Acero para herramientas H10 | 1.2365 | SKD7

3. Tratamiento térmico del acero para herramientas H10

El acero para herramientas H10, un robusto acero para herramientas de trabajo en caliente a base de cromo de la serie H, está diseñado para aplicaciones exigentes como forja en caliente, extrusión y fundición a presión. Su rendimiento a temperaturas operativas extremas, típicamente de 315 °C a 650 °C (de 600 °F a 1200 °F), depende en gran medida de un tratamiento térmico preciso. 

3.1 Los pasos críticos en el tratamiento térmico H10

Para lograr el máximo rendimiento del acero para herramientas H10 se requieren varias etapas distintas y cruciales. Cada paso debe controlarse cuidadosamente para desarrollar la microestructura y las propiedades mecánicas deseadas.

3.2 Recocido

El recocido suele ser el primer paso para el acero para herramientas H10. Es crucial para ablandar el acero y facilitar su mecanizado, así como para crear una microestructura uniforme para los tratamientos térmicos posteriores.

• Objetivo: Para suavizar el acero para facilitar su maquinabilidad y crear uniformidad microestructural.
• Temperatura recomendada: 845°C a 900°C (1550°F a 1650°F).
• Procedimiento de enfriamiento: Se recomienda un enfriamiento lento a una velocidad de aproximadamente 22 °C por hora (40 °F por hora).
• Dureza objetivo: El objetivo es conseguir una dureza recocida comprendida entre 192 y 229 HB.
• Microestructura resultante: Un H10 correctamente recocido exhibirá carburos esferoidizados dispersos dentro de una matriz de ferrita, ideal para una operación efectiva. austenita Formación y refinamiento del grano durante el endurecimiento.

3.3 Precalentamiento

El precalentamiento es una etapa vital antes del endurecimiento. Reduce significativamente el choque térmico, minimizando la distorsión o el agrietamiento cuando la herramienta entra en el horno de alta temperatura.

• Objetivo: Para reducir el choque térmico, disminuir los riesgos de distorsión/agrietamiento, aliviar las tensiones de mecanizado y disminuir el tiempo en el horno de austenización a alta temperatura.
• Temperatura típica: Lo habitual es alcanzar una temperatura de alrededor de 815 °C (1500 °F). El precalentamiento gradual también puede ser beneficioso.
• Duración: Asegúrese de que toda la sección transversal de la herramienta esté calentada uniformemente.

3.4 Austenización (endurecimiento)

La austenización (o endurecimiento) consiste en calentar el acero para herramientas H10 a una temperatura alta y precisa. Esto transforma su microestructura en austenita y disuelve los carburos esenciales de la aleación, cruciales para la dureza y el endurecimiento secundario durante el revenido.

• Objetivo: Transformar la estructura del acero en austenita y disolver los elementos de aleación necesarios (como cromo, molibdeno y vanadio) en una solución sólida.
• Temperatura recomendada: Generalmente entre 1010°C y 1040°C (1850°F y 1900°F).
• Tiempo de espera: Mantener la temperatura solo el tiempo suficiente para que se caliente completamente (normalmente de 15 a 40 minutos después de alcanzar la temperatura). Evitar el remojo prolongado en H10. La temperatura de austenización afecta los carburos disueltos, la temperatura Ms y la austenita retenida.

3.5 Temple

Después de la austenización, el temple enfría rápidamente el acero, transformando la austenita en martensita, la microestructura dura y deseable.

• Objetivo: Enfriar rápidamente el acero, transformando la austenita en una estructura martensítica dura.
• Medio de enfriamiento recomendado: Se prefiere el temple al aire para H10 (un grado de endurecimiento al aire), lo que minimiza las tensiones residuales y los cambios dimensionales.
• Alternativas para secciones grandes: Para secciones muy grandes, puede ser necesario un chorro de aire o un enfriamiento con aceite.
• Nota crítica: El acero para herramientas H10 nunca debe templarse con agua.
• Método opcional: También es viable un enfriamiento por baño de sal (alrededor de 540-595 °C o 1000-1100 °F), seguido de enfriamiento por aire.
• Microestructura resultante: Principalmente martensita con algo de austenita retenida.

3..6 Revenido

El revenido es el paso final e indispensable tras el temple. El H10 endurecido se somete a tensiones y puede ser frágil; el revenido alivia estas tensiones y mejora significativamente la tenacidad.

• Objetivo: Para aliviar tensiones internas, transformar la austenita retenida, precipitar carburos de aleación finos para endurecimiento secundario (mejora de la resistencia en caliente) y mejorar la tenacidad.
• Tiempo de preparación: Templar lo antes posible después del temple (idealmente antes de alcanzar la temperatura ambiente) para evitar el agrietamiento.
• Rango de temperatura típico: 550 °C a 650 °C (1020 °F a 1200 °F). El H10 presenta un pico de endurecimiento secundario alrededor de los 540 °C (1000 °F).
• Revenidos múltiples: un mínimo de dos (a menudo hasta cuatro) ciclos de revenido son esenciales para que el H10 maximice la transformación de la austenita retenida y optimice la tenacidad.
• Tiempo de remojo: Cada temple debe implicar un tiempo de remojo de 2 a 4 horas.
• Dureza de trabajo objetivo: Normalmente entre 38 y 54 HRC, según la aplicación.

3.7 Resumen de los parámetros del tratamiento térmico del acero para herramientas H10

Para una referencia rápida, los parámetros clave para el tratamiento térmico del acero para herramientas H10 son:

3.8 Mejora del acero para herramientas H10 con tratamientos de superficie

Para aumentar aún más la resistencia al desgaste, se pueden aplicar tratamientos superficiales como la nitruración al acero para herramientas H10.

• Nitruración: Este proceso introduce nitrógeno en la superficie del acero, creando una capa exterior extremadamente dura (que a menudo supera los 1000 HV).
• Beneficios: Mejora significativamente la resistencia al desgaste y las propiedades anti-agarrotamiento.
• Propiedades principales: La nitruración se realiza típicamente alrededor de 540 °C, a menudo por debajo o dentro del rango de revenido del H10. Esto endurece la superficie sin afectar negativamente la tenacidad ni la resistencia del núcleo obtenidas mediante el tratamiento térmico previo.