Acero para herramientas D2 frente a A2

Acero para herramientas D2 y Acero para herramientas A2 son ambos aceros para herramientas de trabajo en frío y son aptos para su uso en condiciones inferiores a 200 °C (390 °F). Si se utilizan en condiciones de alta temperatura, pueden sufrir recocido o agrietamiento por choque térmico, dando como resultado fallas del material.

En el sistema de clasificación AISI, A2 pertenece al grupo de “endurecimiento al aire, aleación media” (Grupo A), mientras que D2 pertenece al grupo de “alto contenido de carbono, alto contenido de cromo” (Grupo D).

1. Composición química y microestructura

El acero D2 es un acero con alto contenido de carbono y cromo. Desde una perspectiva microestructural, estos elementos forman una gran cantidad de carburos, en particular los carburos M7C3 ricos en cromo. Son estos carburos los que le confieren al D2 su alto... tener puesto resistencia y dureza. Después de la aplicación adecuada tratamiento térmico, la fracción de volumen de carburos no disueltos en la microestructura de D2 es aproximadamente 13%, significativamente mayor que la de A2.

El contenido de cromo aproximado de 5% en el acero A2 le confiere resistencia al ablandamiento a altas temperaturas. El acero A2 presenta una buena resistencia al desgaste gracias a su microestructura, que presenta estructuras de martensita con alto contenido de carbono y carburos distribuidos uniformemente. Aunque el acero A2 contiene carburos de aleación, su tamaño de grano es menor que el de los aceros de la serie D2.

Referencias: 1. JR Davis, Manual de metales, edición de escritorio, 2.ª edición, Comité Internacional del Manual de la MAPE. 2. Dr. Rafael A. Mesquita, ACEROS PARA HERRAMIENTAS Propiedades y rendimiento, Prensa CRC.

2. Dureza y resistencia al desgaste

Tanto el acero para herramientas D2 como el acero para herramientas A2 presentan una excelente resistencia al desgaste, siendo el D2 mayor que el A2. Las razones de esto se explican en el párrafo anterior desde la perspectiva de la composición y la microestructura. Según nuestra experiencia, la resistencia al desgaste del D2 puede mejorarse con 30% a 40% en comparación con el A2. Tras someterse a un doble templado Proceso de tratamiento térmico, D2 puede alcanzar una dureza Rockwell de 58 HRC, lo que da como resultado una mejora de 25% a 30% en la resistencia al desgaste en comparación con el proceso de templado tradicional.

3. Dureza

El acero para herramientas A2 se caracteriza por su alta tenacidadEn comparación con el D2, el acero A2 presenta mayor tenacidad, mientras que el D2 es más frágil. Esta menor tenacidad se debe a su alto contenido de carbono, y son precisamente estos carburos los que le confieren su excelente resistencia al desgaste. Por lo tanto, la resistencia al desgaste y la tenacidad no pueden lograrse simultáneamente.

4. Templabilidad y tratamiento térmico

4.1 Endurecimiento y distorsión por aire

A2 y D2 son grados de acero que utilizan principalmente aire. templeEl temple al aire se refiere al proceso de enfriamiento desde la temperatura de austenización hasta la temperatura ambiente para lograr el endurecimiento completo. Sus ventajas incluyen una deformación mínima del material y un bajo riesgo de agrietamiento. En comparación con el acero templado en aceite o en agua, el acero A2 y el acero D2 presentan una menor deformación, precisamente porque el cambio de temperatura durante el temple al aire es muy lento.

Tanto el acero A2 como el D2 presentan una excelente estabilidad dimensional durante el temple. Al templarlo al aire a la temperatura adecuada, el acero A2 se expande aproximadamente 0,001 pulgadas por pulgada. El acero D2 logra el denominado "cambio dimensional cero" controlando con precisión el equilibrio entre austenita y martensita mediante múltiples ciclos de revenido. Cabe destacar que el acero D2 conserva hasta 20% de su estructura austenítica tras el temple. Si no se trata adecuadamente mediante revenido posterior o procesamiento a baja temperatura, esto puede provocar inestabilidad dimensional.

4.2 Revenido

Un solo ciclo de revenido suele ser suficiente para A2, mientras que D2 requiere un ciclo de revenido complejo. La temperatura de revenido único para A2 es de 205 °C (400 °F). Si se requiere un segundo ciclo de revenido, la temperatura se reduce ligeramente a 190 °C (375 °F). El objetivo del segundo ciclo de revenido para A2 es refinar la estructura del grano. Después del segundo ciclo de revenido, A2 es especialmente beneficioso para piezas con secciones transversales complejas, ángulos agudos o que requieren una mayor vida útil de la herramienta y mayor tenacidad.

Para el acero D2, la temperatura de revenido simple es de 205 °C (400 °F), lo que permite alcanzar una dureza de aproximadamente 62 HRC. Sin embargo, el método más común y recomendado para el acero D2 es el revenido doble. La primera temperatura de revenido en el proceso de revenido doble es de 515 °C (960 °F), seguida de un segundo revenido a 480 °C (900 °F), con una duración de 2 horas por pulgada de sección transversal cada uno. Este proceso de revenido doble a alta temperatura refina la estructura del grano, mejorando significativamente la resistencia al desgaste y el alivio de tensiones. Para el acero D2, un acero con alto contenido de carbono y cromo, de temple al aire, recomendamos encarecidamente el revenido doble, y en algunos casos incluso el triple, para promover la transformación de la austenita residual en martensita.

5. Maquinabilidad y rectificabilidad

El acero A2 es fácil de mecanizar y rectificar, mientras que el acero D2 es difícil de mecanizar y rectificar. Si el mecanizado y rectificado del acero W1 se ajusta a 100, el acero A2 obtiene 60 y el acero D2 45. El texto anterior explica por qué el acero D2 es difícil de mecanizar y rectificar desde la perspectiva de su composición y microestructura. Este es otro ejemplo de las dos caras de la misma moneda.

6. Aplicaciones típicas

Aplicaciones del acero para herramientas D2: D2 se utiliza ampliamente para el largo plazo muereSu excepcional resistencia al desgaste lo hace ideal para:

• Matrices de troquelado, conformado y embutición profunda: Especialmente para tiradas largas de producción, corte de laminaciones y laminado de roscas.
• Punzones y matrices de perforación: Por su alta resistencia al desgaste.
• Cuchillas de corte y de corte: Para alta producción en material fino o de espesor medio.
• Calibradores, herramientas de bruñido, rodillos, moldes de ladrillos: Donde la máxima resistencia a la abrasión y la estabilidad dimensional son primordiales.
• Recorte en caliente de piezas forjadas: Aunque se utiliza principalmente para trabajo en frío, el D2 se puede utilizar para recorte en caliente cuando la tenacidad es menos crítica.

Aplicaciones del acero para herramientas A2: El A2 es una opción versátil de uso general, apreciada por su equilibrio entre resistencia a la abrasión y tenacidad, además de su mínima distorsión durante el tratamiento térmico. Sus aplicaciones comunes incluyen:

• Matrices y punzones de uso general: Para troquelar, conformar y embutir, especialmente donde se necesitan buena resistencia a la abrasión y tenacidad mejorada.
• Cubos maestros y moldes: Especialmente para moldes pequeños donde son importantes el buen desgaste y la estabilidad dimensional.
• Cuchillas de corte: Para corte en frío, ofreciendo buena resistencia al desgaste.
• Sierras: Es un material de uso general para muchas aplicaciones de sierra.
• Matrices sólidas: A menudo se prefiere sobre D2 o D3 para punzones y matrices sólidos donde no es posible un rectificado extenso, porque A2 ofrece un mejor equilibrio entre tenacidad y templabilidad en secciones más grandes.

7. Consideraciones de selección estratégica

Al elegir entre D2 y A2, tenga en cuenta lo siguiente:

• Volumen de producción y abrasividad:D2 es adecuado para ciclos de producción extremadamente largos o materiales de piezas altamente abrasivos, mientras que A2 es adecuado para ciclos de producción medios o materiales poco abrasivos.
• Riesgo de carga de impacto y astillamiento: En cuanto a los materiales utilizados para la fabricación de cuchillos, el acero A2 presenta mayor tenacidad y ductilidad, lo que lo hace más adecuado para este tipo de cuchillos. El acero D2, en cambio, es demasiado frágil y propenso a astillarse.
• Costos de fabricación: El material D2 es más difícil de mecanizar y rectificar, por lo que el material A2 tiene costos de procesamiento más bajos.

En resumen, si necesita un material con mayor resistencia al desgaste, el D2 es la mejor opción. La ventaja del A2 reside en su mayor tenacidad y ductilidad. Una ventaja en una situación puede convertirse en una desventaja en otra, por lo que es importante comprender completamente las características de ambos materiales para tomar la decisión correcta.