, las piezas deben enfriarse a temperaturas seguras para el usuario (52-65 °C). En esta etapa, el acero es inestable y muy susceptible al agrietamiento. La austenita residual puede estabilizarse, lo que dificulta las transformaciones posteriores. Por lo tanto, las piezas deben transferirse inmediatamente para su revenido. Si se requiere enderezado, este debe realizarse mientras el material se mantenga a una temperatura superior a 205 °C (400 °F).
4. Templado
El revenido es el proceso de recalentamiento posterior al temple, cuyo objetivo es mejorar la tenacidad y aliviar las tensiones internas, contribuyendo a la dureza final deseada. Como se mencionó en el paso anterior, el revenido debe realizarse inmediatamente después de que la pieza se enfríe a 52-65 °C (125-150 °F) después del temple, lo cual es fundamental para prevenir el agrietamiento.
Para el acero S7, la temperatura de revenido inicial recomendada es de 230 °C (450 °F). Si se realiza un revenido secundario, la temperatura debe reducirse a 220 °C (425 °F). La temperatura de revenido secundario suele ser 14 °C (25 °F) inferior a la del revenido inicial. Cada ciclo de revenido debe mantenerse durante 2 horas por cada 25 mm (0,25 pulgadas) de sección transversal. Se debe evitar estrictamente el revenido insuficiente.
Relación entre la dureza y la temperatura de revenido del acero S71
| Temperatura de revenido | Dureza Rockwell C |
| Como se apagó | 62 |
| 300 °F / 150 °C | 59 |
| 400 °F / 205 °C | 58 |
| 600 °F / 315 °C | 55 |
| 800 °F / 425 °C | 52 |
| 1000 °F / 540 °C | 50 |
| 1200 °F / 650 °C | 41 |
1. Temperatura de precalentamiento: 1200 °F / 650 °C
2. Temperatura de endurecimiento: 1725 °F / 940 °C
3. Método de enfriamiento: enfriamiento por aire
4. Química: Carbono 0,50%, Manganeso 0,70%, Silicio 0,30%, Cromo 3,25%, Molibdeno 1,40%, Vanadio 0,25%
Una aplicación típica del S7 son las matrices de estampación en frío, donde se utiliza habitualmente con una dureza de trabajo de 56-60 HRC. Las temperaturas de revenido recomendadas (230 °C y 220 °C) permiten alcanzar niveles de dureza dentro de este rango a partir de una dureza en estado de temple de aproximadamente 60 HRC.
Para la mayoría de los aceros para herramientas, se recomienda encarecidamente realizar múltiples ciclos de revenido (normalmente dos o incluso tres) para reducir la austenita retenida, refinar la estructura del grano, mejorar la resistencia al desgaste y aliviar las tensiones. Entre los intervalos de revenido, la pieza debe enfriarse completamente a temperatura ambiente para minimizar la austenita retenida. Tenga en cuenta que los revenidos consecutivos a la misma temperatura son ineficaces.
El revenido induce cambios dimensionales. Cuando el acero S7 se revende a 260 °C (500 °F) según la especificación, puede expandirse aproximadamente 0,01524 mm/25 mm (0,0006 pulg./pulg.) a lo largo de la veta y aproximadamente 0,00508 mm/25 mm (0,0002 pulg./pulg.) a lo largo de la veta. Para dimensiones críticas, se recomienda consultar la tabla de cambios dimensionales del revenido para acero S7. La siguiente tabla muestra las curvas de cambio dimensional del acero S7 a diferentes temperaturas de revenido.
Estos cambios son valores aproximados basados en buenas prácticas de tratamiento térmico.
Un tratamiento térmico eficaz del acero para herramientas S7 determina directamente sus propiedades finales y su vida útil, ahorrando así tiempo y costes de producción. Un tiempo de remojo insuficiente o un revenido inadecuado durante el tratamiento térmico acortarán significativamente la vida útil de la herramienta y comprometerán su rendimiento. El estricto cumplimiento de los procedimientos de precalentamiento, austenitización, temple y revenido, junto con una atención minuciosa a factores como el control de la deformación, garantiza que el acero para herramientas S7 alcance su máximo potencial de rendimiento.
- Bryson, William E. Tratamiento térmico, selección y aplicación de aceros para herramientas. 2ª ed., Publicaciones Hanser, 2005, pág. 197. ↩︎
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