Acero para herramientas O1 | 1.2510 | SKS3

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¿Qué es el acero para herramientas O1? El acero para herramientas O1 es un acero para herramientas de baja aleación trabajado en frío. Este acero posee cierto grado de templabilidad y resistencia al desgaste, con mínima deformación por temple. La distribución del carburo es uniforme y las partículas son finas. Los fabricantes suelen utilizar el acero para herramientas O1 para fabricar matrices de punzonado en frío con secciones transversales pequeñas, formas complejas y diversos calibres y herramientas de medición.

1. Aplicaciones

Para proporcionar una descripción general clara, hemos categorizado algunos de los usos más frecuentes del acero para herramientas O1:

Categoría de aplicación

Usos específicos del acero para herramientas O1

Beneficios clave aprovechados

Matrices y punzones

Matrices de corte, Matrices de acuñación, Matrices de embutición, Matrices de conformación, Estampación general (punzones y matrices para tiradas cortas/moderadas), Matrices de laminado de roscas, Matrices de recorte en frío

Alta resistencia al desgaste, buena tenacidad, estabilidad dimensional para conformado y estampado de precisión.

Herramientas de corte y mecanizado

Brocas para herramientas de taller generales (opción económica), hojas de corte (especialmente las más pequeñas), machos de roscar, escariadores, fresas madre, sierras de corte, cortadores circulares, taladros

Excelente retención de filo, alta dureza para cortes limpios y mayor vida útil de la herramienta.

Moldes y piezas de precisión

Componentes de moldes de plástico (cavidades insertadas, cubos maestros), calibres, herramientas maestras

La estabilidad dimensional es fundamental para la precisión y la buena resistencia al desgaste prolonga la vida útil del molde.

Herramientas generales y piezas de desgaste

Levas, bujes, guías, cojinetes deslizantes lisos, seguidores de leva, herramientas de bruñido, herramientas de moleteado, rodillos de alimentación, herramientas de perfilado (carreras moderadas)

Equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad, estabilidad dimensional para componentes mecánicos confiables.

Otras herramientas de taller

Cuchillas de corte pequeñas, cinceles fríos (aunque W1 también es común para cinceles)

Versatilidad y buen rendimiento general para diversas herramientas manuales y mecánicas.

2. Composición química

Para brindarle información clara y práctica, a continuación se detalla la composición química típica del acero para herramientas O1. Estos rangos y valores típicos se basan en estándares establecidos de la industria y reflejan nuestra amplia experiencia en el suministro de aceros para herramientas de alta calidad:

Elemento

Símbolo

Gama estándar (%)

Valor típico (%)

Contribución clave a las propiedades del acero O1

Carbón

do

0.85 – 1.00

~0.90 – 0.94

El elemento de endurecimiento primario, crucial para lograr alta dureza y resistencia al desgaste.

Manganeso

Minnesota

1.00 – 1.40

~1.20

Mejora la templabilidad (permitiendo el enfriamiento con aceite), desoxida y controla el azufre.

Silicio

Si

Hasta 0,50

~0.32

Contribuye a la resistencia y dureza; también actúa como desoxidante durante la fabricación de acero.

Cromo

Cr

0.40 – 0.60

~0.50 – 0.52

Mejora la templabilidad y forma carburos de cromo, que aumentan la resistencia al desgaste.

Tungsteno

Yo

0.40 – 0.60

~0.50 – 0.53

Promueve la resistencia al desgaste y contribuye a mantener la dureza a temperaturas elevadas.

Vanadio

V

Hasta 0,30

~0.19 – 0.20

Refina la estructura del grano para mejorar la tenacidad; forma carburos de vanadio muy duros para una excelente resistencia al desgaste.

Níquel

Ni

Máximo 0,30

–

Generalmente limitado; puede ofrecer un ligero aumento en la dureza si está presente.

Molibdeno

Mes

(Ver Nota 1)

–

No es un elemento de aleación primario o intencional en O1; su presencia suele ser muy baja.

Fósforo

PAG

Máximo 0,035

–

Una impureza mantenida al mínimo para evitar la fragilidad.

Azufre

S

Máximo 0,040

–

Una impureza minimizada para evitar un impacto negativo en la tenacidad y la ductilidad.

Hierro

Fe

Balance

–

El metal base, que constituye el resto de la aleación.

Nota 1: Si bien las especificaciones generales para la serie O de aceros para herramientas pueden incluir un rango más amplio de molibdeno (Mo), para el acero para herramientas AISI O1 en particular, el Mo no es una adición intencional. Su presencia suele ser mínima, a menudo ni siquiera especificada o limitada a trazas.

2.1 La importancia de los elementos de aleación clave en el acero para herramientas O1

Los porcentajes cuidadosamente controlados de estos elementos dentro de la Composición química del acero para herramientas O1 son las que definen sus características distintivas, convirtiéndolo en una opción confiable para muchas aplicaciones:

  • Carbono (C): Como piedra angular de la dureza del acero O1, un contenido de carbono típicamente entre 0,90% y 0,94% es vital. Este nivel garantiza que el acero logre una excelente retención del filo y una robusta resistencia al desgaste abrasivo tras un tratamiento térmico adecuado.

  • Manganeso (Mn): Presente en concentraciones de entre 1,001 TP₃T y 1,401 TP₃T, el manganeso es crucial para la capacidad de temple en aceite del acero O1. Esto significa que puede templarse en aceite, lo que produce una menor distorsión durante el tratamiento térmico en comparación con los aceros de temple en agua, una ventaja significativa para la fabricación de herramientas y componentes de precisión.

  • Cromo (Cr) y tungsteno (W): Estos elementos, cada uno con un valor típico de alrededor de 0,501 TP3T, actúan sinérgicamente. El cromo mejora la capacidad del acero para endurecerse profunda y uniformemente (templabilidad), mientras que tanto el cromo como el tungsteno forman partículas de carburo duro dentro de la estructura del acero. Estos carburos son esenciales para una buena resistencia al desgaste.

  • Vanadio (V): Incluso en cantidades relativamente pequeñas (hasta 0,301 TP3T), el vanadio tiene un gran impacto. Fomenta una microestructura de grano fino, lo que contribuye a la tenacidad general del acero. Además, el vanadio forma carburos excepcionalmente duros, lo que aumenta significativamente la resistencia del acero al desgaste y la abrasión.

acero para herramientas o1
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3. Propiedades mecánicas

Comprender las propiedades mecánicas del acero para herramientas O1 es crucial para seleccionar el material adecuado para garantizar un rendimiento óptimo.

3.1 Resistencia del núcleo y dureza del acero para herramientas O1

La dureza y la resistencia del acero para herramientas O1 son fundamentales para su rendimiento en el utillaje:

  • Dureza: Después de un tratamiento térmico adecuado, el acero para herramientas O1 generalmente exhibe una dureza de trabajo en el rango de 57 a 64 HRCSe endurece fácilmente. 62-63 HRC Cuando se calienta a su temperatura crítica y se enfría en aceite, generalmente se puede esperar una dureza de alrededor de... 64-65 HRCEste nivel de dureza es clave para aplicaciones que requieren buena resistencia al desgaste y retención del filo.

  • Límite elástico (desplazamiento de 0,21 TP3T): El acero para herramientas O1 demuestra un límite elástico confiable de aproximadamente 829 MPa (120,2 ksi)Esta cifra representa el punto en el que el material comenzará a deformarse permanentemente bajo carga.

  • Resistencia máxima a la tracción (UTS): La resistencia máxima a la tracción del acero para herramientas O1 suele estar alrededor de 846 MPa (122,7 ksi), indicando la tensión máxima que puede soportar antes de fracturarse.

3.2 Características clave de rendimiento del acero para herramientas O1

Más allá de la resistencia y dureza básicas, varias otras propiedades mecánicas definen cómo se comporta el acero para herramientas O1 en servicio:

  • Ductilidad y comportamiento de fractura: Si bien el acero para herramientas O1 presenta una deformación por fractura de aproximadamente 1,091 TP3T, presenta una ductilidad considerable antes de la fractura. Esto se caracteriza por una estrangulación significativa y una reducción notable del área de aproximadamente 19,71 TP3T. La superficie de fractura suele presentar una forma cónica-ahuecada, indicativa de su mecanismo de fractura dúctil. Este comportamiento proporciona una advertencia antes de la falla completa en ciertas aplicaciones.

  • Tenacidad: Generalmente se considera que el acero para herramientas O1 tiene Dureza de justa a mediaEsto proporciona un perfil de rendimiento confiable adecuado para una amplia variedad de aplicaciones de herramientas donde una resistencia al impacto moderada es suficiente.

  • Resistencia al desgaste: Puedes esperar Resistencia al desgaste de justa a media Fabricado con acero para herramientas O1. Su alto contenido de carbono contribuye de forma fundamental a su resistencia al desgaste a temperaturas normales de funcionamiento y también ofrece buena resistencia a la abrasión.

  • Resistencia al ablandamiento (dureza en caliente): Es importante tener en cuenta que el acero para herramientas O1 tiene una Baja o deficiente resistencia al ablandamiento a temperaturas elevadasEsto significa que su dureza y resistencia pueden verse comprometidas si se someten a un calor significativo durante el funcionamiento, una consideración clave para aplicaciones de alta temperatura.

  • Maquinabilidad: Cuando se recoce adecuadamente, el acero para herramientas O1 ofrece Buena maquinabilidadTiene una clasificación de maquinabilidad de 90, comparada con un acero al carbono 1% (clasificado en 100), lo que hace que sea relativamente sencillo de procesar en las formas deseadas.

  • Estabilidad dimensional: El acero para herramientas O1 es valorado por su Buenas propiedades antideformantesCon procedimientos correctos de temple en aceite, presenta cambios dimensionales mínimos, con una expansión típica de alrededor de 0,0015 pulgadas por pulgada. Esta previsibilidad resulta en una menor distorsión en comparación con los aceros de temple al agua, lo cual es crucial para las herramientas de precisión.

  • Seguridad en el endurecimiento: Esta calificación se califica como Bueno o medio a alto En términos de seguridad durante el proceso de temple, presenta un menor riesgo de agrietamiento durante el temple en comparación con los aceros para herramientas de temple al agua, lo que ofrece un resultado más fiable en el tratamiento térmico.

  • Propiedades de compresión: En términos de resistencia a la compresión, se informa que la resistencia al rendimiento por compresión del acero para herramientas O1 es mayor que la del acero para herramientas D2, lo que le otorga una ventaja en aplicaciones donde las cargas de compresión elevadas son un factor.

4. Tratamiento térmico

Para garantizar que sus piezas de acero O1 brinden durabilidad y confiabilidad, hemos descrito las etapas esenciales del Acero para herramientas O1 tratamiento térmico ciclo.

4.1 Precalentamiento: el primer paso esencial

Antes de cualquier operación de alta temperatura, el precalentamiento es un primer paso no negociable en el Tratamiento térmico del acero para herramientas O1 proceso. Esta etapa cumple dos funciones vitales:

  • Prepara la microestructura del acero para la próxima fase de endurecimiento.

  • Ayuda a aliviar las tensiones internas inducidas durante el mecanizado.

Procedimiento:

  • Calentar las piezas de acero O1 de manera uniforme a aproximadamente 650 °C (1200 °F).

  • Mantener a esta temperatura durante 10 a 15 minutos, o hasta que toda la pieza haya alcanzado una temperatura constante.

  • Precaución: Evite la exposición prolongada a la temperatura de precalentamiento, ya que esto puede afectar negativamente la estructura del acero.

4.2 Austenización (endurecimiento): transformación del acero

Tras el precalentamiento, la siguiente fase es la austenización. Esto implica calentar el acero O1 por encima de su punto crítico de transformación para formar austenita, la clave para un endurecimiento exitoso.

Procedimiento:

  • Calentar el acero a un rango de temperatura de austenización de 790 °C a 815 °C (1450 °F a 1500 °F).

  • Confirme visualmente que la pieza sea del mismo color que el interior del horno para garantizar un calentamiento uniforme.

  • Una vez calentado uniformemente, comience el tiempo de remojo. Para acero O1, remoje durante aproximadamente 5 minutos por pulgada (25 mm) de la sección transversal más pequeña.

  • Precaución: El remojo excesivo a temperaturas de austenización puede generar una cantidad indeseable de austenita retenida, lo que afecta las propiedades finales.

4.3 Temple:El camino hacia la dureza

O1 es específicamente un acero para herramientas endurecido en aceiteEl enfriamiento es donde el acero se enfría rápidamente para formar la estructura martensítica dura.

Procedimiento:

  • Enfríe las piezas en un aceite de temple comercial adecuado inmediatamente después del remojo de austenización.

  • Técnica crítica:

    • Sumerja las secciones planas verticalmente para garantizar que ambos lados entren en contacto con el aceite simultáneamente, minimizando la distorsión.

    • Las piezas tubulares también deben templarse verticalmente.

  • Retire las piezas del enfriamiento una vez que se hayan enfriado. 66 °C a 93 °C (150 °F a 200 °F).

  • Importante: Tras el temple, el acero O1 se encuentra sometido a un alto nivel de tensión y es muy susceptible al agrietamiento. Proceda al revenido sin demora.

4.4 Revenido: La clave para la tenacidad y la estabilidad

Templado es posiblemente la etapa más crítica de la Tratamiento térmico del acero para herramientas O1 proceso. Debe realizarse rápidamente después del temple para evitar el agrietamiento y desarrollar las propiedades mecánicas deseadas.

Procedimiento:

  • El tiempo es crucial: Transfiera las piezas al horno de templado tan pronto como alcancen 52 °C a 65 °C (125 °F a 150 °F) Después del temple. Cualquier retraso aumenta significativamente el riesgo de agrietamiento.

  • El revenido consiste en recalentar el acero endurecido a una temperatura inferior a su punto crítico inferior (Ac₁). Esto permite que los átomos de carbono se precipiten como carburos, aliviando las tensiones internas y mejorando significativamente la tenacidad y la ductilidad.

  • Temperatura de revenido estándar para O1: Típicamente 175 °C (350 °F).

  • Tiempo de remojo: Mantener a la temperatura de revenido durante 2 horas por pulgada (4,7 minutos por mm) de sección transversal Para cada ciclo de templado. No acorte esta duración.

Dureza alcanzable:

  • Después del temple: típicamente 64-65 HRC.

  • Después del temple a 177°C (350°F): Aproximadamente 62-63 HRC.

  • El revenido a baja temperatura (150 °C – 260 °C / 300 °F – 500 °F) es estándar para los aceros de la serie O para mantener una alta dureza.

4.4.1 Doble revenido: cuándo considerarlo

Si bien un solo temple suele ser suficiente para el acero O1, un segundo temple puede ofrecer beneficios para:

  • Piezas con geometrías intrincadas.

  • Aplicaciones que implican condiciones de servicio severas.

  • Mejora el refinamiento del grano para una mayor tenacidad.

  • Minimizar la austenita retenida y mejorar la estabilidad dimensional.

Si se realiza un segundo temple:

  • Ajuste la temperatura aproximadamente 14°C (25°F) menos que la primera temperatura de revenido para ayudar a preservar la dureza inicial.

4.5 Estabilidad dimensional en el tratamiento térmico del acero para herramientas O1

El acero para herramientas O1 generalmente exhibe una buena estabilidad dimensional durante Tratamiento térmico del acero para herramientas O1Sin embargo, se esperan algunos cambios:

  • Expansión: Cuando el aceite se enfría a partir de la temperatura de endurecimiento correcta, el O1 generalmente se expande aproximadamente 0,0015 pulgadas por pulgada (0,0015 mm/mm).

  • Efectos de templado:

    • El temple hasta 200°C (390°F) puede provocar una ligera contracción.

    • A temperaturas más altas (que alcanzan un máximo de alrededor de 300 °C o 570 °F), las dimensiones pueden aumentar debido a la transformación de la austenita retenida en bainita.

    • A 400 °C (750 °F), las dimensiones tienden a volver a acercarse a su tamaño original.

  • Geometría de la pieza: La forma real y cualquier distorsión preexistente influirán en los cambios dimensionales finales.

  • Alisado: Es posible que sea posible enderezar las piezas si su temperatura todavía está por encima de 205 °C (400 °F).

4.6 Consideraciones posteriores al tratamiento térmico

  • Alivio del estrés: Después de operaciones como rectificado, soldadura o mecanizado por descarga eléctrica (EDM) en material endurecido, es muy recomendable un temple para aliviar tensiones.

    • Calentar a una temperatura de 14 °C a 28 °C (25 °F a 50 °F) por debajo de la temperatura de templado final.

    • Dejar enfriar lentamente para evitar introducir nuevas tensiones.

  • Descarburación: El acero para herramientas O1 puede ser propenso a la descarburación (pérdida de carbono superficial) durante el recocido o endurecimiento.

    • Para minimizar esto, utilice una atmósfera neutra controlada, un horno de vacío o un horno de sal neutra.as durante Tratamiento térmico del acero para herramientas O1.

    • La descarburación puede generar superficies blandas y un mayor riesgo de agrietamiento si no se gestiona adecuadamente.

5. Los equivalentes para el acero para herramientas AISI O1 son:

  • DIN 1.2510 (Alemania)
  • JIS SKS3 (Japón)

6. Acero O1 vs. A2

Acero para herramientas O1 (templado en aceite)

  1. Endurecimiento: Se endurece mediante temple en aceite, lo cual es efectivo para tamaños razonables.
  2. Distorsión: el endurecimiento presenta una distorsión relativamente baja.
  3. Templabilidad: Moderada, adecuada para herramientas más pequeñas de hasta aproximadamente 50 mm (2 pulgadas), pero menos templable que A2.
  4. Resistencia al desgaste: Tiene una resistencia al desgaste menor que el A2 porque tiene menos carburos.
  5. Tenacidad: Ofrece una buena tenacidad, superando el A2 en niveles altos de dureza.
  6. Coste: Es barato debido a su muy bajo contenido de aleación.
  7. Maquinabilidad: Buena.
  8. Usos: Es excelente para herramientas pequeñas como punzones, machos de roscar, escariadores y matrices que necesitan poco cambio dimensional.

Acero para herramientas A2 (templado al aire)

  1. Endurecimiento: Endurecimiento al aire con baja distorsión y buen margen de seguridad contra grietas.
  2. Distorsión: Tiene la distorsión más baja en comparación con todos los demás métodos de endurecimiento.
  3. Templabilidad: Alta, lo que lo hace adecuado para herramientas más grandes donde la templabilidad de O1 es insuficiente.
  4. Resistencia al desgaste: Superior al O1 debido a más carburos de cromo.
  5. Tenacidad: Buena, pero generalmente inferior a O1 con la misma dureza.
  6. Costo: Mayor debido al mayor contenido de aleación.
  7. Maquinabilidad: Generalmente buena.
  8. Aplicaciones: Es adecuado para herramientas más grandes o más complejas, como matrices de corte, matrices de conformación y matrices de laminado de roscas, donde el control sobre la distorsión y la resistencia al desgaste son primordiales.

Comparación de claves

El O1 es menos costoso, mejor para implementos más pequeños que necesitan soportar golpes y puede enfriarse con aceite.

A pesar del mayor costo, elija A2 para herramientas más grandes o de precisión que necesitan una distorsión mínima, mayor resistencia al desgaste y mayor templabilidad.

En resumen, O1 es una alternativa asequible para uso intensivo en trabajos pequeños y estrechos; A2 brilla en herramientas más grandes que requieren resistencia al desgaste y estabilidad dimensional.

7. Acero O1 vs. O2

Comparemos el acero O1 y O2 en términos de aleación, templabilidad, distorsión y resistencia al desgaste.

  1. Aleación: El O1 contiene cromo, tungsteno y vanadio además de manganeso, lo que ofrece una resistencia al desgaste potencialmente mejor que el O2, que se basa principalmente en manganeso y una pequeña cantidad de molibdeno.
  2. Templabilidad: O1 tiene una templabilidad más profunda, lo que lo hace adecuado para secciones más grandes en comparación con O2.
  3. Distorsión: El O2 exhibe la menor distorsión durante el tratamiento térmico entre los aceros endurecidos en aceite.
  4. Resistencia al desgaste: Es probable que O1 tenga mejor resistencia al desgaste debido a más elementos formadores de carburo.

Preguntas frecuentes

  • ¿Para qué sirve el acero O1?
    El acero O1 es excelente para herramientas de precisión y pequeños moldes de trabajo en frío que requieren buena retención de filo, baja distorsión por tratamiento térmico y endurecimiento con aceite. El acero O1 es particularmente adecuado para las siguientes aplicaciones:
    Calibres de precisión como calibres de tapón, calibres de anillo, etc.
    Matrices para trabajo en frío, especialmente aquellas que requieren una buena retención del filo:
    Golpes
    Matrices de recorte
    Matrices de hilado y encabezado en frío
    Taladros y tijeras para roca
    Herramientas para trabajar la madera
    Taladros y brocas
    Matrices de compactación de polvo
  • ¿A qué equivale el acero O1?
    Grado DIN alemán: 1.2510
    Grado estándar JIS de Japón: SKS3 o SKS31
    Grado estándar de China GB: 9CrWMn
    Calificación del estándar británico BS: BO1
    Grado estándar NF de Francia: 90MnWCrV5
    Grado estándar de la Organización Internacional de Normalización (ISO): 95MnWCr1
    Grado estándar de las SS de Suecia: 2140
    Grado estándar GOA de Daido (DAIDO) de Japón
    Grado estándar STS3 de Corea KS
    Estándar ruso ГОСТ: 9ХВГ
  • ¿Cuál es la diferencia entre el acero 01 y el A2?
    El acero O1 es un acero para herramientas endurecido en aceite con baja distorsión por tratamiento térmico y es adecuado para herramientas de precisión; el acero A2 es un acero para herramientas refrigerado por aire con mayor resistencia al desgaste y buena tenacidad.
  • ¿Es O1 mejor que 1095?
    Si busca lo último en dureza y resistencia al desgaste y puede aceptar el riesgo de distorsión, elija acero 1095; si el equilibrio entre dureza y tenacidad es más importante y el riesgo de distorsión es menor, el acero O1 suele ser una mejor opción.
  • ¿Cómo templar el acero O1?
    El acero O1 se enfría mediante temple en aceite.
  • ¿Es fácil mecanizar el acero O1?
    El acero O1 es fácil de mecanizar en estado recocido.

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