Selección de aceros para herramientas de corte a alta velocidad (HSC)
El corte de alta velocidad (HSC) opera a velocidades de corte y tasas de remoción de material muy elevadas, generando tasas de deformación y temperaturas extremas en la interfaz herramienta-pieza. La deformación plástica produce deformaciones por cizallamiento de 2 a 5 y tasas de deformación de hasta 10.5s−1 (alcanzando localmente 107s−1), con temperaturas de interfaz que a menudo superan los 1000℃.
A estas temperaturas, el rendimiento de la herramienta ya no depende de la dureza a temperatura ambiente. La falla de la herramienta se debe principalmente al desgaste por difusión (formación de cráteres), el desgaste abrasivo del flanco, el astillamiento del filo y el rápido ablandamiento térmico. Una vez que la dureza disminuye a temperaturas elevadas, la deformación plástica y el desgaste se aceleran, lo que conlleva una pérdida de estabilidad del filo de corte.
Factores clave de selección
En HSC, la selección de materiales está limitada principalmente por el rendimiento a altas temperaturas, más que por la dureza o la resistencia convencionales. La clave reside en mantener la integridad del filo de corte bajo cargas térmicas y mecánicas combinadas.
Dureza en caliente (dureza roja)
Esta es la principal limitación. El acero debe conservar su dureza y resistir el revenido a temperaturas superiores a 600-1000 °C. Si la dureza disminuye por debajo de la temperatura de corte, el filo se deforma plásticamente y el desgaste aumenta drásticamente.
Resistencia al desgaste
La resistencia al desgaste depende de la dureza de la matriz y de las características de los carburos. Los carburos finos y distribuidos uniformemente (MC, M6C) mejoran la resistencia a la abrasión y al desgaste por difusión. Sin embargo, un volumen excesivo de carburos o la presencia de carburos gruesos aumentan la fragilidad y favorecen el astillamiento de los bordes durante los ciclos térmicos.
Dureza
Los ciclos térmicos y las cargas de corte intermitentes generan choques mecánicos repetidos. Una tenacidad insuficiente provoca microdesgaste y fallos en el filo, especialmente en el fresado o el corte interrumpido. Aumentar la resistencia al desgaste incrementando el contenido de aleación suele reducir la tenacidad, por lo que el equilibrio debe ajustarse a las condiciones de corte.
Aceros para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI M42 | 1.3247 | SKH59
El M42 se utiliza cuando la temperatura de corte es el factor limitante principal. Su contenido de cobalto de aproximadamente 81 TP3T mejora el endurecimiento secundario y retrasa el ablandamiento térmico, lo que permite una dureza de trabajo de 68 a 70 HRC.
Es adecuado para el mecanizado de aleaciones de titanio y superaleaciones de níquel, donde las temperaturas de corte se mantienen elevadas. En comparación con el M4, tiene menor tenacidad, por lo que se requieren condiciones de corte estables y configuraciones rígidas para evitar el astillamiento.
AISI T15 (acero rápido de tungsteno-vanadio-cobalto)
Se selecciona el T15 cuando el desgaste abrasivo es el principal modo de fallo. Su alto contenido en vanadio (~5%) forma un gran volumen de carburos MC duros, lo que mejora significativamente la resistencia a la abrasión en comparación con los grados HSS convencionales como el M2.
Es adecuado para materiales de alta resistencia y alta tracción donde predomina el desgaste de los bordes. Sin embargo, su menor tenacidad limita su uso en el corte intermitente.
AISI M4 (Acero rápido con alto contenido de vanadio)
El M4 se utiliza en condiciones donde el desgaste abrasivo es importante, pero aún se requiere cierta tenacidad. Con vanadio ~4%, proporciona una buena resistencia al desgaste manteniendo una mayor tenacidad que el T15.
Su dureza típica es de 62 a 64 HRC. Es adecuada para el mecanizado de hierro fundido, latón y aceros templados donde se requiere estabilidad del filo y resistencia al astillamiento.
Aceros de metalurgia de polvos (P/M) (por ejemplo, ASP 60 / CPM Rex 76)
Los aceros P/M solucionan la segregación de carburos en los aceros HSS convencionales mediante la producción de una microestructura uniforme. Esto permite un mayor contenido de aleación manteniendo una tenacidad útil.
Estos aceros suelen alcanzar una dureza de 67 a 69 HRC y ofrecen un rendimiento más estable bajo condiciones combinadas de alta temperatura, desgaste e impacto. Son adecuados para aplicaciones exigentes de alta resistencia a altas temperaturas (HSC) que requieren tanto dureza en caliente como estabilidad del filo.
Tabla de resumen
| Grado de acero para herramientas | Dureza | Característica clave | Ventaja primaria |
| AISI M42 | 68–70 HRC | Alto contenido de Co (~8%) | Mantiene la dureza a altas temperaturas de corte. |
| AISI T15 | Hasta 67 HRC | Alto V + Co | Alta resistencia al desgaste abrasivo |
| AISI M4 | 62–64 HRC | Contenido de vitamina V equilibrado | Mayor resistencia con buena resistencia al desgaste. |
| Aceros P/M | 67–69 HRC | Microestructura uniforme | Rendimiento estable en condiciones combinadas |