Propiedades del acero para herramientas 4CrW2Si

El acero para herramientas 4CrW2Si es un acero de aleación que contiene cromo (Cr), tungsteno (W) y silicio (Si) como principales elementos de aleación. Este grado es conocido por su rendimiento en aplicaciones de herramientas específicas que requieren un equilibrio entre resistencia, dureza y tenacidad, especialmente en condiciones de impacto.

1. Composición química del acero para herramientas 4CrW2Si (GB/T 1299—2000)

La composición química típica del acero 4CrW2Si es:

• Carbono (C): 0.35% – 0.45%
• Silicio (Si): 0.80% – 1.10%
• Manganeso (Mn):≤ 0,40%
• Cromo (Cr): 1.00% – 1.30%
• Tungsteno (W): 00% – 2.50%
• Fósforo (P): ≤ 0,030%
• Azufre (S): ≤ 0,030%
• Cobre (Cu): ≤ 0,25% (límite típico)
• Níquel (Ni): ≤ 0,25% (límite típico)

2. Propiedades del acero para herramientas 4CrW2Si

2.1 Fortalezas

• Buena resistencia y dureza, especialmente a temperaturas elevadas.
• Alcanza una alta tenacidad después de un revenido adecuado.
• Ofrece adecuada templabilidad y resistencia a altas temperaturas.
• Sensibilidad relativamente baja a la descarburación, la deformación y el agrietamiento durante el tratamiento térmico en comparación con otros aceros para herramientas.
• Si bien el contenido de carbono base proporciona una dureza inicial moderada, la carburación seguida del temple mejora significativamente la dureza de la superficie mientras mantiene la tenacidad del núcleo, lo que genera excelentes propiedades mecánicas generales para roles exigentes.

2.2 Consideraciones

• Este grado de acero es susceptible a la descarburación, por lo que es necesario un control cuidadoso de la atmósfera durante el tratamiento térmico.
• El manejo de la distorsión del apagado puede requerir atención específica.
• Ciertos aceros para herramientas aleados con molibdeno (Mo) o níquel (Ni) tienen menor resistencia al desgaste abrasivo y tenacidad al impacto.

3. Aplicaciones del acero para herramientas 4CrW2Si

El 4CrW₂Si es adecuado para herramientas y matrices sometidas a cargas de alto impacto. Sus aplicaciones comunes incluyen:

• Herramientas neumáticas (eólicas)
• Matrices de corte y recorte de materiales compuestos
• Matrices de punzonado
• Tijeras de corte en frío
• Matrices de forja en caliente de tensión media
• Moldes de fundición a presión (para aplicaciones que no superen temperaturas moderadas)
• Cuchillas de corte para metal frío
• Raspadores para matrices de laminado de roscas
• Bloques de matriz para corte en frío y recorte
• Pasadores expulsores y punzones
• Herramientas para trabajar la madera
• Matrices de trabajo en caliente más pequeñas

Después de la carburación y el temple, también se puede utilizar para:

• Matrices de estampación en frío de alta resistencia
• Punzones de estampación en frío para trabajos pesados, de tamaño grande y mediano
• Matrices de prensado de precisión

4. Directrices de tratamiento térmico del acero para herramientas 4CrW2Si

4.1 Recocido / Pretratamiento

• Recocido estándar: Calentar a 800-820 °C y mantener de 3 a 5 horas. Enfriar en horno por debajo de 550 °C y luego enfriar al aire. Dureza objetivo: 229-285 HBW (Estructura: Perlita granular + carburos finos).
• Revenido a alta temperatura (para mejorar la maquinabilidad): Calentar a 710-740 °C y mantener de 3 a 6 horas. Enfriar en horno o con aire.

4.2 Endurecimiento (temple)

• Temperatura de enfriamiento: 860-900 °C
• Medio de extinción: Aceite (normalmente 20-40 °C)
• Dureza esperada (recién templado): ≥53 HRC

4.3 Templado

• Revenido inmediatamente después del temple para lograr las propiedades finales deseadas y aliviar la tensión.
• Para alta dureza (alivio de tensión/estabilización): Revenido a 200-250 °C (aceite o sales fundidas). Enfriado al aire. Dureza esperada: 53-58 HRC.
• Para mayor tenacidad (menor dureza): Revenido a 430-470 °C (horno de aire, baño de sales o álcali fundido) y enfriamiento al aire. Dureza esperada: 45-50 HRC.
• (Nota: La dureza disminuye a medida que aumenta la temperatura de revenido. Ejemplo: Después de un temple en aceite a 880 °C, 2 horas de revenido a 100 °C ≈ 54 HRC; 2 horas de revenido a 600 °C ≈ 32 HRC.

5. Recomendaciones de forjado de acero para herramientas 4CrW2Si

5.1 Temperatura de calentamiento:

• Lingotes: 1180-1200°C
• Palanquillas: 1150-1170°C

5.2 Temperatura inicial de forja:

• Lingotes: 1150-1180°C
• Tochos: 1120-1150°C

5.3 Temperatura de forja de acabado: ≥850 °C

5.4 Enfriamiento posterior al forjado: Se recomienda un enfriamiento lento.