Descripción técnica del acero A2

Descripción técnica del acero A2: El acero A2 es un acero para herramientas de uso general, endurecible al aire. Se distingue por su excelente equilibrio entre resistencia a la abrasión, tenacidad y ductilidad. El acero A2 ofrece mayor resistencia a la abrasión que los aceros de la serie "S" resistentes a los impactos, y mayor tenacidad y ductilidad que los de la serie "D" resistentes al desgaste. Su composición química suele incluir carbono, molibdeno, cromo y vanadio. Una característica clave del acero A2 es su estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico, con una distorsión relativamente baja. Gracias a estas propiedades, se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones de herramientas.

1. Composición química del acero A2

Elemento	Carbono (C)	Cromo (Cr)	Molibdeno (Mo)	Vanadio (V)	Manganeso (Mn)	Silicio (Si)	Fósforo (P)	Azufre (S)
Porcentaje (%)	0,95 – 1,05	4,75 – 5,50	0,90 – 1,40	0,15 – 0,50	0,40 – 1,00	0,30 – 0,90	≤ 0,03	≤ 0,03

2. Propiedades mecánicas del acero A2

Propiedad	Detalles
Dureza
– Como se templó	63 HRC
– Templado a 300 °F (150 °C)	62 HRC
– Dureza de trabajo normal	58–60 HRC (después del enfriamiento al aire desde 1775 °F / 968 °C)
– Comportamiento de moderación	La dureza disminuye al aumentar la temperatura de revenido; buena resistencia al ablandamiento en comparación con los aceros al carbono y al O2.
Fortaleza
– Resistencia a la torsión	Picos después del revenido a 150 °C (300 °F); más altos que el acero para herramientas O1 en todas las condiciones de revenido
– Resistencia a la tracción/límite elástico	Datos limitados disponibles en referencias más amplias, no detallados aquí
Ductilidad y tenacidad
– Ductilidad torsional	No disminuye significativamente durante el revenido a baja temperatura.
– Energía de impacto torsional	Energía mínima absorbida cuando se templa a 260 °C (500 °F)
– Energía de impacto sin entalla	Bueno, incluso cuando se templa para mantener una alta dureza.
- Comparación	Mayor tenacidad y ductilidad que los aceros antidesgaste de la serie D
Resistencia al desgaste	Muy bueno; mejor que los aceros amortiguadores de la serie S, pero menos que los aceros antidesgaste de la serie D
Maquinabilidad	Una calificación de 60 (en comparación con el acero para herramientas de carbono 1% de 100) cuando está recocido correctamente
Estabilidad dimensional	Bueno debido a su naturaleza de endurecimiento al aire; se expande ~0,001 pulg./pulg. (0,001 mm/mm) cuando se enfría al aire desde 1775 °F

3. Aplicaciones

El A2 es un acero para herramientas muy versátil con múltiples aplicaciones, especialmente en herramientas para trabajo en frío. Es adecuado para diversos propósitos gracias a sus propiedades clave, como un buen equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad, buena estabilidad dimensional durante el temple al aire y una maquinabilidad moderada.

A continuación se presentan aplicaciones específicas del acero A2 según sus propiedades:

• Matrices de corte y perforaciónEl acero A2, con alta resistencia a la abrasión, es el material ideal para piezas brutas, especialmente en grandes lotes de producción, especialmente cuando se utiliza acero laminado en caliente sin decapar. Es el más utilizado para estas aplicaciones, ofreciendo un buen equilibrio entre desgaste y rotura.
• Matrices de conformadoSu excelente combinación de resistencia al desgaste y tenacidad lo hace útil para diversas operaciones de conformado, incluyendo aplicaciones donde la matriz debe soportar tanto el desgaste abrasivo como las tensiones de conformado.

• GolpesEl acero A2 se prefiere para punzones debido a su tenacidad, que suele ser más importante en aplicaciones de punzón que la resistencia extrema al desgaste. Si bien no debe subestimarse la resistencia al desgaste, grados como el D2 pueden no poseer la tenacidad suficiente para un buen punzón.

• Cuchillas de corte:A2 se puede utilizar para fabricar hojas de corte cuando se requiere una resistencia moderada al desgaste y una alta resistencia para soportar fuerzas de corte.

• Matrices para laminado de roscasEl acero A2 es una opción para matrices de laminado de roscas. Ofrece una vida útil aceptable, aunque no igual a la de grados más resistentes al desgaste, como D2 o M2, en tiradas largas.

• CalibresLa naturaleza dimensionalmente estable del acero A2 después del endurecimiento al aire lo hace ideal para usar como medidores de precisión, donde es importante mantener dimensiones exactas.

• Componentes de la máquinaEl acero A2 se puede utilizar para componentes de máquinas como levas, ejes y husillos. Estos componentes requieren un buen equilibrio entre resistencia, resistencia moderada al desgaste y buena estabilidad dimensional.

• Moldes de inyección de plástico:A veces se prefieren los aceros inoxidables martensíticos, pero el acero A2 se puede utilizar para moldes de inyección de plástico, particularmente en áreas donde se requiere una combinación de buena resistencia al desgaste y buena estabilidad dimensional.

• Matrices de cabezal de perno caliente, matrices de estampación, y rompe remachesAlgunas fuentes los clasifican como tipos resistentes a los impactos, pero la tenacidad y dureza del A2 pueden permitir aplicaciones que requieren una combinación de resistencia al desgaste y a la tensión.

• Matrices de acuñaciónEl acero A2 se puede utilizar para diseños de acuñación estándar que requieren una réplica dimensional precisa. Ofrece una buena combinación de resistencia a la compresión y estabilidad dimensional.

4. Tratamiento térmico del acero H13

4.1 Precalentar:

• Normalmente, el proceso se inicia con un período de calentamiento a aproximadamente 650 °C (1200 °F). Este paso es esencial para que el calor se iguale en la pieza y se alivien las tensiones antes de que el metal se ablande demasiado.
• Generalmente se recomienda precalentar durante 10 a 15 minutos.

4.2 Austenización (endurecimiento):

• Después del precalentamiento, el acero se lleva al rango de temperatura de endurecimiento, generalmente alrededor de 1775 °F (970 °C) para el acero A2.
• A esta temperatura, el acero se transforma en austenita, en la que el carbono y los elementos de aleación se colocan en una solución homogénea.
• Se debe dejar reposar a esta temperatura de austenización para que la sección transversal de la pieza se transforme completa y uniformemente en austenita. El tiempo de reposo general es de 1 hora por cada 25 mm (1 pulgada) de espesor. Un reposo demasiado prolongado también puede causar problemas.

4.3 Enfriamiento:

• El acero A2 es un acero de temple al aire. Esto significa que suele enfriarse al aire hasta alcanzar la temperatura de austenización para obtener el temple.
• La velocidad de enfriamiento es clave para la conversión de austenita en martensita.
• Para evitar la formación de incrustaciones, el acero no debe entrar en contacto con la atmósfera hasta que pierda su calor rojo visible.
• En secciones transversales más grandes (de más de aproximadamente 5″ o 127 mm), el aire no será suficiente para lograr la dureza total, y es entonces cuando se pueden utilizar métodos de enfriamiento alternativos, como el enfriamiento en aceite, aunque ese no es el caso de uso normal del acero para herramientas A2.

4.4 Revenido:

• La estructura de martensita formada mediante el temple es dura, pero también frágil y presenta tensiones internas. El revenido alivia estas tensiones y aumenta la tenacidad.
• El revenido implica recalentar el acero a una temperatura media, mantenerla durante un período determinado y luego enfriarla, generalmente al aire.
• La primera temperatura de revenido del acero A2 es de aproximadamente 400 °F (205 °C).
• El ciclo de revenido generalmente implica mantener la sección transversal más delgada a la temperatura de revenido durante 2 horas por pulgada (25 mm).
• Por lo tanto, se suele recomendar un segundo revenido para la mayoría de los aceros para herramientas, como el A2; de esta manera, se puede refinar aún más la estructura del grano, lograr resistencia al desgaste y proporcionar un alivio de tensiones adicional. En nuestra práctica, si se aplica un segundo revenido al acero A2, se suele realizar a una temperatura aproximadamente 14 °C (25 °F) inferior a la del primero y durante el mismo tiempo (2 horas por pulgada de sección transversal más delgada). Por ejemplo, un segundo revenido podría realizarse a 190 °C (375 °F).

4.5 Consideraciones importantes:

• Estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico: Como se mencionó anteriormente, una de las ventajas del acero A2 es su buena estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico: se puede esperar una expansión de 0,001 pulg./pulg. (0,001 mm/mm) durante el temple al aire. Sin embargo, aún puede producirse distorsión debido a la geometría de la pieza y a un calentamiento o enfriamiento irregular.

• Austenita retenida: Puede existir algo de austenita retenida (austenita no transformada en martensita mediante este proceso de temple). Dicho esto, el revenido en la segunda etapa, en particular, transforma la austenita retenida en formas más estables, lo que favorece la estabilidad dimensional.

• Enderezamiento: Si es necesario, después de que el material se haya enfriado pero antes de que haya alcanzado la condición completamente endurecida, el componente de acero A2 se puede enderezar cuando la temperatura sea superior a ~400 °F (205 °C).

Calibración y atmósfera del horno: Un horno correctamente calibrado es esencial para obtener los mejores resultados. Además, el tratamiento térmico del acero A2 debe realizarse, idealmente, en atmósfera neutra, al vacío o en un horno con sales neutras para evitar la descarburación. El recubrimiento con lámina de acero inoxidable también puede servir como protección de la superficie durante el calentamiento.

Siguiendo estos pasos y respetando las temperaturas y los tiempos recomendados, podrá tratar térmicamente de manera eficaz el acero A2 para lograr el equilibrio deseado de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste para las aplicaciones de su fábrica.

5. Comparación del acero A2 y otros aceros

A2 frente a D2

La siguiente tabla proporciona una comparación cuantitativa del rendimiento de A2 y D2, incluido el endurecimiento y la estabilidad dimensional, la resistencia al desgaste, la tenacidad, la maquinabilidad y las aplicaciones.

A2VS O1

La siguiente tabla proporciona una comparación cuantitativa del rendimiento de A2 y O1, incluida la resistencia al desgaste, la estabilidad dimensional, la templabilidad, la maquinabilidad, la tenacidad y el costo y la disponibilidad.