Propiedades y aplicaciones del acero para herramientas D2

¿Qué es el acero para herramientas D2? Es un acero con alto contenido de carbono y cromo. acero para herramientas de trabajo en fríoEs particularmente conocido por su buena resistencia al desgaste y su capacidad de endurecimiento profundo. Al analizar las especificaciones del acero D2, hablaremos de... Composición del acero D2, tratamiento térmico y dureza, aplicaciones y rendimiento, Comparación de los aceros D2 con otros aceros de la serie D, Situaciones comunes en las que se debe considerar la sustitución del acero D2, y Desventajas del acero D2.

1. Composición química del acero para herramientas D2

2. Tratamiento térmico Y dureza Especificaciones del acero para herramientas D2

2.1 Precalentamiento

El precalentamiento es crucial para los aceros con alto contenido de cromo, como el D2, debido a su menor conductividad térmica. Este paso previene el agrietamiento durante la fase principal de calentamiento, garantizando una distribución uniforme de la temperatura y aliviando las tensiones internas.

• Temperatura recomendada: Calentar lenta y uniformemente a 650 °C (1200 °F). A veces se utiliza un rango de 649 a 677 °C (1200 a 1250 °F) para aliviar la tensión del material no endurecido.
• Tiempo de remojo: Mantener la temperatura durante aproximadamente 10-15 minutos para una sección de 75 mm (3"). Las secciones más grandes requieren un remojo más prolongado. Para aliviar la tensión, se recomiendan 2 horas por pulgada (4,7 min/mm) de espesor, seguido de un enfriamiento lento en el horno.

2.2 Austenitización (endurecimiento)

Austenitización transforma la microestructura del acero en austenita y disuelve los carburos de aleación, lo cual es necesario para el endurecimiento.

• Temperatura de endurecimiento: Calentar el acero D2 a 1850°F (1010°C).
• Tiempo de remojo: Mantener la temperatura de austenización durante 1 hora por pulgada (25 mm) de sección transversal para garantizar una transformación completa y uniforme.
• Control de la atmósfera: Para evitar la descarburación (pérdida de carbono superficial), la austenización se realiza en atmósfera neutra controlada, al vacío o en un horno de sales neutras. Como alternativa, se puede envolver la pieza de forma segura con una lámina de acero inoxidable (Tipo 309, de 0,05 mm/0,002 pulg., apto para temperaturas de hasta 1227 °C/2240 °F).

2.3 Temple

D2 es un acero de endurecimiento al aire, lo que simplifica el temple y minimiza la distorsión en comparación con los métodos de temple en aceite o agua.

• Método: Enfriar el acero al aire libre después de sacarlo del horno.
• Temperatura objetivo: Deje que el acero se enfríe a aproximadamente 150 °F (65 °C) antes de templarlo.
• Alisado: Si es necesario, el enderezamiento puede realizarse después de que el acero se enfríe a aproximadamente 565 °C (1050 °F), pero antes de que se transforme en martensita (alrededor de 205 °C (400 °F). Para evitar tensiones y distorsiones, evite un enfriamiento rápido o irregular por debajo de este punto de transformación.

2.4 Templado

Templado Es esencial reducir la fragilidad inherente al acero recién templado, aliviar tensiones y aumentar la tenacidad, manteniendo la dureza necesaria. Se recomienda el doble revenido para el acero D2.

• Primer temperamento: Calentar a 515 °C (960 °F). Mantener durante 2 horas por cada 25 mm (0,98 pulgadas) de sección transversal.
• Enfriamiento: Deje que la pieza se enfríe completamente a temperatura ambiente después del primer revenido.
• Segundo temperamento: Recalentar a 480 °C (900 °F). Mantener durante 2 horas por cada 25 mm (0,98 pulgadas) de sección transversal.
• Dureza esperada: Tras el segundo revenido y enfriamiento, se alcanza una dureza típica de 58 HRC. Este doble revenido refina la estructura del grano, mejorando potencialmente la resistencia al desgaste.
• Alternativa (temperamento único): Un solo revenido alrededor de 400 °F (205 °C) produce una mayor dureza (aproximadamente 62 HRC) pero generalmente ofrece menos tenacidad y resistencia al desgaste en comparación con el revenido doble.

2.5 Alivio del estrés (después del endurecimiento)

Si el acero D2 endurecido se somete a un importante rectificado, soldadura o mecanizado por descarga eléctrica (EDM), se recomienda encarecidamente un temple para aliviar tensiones a fin de evitar el agrietamiento o las fallas causadas por tensiones residuales.

• Temperatura: Calentar lentamente a una temperatura de 25 a 50 °F (14 a 28 °C) abajo La temperatura final de revenido utilizada. Un método alternativo para el alivio de tensiones general consiste en calentar a 1200–1250 °F (649–677 °C).
• Tiempo de remojo: Mantener durante 1 a 2 horas por cada pulgada (25,4 mm) de espesor.
• Enfriamiento: Dejar enfriar lentamente en el horno hasta temperatura ambiente.

2.6 Consideraciones importantes para el tratamiento térmico D2

• Distorsión: Si bien el D2 ofrece buena estabilidad, puede producirse distorsión debido a un calentamiento o enfriamiento desigual o a una geometría compleja de la pieza. Un precalentamiento cuidadoso, una austenización uniforme y un temple al aire controlado minimizan este riesgo.
• Austenita retenida: Parte de la austenita puede permanecer sin transformar después del temple. El doble revenido ayuda a convertir esta austenita retenida en martensita, mejorando así la estabilidad dimensional. Los tratamientos criogénicos (a temperaturas bajo cero) pueden reducir aún más la austenita retenida para aplicaciones exigentes.
• Descarburación: Proteger la superficie del acero durante el calentamiento, utilizando una atmósfera controlada o una envoltura de aluminio, es vital para evitar una capa exterior blanda y mantener la dureza total.

3. Especificación de aplicaciones y rendimiento del acero para herramientas D2

En primer lugar, como ya mencionamos, el acero D2 es un acero con alto contenido de carbono y cromo. Estos elementos de aleación le confieren una gran dureza y resistencia al desgaste.

En segundo lugar, el alto contenido de cromo mejora la templabilidad del acero D2. La templabilidad se refiere a la capacidad del acero para endurecerse mediante tratamiento térmico. Este endurecimiento profundo y uniforme proporciona resistencia al desgaste y a la deformación en aplicaciones exigentes.

Debido a estas propiedades, el acero D2 se utiliza ampliamente en aplicaciones de herramientas de trabajo en frío.

3.1 Matrices de corte

El acero D2 es reconocido por su excepcional resistencia al desgaste y dureza, lo que lo hace ideal para matrices que cortan o punzonan formas en láminas metálicas. Matriz de corte para diversos materiales, desde espesores más finos (t≤3 mm) hasta láminas más gruesas. Además, es especialmente adecuado para matrices de corte utilizadas con materiales abrasivos, como láminas de acero al silicio y láminas de aluminio.

3.2 Matrices de perforación

Al igual que el troquelado, la alta dureza y resistencia al desgaste del acero D2 lo convierten en una buena opción para perforar agujeros en chapa metálica.

3.3 Matrices de conformación en frío

La capacidad del acero D2 para soportar altas tensiones de compresión y resistir el desgaste lo hace adecuado para operaciones de conformado en frío a temperatura ambiente. Esto incluye aplicaciones como la extrusión y el estampado en frío, que requieren mantener la forma y resistir el desgaste a alta presión.

3.4 Matrices de dibujo

Las matrices intervienen en el proceso de embutición de chapa metálica. El acero D2 es muy adecuado para resistir el desgaste asociado a la fricción durante la embutición.

3.5 Matrices para laminado de roscas

Las matrices intervienen en el proceso de trefilado de chapa metálica, y el acero D2 es adecuado para resistir el desgaste asociado con la fricción que se experimenta durante el trefilado.

3.6 Rodillos formadores

En operaciones de laminación donde el metal se moldea mediante pasadas, la dureza del acero D2 garantiza que los rodillos mantengan su perfil y resistan el desgaste durante producciones de larga duración.

3.7 Calibres

Al aplicar herramientas de medición, la estabilidad dimensional del acero D2 después del tratamiento térmico, junto con sus altas capacidades de resistencia al desgaste, son cruciales para mantener la precisión durante un período prolongado.

3.8 Cortadoras y cuchillas de corte

Los filos de las herramientas de corte y cizallamiento fabricadas con acero D2 conservan su filo durante largos periodos gracias a su alta dureza y resistencia al desgaste. Esto aplica a materiales de diversos espesores, pero es necesario considerar tanto el equilibrio como la tenacidad para materiales más gruesos.

Debemos recordar que si bien el acero D2 ofrece una excelente resistencia al desgaste y dureza para el trabajo en frío, su tenacidad debe considerarse para aplicaciones que involucran cargas de impacto muy altas o tensiones de flexión significativas.