Catálogo de productos de acero para herramientas
Nuestro catálogo de aceros para herramientas
Haga clic en cualquier producto para ver los detalles.
Qué es el acero para herramientas
Es una aleación especial de acero utilizada específicamente para la fabricación de herramientas, matrices y moldes. Estas herramientas, matrices y moldes se utilizan para cortar, conformar, procesar o estampar otros materiales, como metales ferrosos, metales no ferrosos, plásticos, madera, papel, roca u hormigón. El acero para herramientas presenta buena resistencia, tenacidad, dureza, resistencia al desgaste y estabilidad al temple. Según su aplicación, el acero para herramientas se puede dividir en acero de vanguardia, acero para moldes y acero de medición. Según su composición química, se puede dividir en acero al carbono, acero aleado y acero de alta velocidad.
Las principales propiedades del acero para herramientas incluyen dureza, resistencia al desgaste, resistencia mecánica, tenacidad, maquinabilidad, rango de temperatura de temple, templabilidad, sensibilidad a la descarburación, deformación por tratamiento térmico y rendimiento de rectificado. Entre estas, la alta dureza y la resistencia al desgaste son las más importantes. Mediante el temple y el tratamiento térmico, la dureza y la resistencia al desgaste pueden mejorarse significativamente.
Composición
Es una aleación compleja a base de hierro que contiene proporciones variables de elementos de aleación, incluidos carbono, cromo, vanadio, molibdeno, tungsteno, níquel, manganeso y silicio.
Las principales funciones de estos elementos de aleación incluyen:
- Carbono (C): El principal elemento de aleación, cuyo rango suele ir de 0,6% a 2,40% en aceros con alto contenido de carbono y aceros para herramientas, es crucial para lograr una alta dureza a través de la formación de martensita e influir en la precipitación de carburo.
- Cromo (Cr): Mejora la templabilidad, la resistencia al desgaste, la corrosión y la oxidación, la pulibilidad y las propiedades a altas temperaturas. Es un excelente formador de carburo y eleva las temperaturas de endurecimiento. Se encuentra en diversos tipos, incluyendo aceros con alto contenido de cromo para trabajo en frío y aceros con cromo para trabajo en caliente.
- Vanadio (V): Un fuerte formador de carburos, especialmente forma carburos de tipo MC ricos en vanadio, que mejoran significativamente la resistencia al desgaste.
- Molibdeno (Mo): Aporta resistencia térmica y templabilidad. Es un formador de carburo y, junto con el tungsteno, previene el ablandamiento durante el revenido.
- Tungsteno (W): Similar al molibdeno, es un formador de carburo que contribuye significativamente a la dureza en caliente y la resistencia al desgaste. Los carburos de tipo M6C ricos en tungsteno son comunes.
- Cobalto (Co): Proporciona resistencia al calor (dureza en caliente) y a menudo se agrega a los aceros de alta velocidad para mejorar la dureza a altas temperaturas.
- Manganeso (Mn): Un desoxidante que aumenta la templabilidad, incluso en pequeñas cantidades, de los aceros para herramientas al carbono.
- Silicio (Si): Mejora la tenacidad en aceros para herramientas de baja aleación, eleva los puntos críticos en aceros para herramientas de trabajo en caliente, reduce la descamación y aumenta la templabilidad y la resistencia al revenido. También puede promover la formación de grafito para una mejor maquinabilidad.
Propiedades clave
La elección del acero para herramientas depende de la aplicación específica, y ningún acero para herramientas por sí solo puede satisfacer todos los requisitos. Las principales propiedades del acero para moldes incluyen:
- Alta dureza y resistencia al desgasteLa dureza es la capacidad de resistir la penetración o la abrasión. Generalmente, depende de la dureza de la herramienta y de su contenido específico de aleación o tipo de carburo. Una mayor dureza suele mejorar la resistencia mecánica y la resistencia al desgaste, pero puede reducir la tenacidad. La resistencia al desgaste se atribuye principalmente a la dureza de la matriz (principalmente martensita) y a la presencia de carburos duros no disueltos.
- DurezaEs una combinación de ductilidad y resistencia elástica. Es la capacidad de resistir la rotura o el astillamiento bajo cargas de impacto o sobrecargas. Generalmente existe una relación inversa entre la resistencia al desgaste y la tenacidad; mejorar una suele reducir la otra. Reducir el contenido de carbono y aleación puede mejorar la tenacidad, pero reducirá la resistencia al desgaste.
- Dureza caliente/dureza rojaEsta es la capacidad de mantener una alta dureza a altas temperaturas. El acero para herramientas que opera a altas velocidades de corte genera una gran cantidad de calor, por lo que la resistencia al calor rojo es fundamental. Esto se debe principalmente a que elementos de aleación como el tungsteno, el molibdeno y el cobalto en la composición forman carburos estables que resisten el ablandamiento a altas temperaturas.
- Estabilidad dimensionalPuede mantener cambios dimensionales mínimos durante el tratamiento térmico. Algunos aceros para herramientas endurecidos al aire presentan una deformación incluso menor durante el tratamiento térmico.
- Maquinabilidad y rectificabilidadLa maquinabilidad es la facilidad o dificultad con la que un material puede mecanizarse hasta alcanzar el tamaño, la forma y el acabado superficial deseados. Está influenciada por la microestructura del acero, siendo las estructuras esferoidizadas (donde los carburos son globulares) las preferidas para los aceros para herramientas debido a su alto contenido de carbono. La rectificabilidad también es esencial, especialmente después del tratamiento térmico, cuando el acero para herramientas es extremadamente duro. Los aceros para herramientas con menor contenido de aleación tienden a ser más fáciles de mecanizar y rectificar.
Clasificación
Cada país y fabricante tiene diferentes estándares y grados. En este artículo, utilizaremos el AISI estadounidense como referencia.
Los aceros para herramientas se clasifican según AISI (Instituto Americano del Hierro y el Acero), basado principalmente en su uso previsto, composición, propiedades mecánicas especiales o método de tratamiento térmico. Los grupos principales son:
- Aceros W (endurecibles por agua): Aceros de alto carbono (0.60-1.40% C) con bajo contenido de aleación. Presentan un temple superficial y requieren un temple en agua para alcanzar la dureza necesaria. Se utilizan en cinceles, limas, herramientas para trabajar la madera, taladros, escariadores y machos de roscar.
- Aceros S (resistentes a impactos): Aceros de medio carbono (0,45-0,65% C) de baja aleación, diseñados para una alta tenacidad y soportar cargas de impacto y choque. Contienen elementos como silicio, cromo, molibdeno y tungsteno. Se utilizan para cinceles, punzones, hojas de cizallas y herramientas neumáticas. Nuestra empresa ofrece S1 y Acero para herramientas S7.
- Aceros O (Trabajo en frío con temple en aceite): Poseen una templabilidad mejorada en comparación con los aceros W, lo que permite el temple en aceite, minimizando así la distorsión. Ofrecen buena resistencia al desgaste y propiedades antideformantes. Se utilizan para machos de roscar, escariadores, matrices de troquelado y matrices de conformado. O6 y A10 contienen grafito para mejorar la maquinabilidad y la vida útil de la matriz. Nuestra empresa ofrece O1 y Acero para herramientas O2.
- Aceros A (de aleación media, endurecidos al aire y para trabajo en frío): Su alto contenido de aleación permite el endurecimiento al aire, lo que minimiza la distorsión y promueve la estabilidad dimensional. Ofrecen una excelente resistencia a la abrasión y al revenido, ideales para aplicaciones de trabajo en frío. Entre sus aplicaciones se incluyen cuchillas de corte, punzones, matrices de troquelado, matrices de conformado y calibradores. Nuestra empresa ofrece Acero para herramientas A2.
- Aceros D (alto contenido de carbono y alto contenido de cromo para trabajo en frío): Ofrecen una excelente resistencia al desgaste, propiedades antideformables y una mínima variación dimensional durante el endurecimiento gracias a su alto contenido de carbono (hasta 2.25%) y cromo (12-14%). Se utilizan para matrices de troquelado y perforación, matrices de embutición y cuchillas de cizalla. Ofrecemos D2, D3y Acero para herramientas D6.
- Aceros H (para trabajo en caliente): Diseñados para operaciones a temperaturas elevadas (de 200 °C a 800 °C), como forja en caliente, estampación en caliente, extrusión y fundición a presión. Combinan dureza al rojo con buena resistencia al desgaste y a los impactos. Algunos ejemplos incluyen H10, H11, H12, H13, y H21.
- Aceros de alta velocidad a base de molibdeno (M): Contienen molibdeno como principal elemento de aleación, a menudo con tungsteno y cobalto. Se utilizan en herramientas de corte de alta velocidad, como taladros, escariadores y fresas, gracias a su excelente resistencia al desgaste y dureza en caliente. M2, M35y M42 Son tipos comunes.
- Aceros T (de alta velocidad a base de tungsteno): Alta concentración de tungsteno, pero sin molibdeno. Aplicaciones similares a las de la serie M, ofreciendo excelente resistencia, tenacidad, resistencia al desgaste y dureza en caliente. Ejemplos: T1, T4, T5, T8 y T15.
- Aceros L (de baja aleación para usos especiales): Tienen composiciones similares a las de los aceros aleados AISI, pero con mayor contenido de carbono. Ofrecen una templabilidad moderada y pueden templarse en aceite, lo que proporciona mayor tenacidad que los aceros de alto contenido de carbono que se templan en aceite. Se utilizan para mandriles, matrices, pasadores, punzones y piezas de máquinas herramienta. Ofrecemos Acero para herramientas L6.
- Aceros P (Molde): Aceros bajos en carbono, a menudo carburizados, utilizados en aplicaciones de moldeo de plástico y fundición a presión. Destacan por su pulibilidad, baja distorsión y buena maquinabilidad. Nuestra empresa ofrece P20, P20+Ni, y P20+S.
- Aceros F (Carbono-Tungsteno para Usos Especiales): Se utiliza ampliamente para taladros de diámetro pequeño.
En función de su uso previsto, también pueden clasificarse como aceros para herramientas para trabajo en frío, aceros para herramientas para trabajo en caliente, aceros para moldes de plásticoy aceros rápidos.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico es un proceso clave para lograr el máximo rendimiento del acero para herramientas. El proceso suele dividirse en tres etapas:
- AustenitizaciónEl acero se calienta a una temperatura específica por encima de su rango crítico durante un período definido. Esto transforma la estructura cristalina en austenita y disuelve los carburos.
- Temple: Enfriamiento rápido desde la temperatura de austenización para transformar la austenita en martensita, que es la estructura de matriz dura de los aceros. El medio de temple (agua, aceite, aire, sal) depende de la templabilidad del acero y de la estabilidad dimensional deseada. Los aceros para herramientas suelen tener una alta templabilidad, lo que permite el temple en aceite o aire para minimizar la distorsión en comparación con los aceros al carbono templados en agua.
- Templado: Recalentamiento del acero templado y endurecido a una temperatura intermedia por debajo del rango crítico para reducir las tensiones internas, aumentar la tenacidad y ajustar la dureza. Esto también facilita la transformación de la austenita retenida en martensita. Los ciclos de revenido doble o triple son comunes para garantizar la transformación completa y el alivio de tensiones.
Para obtener más información sobre este tema, consulte “El tratamiento térmico del acero para herramientas“.
Aplicaciones
Son indispensables en una amplia gama de aplicaciones industriales. Se utilizan para:
- Herramientas de corte: Herramientas de torno de una sola punta, taladros, escariadores, machos de roscar, fresas, fresas de extremo, fresas madre, sierras y brochas.
- Herramientas para formar y dar forma: Matrices (de troquelado, de conformación, de embutición, de extrusión, de forja, de forja en caliente, de acuñación, de estampación en frío, de recorte), punzones, cuchillas de corte, rodillos y mandriles.
- Moldes: Para fundición a presión, moldeo de plástico (por ejemplo, moldes de inyección de plástico) y moldeo de cerámica.
- Componentes especializados: Componentes de máquinas herramientas, resortes, sujetadores de ultra alta resistencia, válvulas para propósitos especiales y cojinetes, donde se requiere alta resistencia al desgaste, resistencia, tenacidad y estabilidad de temperatura.
Preguntas frecuentes
El acero para herramientas es una clase especial de aceros al carbono o de aleación, diseñado con alta dureza, resistencia al desgaste, tenacidad y, a menudo, resistencia al calor, específicamente para la fabricación de herramientas, matrices y moldes que cortan, dan forma o forman otros materiales, principalmente mediante tratamientos térmicos precisos.
Los aceros para herramientas son aceros especializados que se utilizan principalmente para la fabricación de herramientas como herramientas de corte, matrices y moldes para dar forma a otros materiales, como metales, plásticos y madera, en diversas condiciones de temperatura. También se emplean en componentes de maquinaria de alto rendimiento y aplicaciones estructurales que requieren alta resistencia al desgaste, resistencia y tenacidad.
Los aceros para herramientas son aleaciones complejas a base de hierro que contienen cantidades significativas de carbono, cromo, vanadio, molibdeno o tungsteno, y en ocasiones cobalto. Están diseñados específicamente para tener carburos duros dispersos en una matriz de acero endurecido, lo que les permite alcanzar propiedades como alta dureza y resistencia al desgaste.
Muchos aceros para herramientas son aceros con alto contenido de carbono, con un contenido de carbono típicamente superior al de la mayoría de los aceros estructurales al carbono, de entre 0,41 TP₃T y 2,51 TP₃T. Al combinar altos niveles de carbono y elementos de aleación en el acero para herramientas, se pueden obtener carburos de alta dureza y alta resistencia al desgaste tras el tratamiento térmico. Sin embargo, algunos aceros para moldes son bajos en carbono (p. ej., la serie P) y están diseñados para ser carburizados para lograr una superficie dura, manteniendo un núcleo tenaz.
Sí, la mayoría de los aceros para herramientas pueden oxidarse debido a sus aleaciones a base de hierro. Si bien algunos, en particular los aceros con alto contenido de cromo, como la serie D, ofrecen una resistencia considerable a las manchas gracias a su contenido de cromo tras el temple y el pulido, esta generalmente no es equivalente a la resistencia total a la corrosión de los aceros inoxidables. En ocasiones, se utilizan aceros inoxidables martensíticos especializados para moldes que requieren una alta resistencia a la corrosión.
Los aceros para herramientas están diseñados para una dureza alta, que suele oscilar entre 50 y 70 Rockwell C (HRC), según el tipo específico y el tratamiento térmico.
La resistencia es la capacidad de un material para soportar la tensión aplicada sin deformarse ni romperse, medida por propiedades como el límite elástico y la resistencia máxima a la tracción.
La rigidez (módulo elástico) es su resistencia a la deformación elástica (temporal) bajo tensión, es decir, cuánto se dobla o se estira antes de volver a su forma original.
La ductilidad es la capacidad de deformarse plásticamente (permanentemente) antes de fracturarse, lo que permite estirarse o doblarse sin romperse.
La flexibilidad, en términos de deformación elástica, está directamente relacionada con la rigidez (módulo elástico), no con la resistencia. Si bien los aceros para herramientas son muy resistentes, su rigidez (alrededor de 210 GPa o 30 x 10^6 psi) es relativamente uniforme en todos los grados y disminuye previsiblemente con la temperatura. La resistencia, por otro lado, se refiere a la carga máxima que un material puede soportar antes de sufrir deformación permanente o fractura.
Alta dureza y resistencia al desgaste: para resistir la penetración y mantener un borde afilado contra materiales abrasivos, a menudo logrado a través de un alto contenido de carbono y la presencia de carburos de aleación dura.
Alta dureza en caliente (dureza roja): la capacidad de conservar la dureza a temperaturas elevadas generadas durante el corte a alta velocidad.
Dureza suficiente: para resistir el astillado y la rotura bajo cargas de impacto o choque, lo que a menudo es una compensación por una dureza extrema.
El tratamiento térmico del acero para herramientas implica una serie de etapas controladas de calentamiento y enfriamiento diseñadas para transformar su estructura interna, mejorando significativamente propiedades como dureza, resistencia al desgaste, tenacidad y dureza en caliente para aplicaciones exigentes. El objetivo principal es transformar la estructura blanda y recocida de ferrita y carburo en una estructura martensítica dura y resistente con carburos bien distribuidos.
El revenido es un tratamiento térmico crucial posterior al temple que aumenta principalmente la tenacidad y la ductilidad del acero, a la vez que alivia las tensiones internas causadas por el temple, que lo hacen muy frágil. También ayuda a estabilizar la microestructura, puede generar dureza secundaria en algunas aleaciones mediante la precipitación de carburos complejos y transforma la austenita retenida en martensita fresca.
El revenido se realiza inmediatamente después del paso de temple, tan pronto como la pieza se enfría a una temperatura segura (normalmente entre 50 y 75 °C o 125 y 200 °F), para minimizar el riesgo de agrietamiento debido a altas tensiones internas en el estado recién templado.
Muchos aceros para herramientas de alta aleación retienen una cantidad significativa de austenita retenida tras el temple inicial, ya que su temperatura de acabado martensítico (Mf) es inferior a la temperatura ambiente. El primer ciclo de revenido acondiciona esta austenita retenida, transformándola en martensita fresca, nueva, sin revenido y frágil, al enfriarse. Los ciclos de revenido posteriores (dobles o triples) son necesarios para revener esta martensita recién formada, aliviar sus tensiones, mejorar la tenacidad general, refinar la estructura del grano y garantizar la estabilidad dimensional.
El recocido consiste en calentar el acero a una temperatura elevada durante un período definido (a veces por encima, cerca o por debajo de la temperatura crítica superior, típicamente 749-760 °C para aceros al carbono), seguido de un enfriamiento muy lento, a menudo dentro del horno (p. ej., 10-38 °C por hora). El objetivo es ablandar el acero, generalmente para mejorar su maquinabilidad, homogeneizar su microestructura y aliviar las tensiones internas, lo que da como resultado una microestructura esferoidizada con carburos esféricos dispersos en una matriz de ferrita. El recocido es común para el acero recién adquirido y para el retrabajo de herramientas templadas.
El éxito de la perforación de acero para herramientas endurecido depende principalmente de diseños de brocas especializados, como brocas de carburo sólido o brocas de aleación resistentes al calor, combinadas con configuraciones de máquinas rígidas y velocidades y avances cuidadosamente controlados.
Sí, las fresas de carburo se utilizan frecuentemente para cortar acero para herramientas, incluyendo las de calidad endurecida. Ofrecen un rendimiento superior, resistencia al desgaste y la capacidad de operar a velocidades de corte más altas que las fresas de acero de alta velocidad (HSS), y suelen contar con recubrimientos avanzados para una mayor durabilidad.
Sí, un rectificado inadecuado puede dañar significativamente el temple del acero para herramientas endurecido al generar un calor localizado excesivo. Esto puede provocar efectos indeseables como el sobretemperado (ablandamiento de la superficie) o el retemplado (formación de una "capa blanca" frágil y propensa a las grietas).
Los aceros para herramientas se pueden soldar, pero es un proceso complejo que requiere gran habilidad y un control meticuloso. Un precalentamiento adecuado, la liberación de tensiones posterior a la soldadura y ciclos de revenido precisos son cruciales para prevenir el agrietamiento, minimizar la distorsión y controlar las variaciones de dureza en la zona afectada por el calor.
Sí, el acero para limas es un tipo de acero para herramientas, generalmente un grado de alto contenido de carbono, endurecible al agua, como el W1. El W1 es conocido por lograr un filo muy afilado y se utiliza para cuchillos de cocina finos. Sin embargo, estos aceros tienen menor dureza en caliente y resistencia al desgaste que los aceros para herramientas más aleados.
No, el acero 4140 se clasifica como acero de baja aleación con contenido medio de carbono, no como acero para herramientas. Se utiliza ampliamente en componentes de maquinaria y aplicaciones estructurales que requieren buena resistencia y tenacidad.
Sí, los aceros para herramientas suelen ser mucho más duros que la mayoría de los demás aceros comunes (como los aceros al carbono o de baja aleación) tras el tratamiento térmico. Están diseñados para ofrecer una dureza, resistencia al desgaste y durabilidad muy altas.
Los aceros para herramientas obtienen su resistencia gracias a su alto contenido de carbono, que permite la formación de estructuras martensíticas muy duras durante el temple, y a elementos de aleación (como cromo, tungsteno, molibdeno y vanadio) que forman partículas de carburo muy duras y resistentes al desgaste, distribuidas por toda la matriz del acero. Esta combinación, optimizada mediante tratamientos térmicos específicos, resulta en una alta resistencia y resistencia al desgaste.
Las principales ventajas de los aceros para herramientas son su alta dureza, excelente resistencia al desgaste, buena dureza en caliente (resistencia al ablandamiento a temperaturas elevadas), durabilidad y resistencia, lo que los hace ideales para cortar, formar y dar forma a otros materiales en condiciones severas.
Sí, los aceros para herramientas son una familia de aleaciones de hierro. Como todos los aceros, se componen principalmente de hierro, con diversos elementos de aleación añadidos para lograr propiedades específicas.
Todos los aceros para herramientas son un tipo de acero de aleación (o acero de alto carbono), pero no todos son aceros para herramientas. Los aceros para herramientas son una categoría especializada, diseñados específicamente para herramientas que requieren dureza, resistencia al desgaste, resistencia y durabilidad extremas en condiciones de servicio severas. Los aceros de aleación generales son un grupo más amplio que se utiliza para aplicaciones estructurales, de maquinaria y otras, donde propiedades como la templabilidad, la resistencia y la tenacidad se mejoran mediante la aleación, pero no necesariamente hasta los niveles extremos ni los equilibrios específicos requeridos para las herramientas.
Los aceros se clasifican de forma amplia, y las clasificaciones más comunes incluyen: aceros al carbono, aceros aleados, aceros inoxidables y aceros para herramientas. Algunas clasificaciones también pueden incluir una categoría separada para los aceros de alta velocidad, que también constituyen un subconjunto de los aceros para herramientas.
El término "más resistente" puede referirse a diferentes propiedades (resistencia a la tracción, límite elástico, resistencia al impacto y dureza). Los aceros de ultraalta resistencia, que pueden ser aceros de baja aleación con contenido medio de carbono (como el 4340 modificado, por ejemplo, el 300M) o aceros maraging, están diseñados para una resistencia muy alta, que a menudo supera los 1380 MPa (200 ksi). Los aceros para herramientas altamente aleados, en particular ciertos aceros de alta velocidad (p. ej., T15, M42) y los aceros para herramientas de pulvimetalurgia (P/M), también se encuentran entre los más resistentes en términos de dureza y resistencia al desgaste, capaces de alcanzar valores de dureza Rockwell C muy altos (p. ej., 66 HRC para algunos aceros para herramientas de P/M, 69 HRC para la serie M40). El término "más resistente" depende de la propiedad específica de interés y de la aplicación.
