Cómo seleccionar aceros para herramientas

Una ruta práctica desde la aplicación hasta el grado. Calificaciones relativas de propiedades para diez aceros para herramientas comunes, una tabla de selección por aplicación y condición de trabajo, y las verificaciones técnicas a realizar antes de fijar un grado. Úselo como punto de partida y luego confirme con su tratador térmico y una prueba en servicio.

1Encontrar la aplicación de la herramienta
2Identificar la condición de trabajo
3Comprobar la propiedad requerida
4Comparar los grados adecuados
5Confirmar los límites del proceso

1. Clasificación de propiedades de aceros para herramientas comunes

Calificaciones relativas para diez grados que cubren la mayoría de los trabajos de matrices, herramientas y moldes. Más alto es mejor para cada columna, y las cuatro columnas comparten la misma escala.

Grado	Tipo	Resistencia al desgaste	Tenacidad	Maquinabilidad	Rectificabilidad
Aceros rápidos para herramientas
M4	Rápido, molibdeno	103	14	60	10
M2	Rápido, molibdeno	95	20	65	10
Aceros para trabajo en frío
D2	Trabajo en frío, alto cromo	100	20	60	10
A2	Trabajo en frío, temple al aire	65	40	65	44
O1	Trabajo en frío, temple en aceite	50	14	90	72
A8	Trabajo en frío, temple al aire	48	75	60	75
O6	Trabajo en frío, temple en aceite	44	10	125	76
Aceros para herramientas de trabajo en caliente
H13	Trabajo en caliente, cromo	30	100	75	100
Aceros para herramientas resistentes al impacto
S5	Resistente al impacto	44	90	65	85
S7	Resistente al impacto	42	103	75	92

^(a) Resistencia a la abrasión. En esta comparativa, los grados M4, D2 y M2 presentan los índices de resistencia a la abrasión más altos.
^(b) Tenacidad. En esta comparativa, los grados S7, H13 y S5 presentan los índices de tenacidad más altos.
^(c) Maquinabilidad. Los grados O6 y O1 son más fáciles de mecanizar que los grados de alta resistencia al desgaste, como D2, M2 y M4.
^(d) Rectificabilidad. H13, S7 y S5 se rectifican con más facilidad, mientras que D2, M2 y M4 son más difíciles de rectificar.
^(e) Lectura de las barras. Las cuatro propiedades están indexadas en la misma escala relativa, por lo que una barra más larga significa una calificación más alta para esa propiedad, no un ranking general más alto del grado.

2. Selección de acero para herramientas según la aplicación

Punto de partida por herramienta y condición de trabajo. No reemplaza las pruebas de aplicación ni la confirmación del tratamiento térmico. Los nombres de los grados enlazan a las páginas de los grados.

Aplicación / herramienta	Condición de trabajo	Propiedad principal requerida	Grado general	Grado de mayor rendimiento
Herramientas de corte	Cortes de luz, velocidades lentas	Resistencia al desgaste con una capacidad de rectificado aceptable.	O1, A2	M2
Herramientas de corte	Cortes bruscos, velocidades rápidas	Resistencia al desgaste y dureza en caliente	M2	M4, T1, M42
Herramientas de mandrinar	Corte de metales	Dureza en caliente y resistencia al desgaste	M2	M4
Herramientas de brochado	Metalurgia	Resistencia al desgaste y dureza en caliente	M2	M4
Fresas de forma	Corte de perfiles	Resistencia al desgaste y dureza en caliente	M2	M4
Fresas	Corte continuo	Dureza en caliente y resistencia al desgaste de los bordes	M2	M4
Herramientas para roscar	Corte de roscas	Resistencia al desgaste y dureza en caliente	M2	M4
Herramientas para trabajar madera	Desgaste del filo con necesidad de reafilado	Resistencia al desgaste y capacidad de rectificado	O1	M2
Cuchillas de cizalla en frío	Material de calibre ligero	Resistencia al desgaste con tenacidad moderada.	A2	D2
Cuchillas de cizalla en frío	Material de calibre grueso	Resistencia al impacto y resistencia al agrietamiento	S5	S7
Cuchillas de cizalla en caliente	Corte en caliente	Dureza y tenacidad en caliente	S7, A8	H13, H21
Cuchillas para papel	Desgaste de los bordes	Resistencia al desgaste	D2	M2, M4
Cuchillas rotativas	Desgaste por corte continuo	Resistencia al desgaste	A8	D2
Cuchillas para astilladoras	Desgaste por impacto y en los bordes	Resistencia con durabilidad	A2, A8	D2, M2
Matrices de corte	Trabajo en frío, carreras cortas	Resistencia al desgaste y maquinabilidad equilibradas	O1, O6	A2
Matrices de corte	Trabajo frío, carreras largas	Resistencia al desgaste y estabilidad dimensional	A2	D2, M2
Matrices de doblado	Conformado en frío	Resistencia y estabilidad dimensional	O1, O6	A2, D2
Matrices de acuñado	Trabajo en frío a alta presión	Resistencia al desgaste y resistencia a la compresión	O1	A2, D2
Matrices de estampado en relieve	Presión fría y detalles de la superficie	Resistencia al desgaste y estabilidad dimensional	A2	D2
Matrices de conformado en frío	Formación general	Resistencia al desgaste con estabilidad	O1	A2, D2
Matrices de conformado en caliente	Trabajo caliente	Dureza y tenacidad en caliente	H13, S7	H21
Matrices de extrusión en frío	Alta presión y desgaste	Resistencia al desgaste con suficiente dureza.	D2	M2
Matrices de extrusión en caliente para aluminio	Ablandamiento por calor y fatiga térmica	Dureza y tenacidad en caliente	H13	H11, H21
Matrices de extrusión en caliente para cobre y latón	Mayor desgaste por calor y carga térmica	Dureza en caliente y resistencia térmica	H13	H21
moldes de fundición a presión	Fatiga térmica, agrietamiento por calor, fisuras	Estabilidad en trabajos en caliente	H13	H13 Premium / H13 ESR
Matrices de fundición a presión para latón	Ropa de calor más alta	Dureza en caliente y resistencia al calor	H13	H21
Matrices de forja en caliente	Calor, impacto, fatiga térmica	Resistencia y dureza en caliente	H13, S7	H21, H43
Matrices de recorte en caliente	Impacto caliente y daños en los bordes	Resistencia y dureza en caliente	S7, H13	H21
Herramientas de encabezado en frío	Impacto, presión, desgaste	Resistencia y durabilidad	A2, S7	D2, M2
Punzones en frío	Perforar, recortar, formar	Resistencia al desgaste y tenacidad	A2, S7	D2, M2
punzones para servicio pesado	Puñetazos con carga de choque	La dureza ante todo.	S5	S7
Punzones de embutición	Presión de tracción y desgaste	Resistencia al desgaste y tenacidad	A2, D2	M2
Rodillos de roscar	Presión superficial y desgaste	Resistencia al desgaste	D2	M2
Rodillos de conformado	Presión de rodadura y desgaste	Resistencia al desgaste y estabilidad dimensional	O1, A2	D2, D7
Rodillos motrices	Desgaste bajo presión de contacto	Resistencia al desgaste	D2	D7
Herramientas de trefilado de alambre	Desgaste por deslizamiento y presión superficial	Resistencia al desgaste	D2	M4
Calibradores de tapón	Desgaste y estabilidad dimensional	Resistencia al desgaste y estabilidad	A2	D2
Fresas madre patrón	Precisión y resistencia al desgaste	Resistencia al desgaste y estabilidad	S7	A2, D2
Fresas madre de corte	Desgaste por corte y calor	Dureza en caliente y resistencia al desgaste	M2	T1
Herramientas de torno	Calor y desgaste de corte	Dureza en caliente	M2	M42
Herramientas de cepillado	Desgaste de corte	Dureza en caliente y resistencia al desgaste	M2	M4
Herramientas de cepilladora	Desgaste de corte	Dureza en caliente y resistencia al desgaste	M2	M4
Escariadores	Precisión de corte y desgaste	Resistencia al desgaste y dureza en caliente	M2	M4
Machos de roscar	Desgaste por corte de rosca	Resistencia al desgaste y dureza en caliente	O1	M2
Brocas	Calor de corte y desgaste de los bordes	Dureza en caliente y resistencia al desgaste	M2	M4
Bujes de taladro	Desgaste por perforación repetida	Resistencia al desgaste	S5	A2
Matrices de plegadora	Presión de flexión	Resistencia y durabilidad	4140 HT	A2
Matrices de agarre, en frío	Presión de sujeción y desgaste	Resistencia al desgaste y tenacidad	O1, S7	A2, D2
Matrices de agarre, en caliente	Agarre y desgaste calientes	Dureza y tenacidad en caliente	S7, H13	H21
Matrices de estampado, en frío	Impacto y presión de formación	Resistencia y durabilidad	S7	D2
Matrices de estampado, en caliente	Calor e impacto	Dureza y tenacidad en caliente	H13, S7	H21
Matrices de laminación	Desgaste y estabilidad de los bordes	Resistencia al desgaste	A2	D2, M2
moldes para plástico	Mecanizado, pulido, calidad de la superficie del molde	Maquinabilidad y pulibilidad	P20, H13	420, aceros especiales para moldes
Herramientas de impacto	Choque repetido	Tenacidad	S5	S7
Herramientas de golpeo, en frío	Impacto y rotura	Tenacidad	S5	S7
Herramientas de forja	Impacto y calor	Tenacidad	S5	S7
Herramientas para taller de calderas	Trabajo de impacto	Tenacidad	S5	S7
Cinceles, trabajo en frío	Impacto y astillamiento de bordes	Tenacidad	S5	S7
Cinceles, trabajo en caliente	Calor e impacto	Resistencia y dureza en caliente	S7	M2
Herramientas neumáticas	Impacto repetido	Tenacidad	S5	S7
Martillos rompehormigón	Impacto severo	Tenacidad	S5	S7
Puntas de destornillador	Torsión e impacto	Tenacidad	S5	S7
Mandrinos	Soporte y uso	Resistencia y estabilidad dimensional	O1, O6	A2, D2
Pinzas de sujeción	Presión de sujeción y desgaste	Resistencia y durabilidad	O1	S5, S7
Garras de mandril	Presión de sujeción e impacto	Tenacidad	S5	S7

3. Notas de selección

Cómo leer el modo de falla antes de cambiar un grado.

Nota de selección	Significado
Si la herramienta se desgasta gradualmente, comience por comparar los diferentes grados de resistencia al desgaste.	Las calidades D2, M2, M4 y similares son puntos de partida comunes para el desgaste abrasivo.
Si la herramienta se astilla, se agrieta o se rompe repentinamente, compruebe la tenacidad antes de aumentar la dureza.	Los grados S7, S5, H13 y otros grados más resistentes pueden ser más adecuados para herramientas sometidas a cargas de impacto.
Si la herramienta funciona bajo calor, la dureza a temperatura ambiente no es suficiente.	La dureza en caliente y la resistencia al ablandamiento adquieren mayor importancia.
Si la herramienta requiere afilado frecuente, la facilidad de afilado influye en el coste de mantenimiento.	Los grados de alta resistencia al desgaste pueden ser más difíciles de rectificar.
Si la herramienta es grande o compleja, debe tenerse en cuenta la deformación producida por el tratamiento térmico.	Los aceros de fraguado al aire se utilizan con frecuencia cuando la estabilidad dimensional es importante.
Si la producción es escasa, la versión de mayor rendimiento puede no resultar económica.	La maquinabilidad y el coste del material pueden ser factores más importantes para la fabricación de herramientas en series cortas.
Si la producción es prolongada, una mayor resistencia al desgaste puede reducir el coste total.	Las calidades más caras se justifican cuando reducen el tiempo de inactividad y la frecuencia de reemplazo.

4. Verificación técnica final antes de la selección del grado

Confirme estos nueve puntos con el taller de herramientas y el tratador térmico antes de fijar el grado.

Check item	Confirmar antes de la selección
Función de la herramienta	Corte, cizallamiento, conformado, estirado, extrusión, laminado, impacto, moldeo
Temperatura de trabajo	Temperatura ambiente, trabajo en caliente, trabajo en caliente
Modo de falla principal	Desgaste, astillamiento, agrietamiento, reblandecimiento, deformación, distorsión
Load level	Ligero, mediano, pesado, con carga de impacto
Volumen de producción	Carrera corta, carrera media, carrera larga
Tamaño de sección	Herramienta pequeña, sección gruesa, bloque de matriz grande
Objetivo de tratamiento térmico	Dureza, tenacidad y control de la distorsión requeridos
Requisito de acabado	Mecanizado, rectificado, pulido, afilado
Cost target	Costo del material, costo de mecanizado, costo de mantenimiento, costo por pieza

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Las calificaciones de propiedades son valores de comparación relativos para la selección, no resultados de ensayos mecánicos. Las notas de aplicación son solo una referencia inicial: el rendimiento final depende de la calidad del acero, el tratamiento térmico, el tamaño de la sección, el diseño de la herramienta y las condiciones de servicio. Verifique el grado y el procedimiento de tratamiento térmico antes de la producción.