Vistas: 0 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2025-11-14 Origen: Sitio
El acero para herramientas para trabajos en caliente se refiere a un grupo de aceros aleados diseñados específicamente para operar a temperaturas elevadas, generalmente entre 200 °C y 700 °C , en condiciones de alta tensión mecánica, ciclos térmicos repetidos y exposición prolongada a metales fundidos o piezas de trabajo calientes. A diferencia de los aceros para herramientas para trabajo en frío, que se centran principalmente en la resistencia al desgaste y la dureza a temperatura ambiente, los aceros para trabajo en caliente deben mantener la estabilidad mecánica y resistir el ablandamiento, la oxidación y la fatiga térmica cuando se someten a calor extremo.
Las industrias que dependen en gran medida de los aceros para trabajo en caliente incluyen la fundición a presión, la forja en caliente, la extrusión de aluminio, la producción de tubos de acero, la fundición de automóviles, la fabricación de matrices a presión y la formación de componentes de maquinaria pesada.
Los aceros para herramientas para trabajo en caliente se diferencian por:
Alta dureza en caliente (capacidad de retener la dureza a temperatura)
Excepcional resistencia a la fatiga térmica
Buena tenacidad al impacto a temperatura elevada.
Alta dureza roja
Fuerte estabilidad dimensional bajo choque térmico cíclico.
Buena resistencia al control del calor.
Alta resistencia al templado
Estas características definen colectivamente la vida útil de matrices, moldes y sistemas de herramientas que funcionan a altas temperaturas.
Los aceros para herramientas para trabajos en caliente pertenecen a la serie AISI H (H10-H19).
Más común:
H10–H13 → Aceros para trabajo en caliente a base de cromo
H14–H19 → Aceros para trabajo en caliente de tungsteno/molibdeno
AISI H13 es el más utilizado a nivel mundial.
Las designaciones europeas se centran en la composición química y la respuesta al tratamiento térmico.
Los grados típicos incluyen:
| a DIN | equivalente | Aplicación |
|---|---|---|
| 1.2343 | H11 | Matrices de forja de alta tenacidad |
| 1.2344 | H13 | Alta resistencia a la fatiga térmica de uso general |
| 1.2365 | H10 | Cuchillas de corte en caliente |
| 1.2581 | H21 | Acero de tungsteno de alta temperatura |
Las variantes ESR DIN 1.2344 (8407) se utilizan en la fundición a presión de automóviles.
SKD61 → Equivalente a H13 / 1,2344
SKD62 → Utilizado en herramientas de alta carga
El SKD61 de Japón es reconocido por su pureza de alta calidad cuando se procesa ESR.
El sistema chino de acero para herramientas incluye:
4Cr5MoSiV1 → H13 equivalente
3Cr2W8V → Acero de tungsteno para trabajo en caliente
5CrNiMo → Aceros de forja de alto impacto
ASTM A681 se utiliza a menudo para estandarizar propiedades químicas y mecánicas.
H13 es un acero de aleación de cromo-molibdeno-vanadio diseñado para ofrecer una resistencia equilibrada al desgaste por calor, al desgaste en caliente, a la tenacidad al impacto y a la estabilidad dimensional.
Fortalezas:
Excelente resistencia a la fatiga térmica
Buena templabilidad (dureza uniforme en secciones grandes)
Muy adecuado para fundición a presión, extrusión y forjado en caliente.
Las variantes ESR proporcionan mayor pureza y mayor vida útil del troquel.
Aplicaciones típicas de H13:
Insertos, núcleos y cavidades de fundición a presión
Matrices de extrusión de aluminio
Matrices y punzones de forja
Mandriles y mangas
Cuchillas de corte en caliente de alta tensión
Diseñado para aplicaciones donde la resistencia al impacto supera la resistencia al desgaste a alta temperatura.
Ventajas:
Alta tenacidad y resistencia al agrietamiento.
Menor contenido de vanadio, lo que facilita el mecanizado y el pulido.
Usos comunes:
El impacto muere
Herramientas que requieren alta resistencia a los golpes
Punzones en caliente y herramientas de prensa.
Un acero para trabajos en caliente a base de tungsteno diseñado para temperaturas extremadamente altas.
Características únicas:
Conserva la dureza por encima de 600°C.
Resistencia al calor superior
Utilizado en extrusión en caliente de acero y superaleaciones.
Acero para troqueles de trabajo en caliente de tungsteno chino con un rendimiento excepcional frente al desgaste a altas temperaturas.
Utilizado en:
Forjado en caliente de alta velocidad
Matrices de extrusión de acero
Anillos y bloques de forja para cargas pesadas
Acero de alto impacto muy utilizado en martillos de forja.
Conocido por su dureza y resistencia al agrietamiento.
H13 de primera calidad con niveles de impurezas extremadamente bajos:
limpieza superior
Vida más larga
Mejor rendimiento de pulido
Ideal para moldes de fundición a presión complejos
| Grado | C | Cr | Mo | V | W | Si | Ni |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H13 / 1.2344 / SKD61 | 0,32–0,45 | 4,75–5,50 | 1,10–1,75 | 0,80–1,20 | — | 0,80–1,20 | — |
| H11/1,2343 | 0,32–0,45 | 4,75–5,50 | 1,10–1,75 | ≤0,40 | — | 0,80–1,20 | — |
| H21/1,2581 | 0,25–0,40 | 3,00–3,75 | — | — | 9.00–10.00 | 0,50–1,00 | — |
| 3Cr2W8V | 0,30–0,60 | 2,70–3,50 | — | 0,20–0,50 | 8.00–10.00 | 0,80–1,20 | — |
| 5CrNiMo | 0,40–0,60 | 4,50–5,50 | — | — | — | 0,30–0,80 | 1,00–1,50 |
| Grado | Dureza (HRC) | Dureza en caliente | Conductividad térmica (W/m·K) | Tenacidad | Resistencia al desgaste |
|---|---|---|---|---|---|
| H13 | 46–52 | Excelente | 28–30 | Alto | Medio-alto |
| H11 | 45–50 | Bien | 25–28 | muy alto | Medio |
| H21 | 45–55 | muy alto | 23–27 | Medio | Alto |
| 3Cr2W8V | 45–50 | Excelente | 22-25 | Medio | muy alto |
| 5CrNiMo | 40–48 | Bien | 30–32 | muy alto | Medio |
| Aplicación | H13 | H11 | H21 | 3Cr2W8V | 5CrNiMo |
|---|---|---|---|---|---|
| Fundición a presión (Al/Zn/Mg) | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ |
| Troqueles de extrusión de aluminio | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ |
| Troqueles de forja en caliente | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★★ |
| Mandriles y mangas | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ |
| Cuchillas de corte en caliente | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ |
Los aceros para trabajo en caliente deben mantener la dureza incluso cuando se exponen a:
Aluminio fundido (660°C)
Ciclos de fundición a presión (superficie de 500 a 600 °C)
Temperaturas del tocho de extrusión (400–500°C)
H13 retiene 40 HRC a 600 °C , superando drásticamente a los aceros al carbono.
El agrietamiento por fatiga térmica ('verificación por calor') es el modo de falla número uno en herramientas de fundición a presión y forjado en caliente.
Factores clave que influyen:
Distribución de aleaciones
Diseño del canal de refrigeración.
Acabado superficial
Temperatura de templado
pureza ESR
La ropa caliente incluye:
Desgaste abrasivo
Desgaste adhesivo
Erosión del metal fundido
Desgaste provocado por la oxidación
Los carburos de vanadio (VC) mejoran significativamente la resistencia al desgaste en H13.
La alta tenacidad previene fallas frágiles catastróficas.
Los materiales ESR muestran una tenacidad mejorada debido a una microestructura más limpia.
Mayor conductividad térmica → gradientes térmicos más bajos → mayor vida útil del troquel.
H13 ~ 28 W/mK, pero algunos grados modificados alcanzan 30–33 W/mK.
Incluyendo producción, forja, mecanizado y control de calidad.
EAF
LF (refinado en cuchara)
VD/VOD
ESR
VAR (para herramientas de grado aeroespacial)
La forja elimina la porosidad, refina los granos y mejora la dureza.
Formas forjadas típicas:
Grandes anillos forjados
Cilindros huecos (taladrados profundos o huecos forjados)
Bloques de matrices rectangulares
barras de mandril
Los aceros para trabajo en caliente son difíciles de mecanizar porque:
Alta dureza
formación de carburo
Alto contenido de aleación
Requiere herramientas de carburo y control de enfriamiento.
| de grado | de la recomendación de la herramienta | la velocidad de corte | Notas sobre |
|---|---|---|---|
| H13 | Insertos de carburo | 70-120 m/min | Requiere refrigerante |
| H11 | Insertos de carburo | 80-130 m/min | Más fácil de mecanizar |
| H21 | Cerámica / carburo | 40–80 m/min | Alta dureza |
| 3Cr2W8V | Carburo | 50–90 m/min | Los carburos abrasivos reducen la vida útil de la herramienta |
| 5CrNiMo | HSS / Carburo | 90–150 m/min | Buena maquinabilidad |
El control de calidad normalmente incluye:
Pruebas ultrasónicas (UT)
Muestreo de dureza
Examen de microestructura
Calificación de inclusión
Inspección dimensional
El tratamiento térmico es el proceso más crítico que determina la microestructura final, la dureza, la resistencia a la fatiga térmica y la vida útil de los aceros para herramientas para trabajos en caliente. Un tratamiento térmico adecuado permite que el acero resista altas temperaturas, cargas térmicas cíclicas y tensiones mecánicas que se encuentran en aplicaciones de forja, extrusión y fundición a presión.
Este capítulo proporciona una descripción completa de grado de ingeniería de todas las etapas involucradas en el proceso de tratamiento térmico.
El tratamiento térmico del acero para herramientas de trabajo en caliente normalmente incluye los siguientes pasos secuenciales:
Precalentamiento (múltiples etapas)
Austenitización (temperatura de endurecimiento)
Temple
Templado (normalmente 2 o 3 ciclos)
Alivio de tensión (opcional, pero recomendado para troqueles grandes)
Tratamientos Superficiales (Nitruración / Recubrimiento PVD, opcional)
Cada paso tiene un impacto directo en:
Dureza
Tenacidad
Resistencia a la fatiga térmica
Resistencia al desgaste en caliente
Resistencia al agrietamiento y al agrietamiento por calor.
El tratamiento térmico inadecuado es la causa número uno de fallas prematuras de los troqueles..
El precalentamiento previene el choque térmico y reduce la distorsión o el agrietamiento durante la austenitización.
Los aceros para trabajo en caliente requieren de dos a tres etapas de calentamiento :
| Etapa | Temperatura (°C) | Propósito |
|---|---|---|
| Precalentar 1 | 450–550°C | Eliminar tensiones residuales, evitar grietas. |
| Precalentar 2 | 750–850°C | Distribución uniforme del calor |
| Precalentar 3 (opcional para herramientas grandes) | 850–900°C | Prepárese para una rápida transición hacia la austenitización |
Caliente la herramienta lentamente para evitar gradientes de temperatura internos.
Mantenga en cada etapa de precalentamiento hasta que se iguale la temperatura central.
Los troqueles grandes (>500 mm de espesor de sección) deben utilizar un precalentamiento de 3 etapas.
La austenitización transforma el acero en una estructura endurecida capaz de alcanzar resistencia a altas temperaturas.
H13 / SKD61 / 1.2344: 1000–1050°C
H11 / 1.2343: 1000–1030°C
3Cr2W8V: 1020–1060°C
H21: 1080–1200°C
Mantener hasta completa igualación de temperatura:
1 minuto por mm de espesor (mínimo)
Evite el remojo excesivo, ya que provoca el engrosamiento del grano.
Se prefiere horno de vacío o atmósfera inerte.
Evitar la oxidación/descarburación.
| Grado | Precalentamiento 1 | Precalentamiento 2 | Austenitización | Método de enfriamiento |
|---|---|---|---|---|
| H13 | 550–600°C | 850–900°C | 1010–1050°C | Aire / Gas / Aceite |
| H11 | 550–600°C | 850–900°C | 1000–1030°C | Aire/Gas |
| H21 | 600–650°C | 900–950°C | 1150–1200°C | Aire |
| 3Cr2W8V | 600–650°C | 900–950°C | 1050–1100°C | Aceite/Aire |
| 5CrNiMo | 550–600°C | 850–900°C | 880–930°C | Aceite |
El enfriamiento transforma la austenita en martensita.
Aire forzado (más recomendado para H13, H11)
Enfriamiento con gas nitrógeno (horno de vacío)
Enfriamiento con aceite (solo para ciertos grados, usado con precaución)
Evite enfriar directamente desde >1050°C
Mantener un enfriamiento uniforme
Las matrices grandes requieren enfriamiento gradual para reducir el estrés térmico
El enfriamiento debe evitar la región de la 'nariz blanda' de la curva TTT/CCT.
El templado alivia el estrés y estabiliza la martensita para lograr la dureza y tenacidad deseadas.
Siempre 2-3 ciclos
Troqueles grandes: 3 ciclos obligatorios
520–620°C dependiendo de la dureza y aplicación deseadas
H13: Dureza objetivo 44–52 HRC después del templado
Templar inmediatamente después del enfriamiento (por debajo de 80°C).
Vuelva a calentar hasta alcanzar la temperatura de templado deseada.
Mantener durante 2 horas mínimo o 1 hora por cada 25 mm de espesor..
Aumenta la dureza
Reduce la fragilidad
Estabiliza la austenita retenida.
| Grado | Templado recomendado | Dureza final | Notas |
|---|---|---|---|
| H13 | 2–3 ciclos a 540–620°C | 46–52 CDH | Se requieren múltiples ciclos de templado para la estabilidad |
| H11 | 2 ciclos a 550–620 °C | 45–50 HRC | Alta dureza mantenida |
| H21 | 2 ciclos a 650–700°C | 45–54 CDH | Adecuado para calor extremo |
| 3Cr2W8V | 2 ciclos a 550–600°C | 45–50 HRC | Alta resistencia al desgaste |
| 5CrNiMo | 2 ciclos a 500–550 °C | 40–48 HRC | Forjado por impacto optimizado |
Realizado después de mecanizado en desbaste o soldadura.
600–650°C , mantener durante 1–2 horas
Enfriar lentamente en el horno.
Útil para:
Grandes bloques de matrices
Insertos de cavidades complejas
Superficies mecanizadas por electroerosión
| Grado del acero | Temperatura inicial de forja (°C) | Temperatura final de forja (°C) | Método de enfriamiento | Notas |
|---|---|---|---|---|
| H13 / 1.2344 / SKD61 | 1050-1150 | 850–900 | Enfriamiento lento del horno | Evite el sobrecalentamiento por encima de 1180°C |
| H11/1,2343 | 1050-1120 | 800–850 | Enfriamiento con ceniza o arena | Buena tenacidad para matrices de impacto. |
| 3Cr2W8V | 1000-1100 | 800–850 | aire fresco | Excelente resistencia al desgaste |
| 5CrNiMo | 1000-1100 | 820–850 | horno fresco | Utilizado para troqueles de martillo. |
| H21 | 1100-1200 | 900–950 | aire fresco | Alta resistencia al calor, difícil de forjar. |
El sobrecalentamiento provoca granos gruesos y grietas.
Evite el enfriamiento rápido: causa tensiones internas.
Realizar recocido después de la forja.
Después del templado final, los tratamientos superficiales mejoran la fatiga térmica y la resistencia a la erosión:
nitruración de gases
Nitruración de iones (plasma)
Recubrimientos PVD (TiN, CrN, AlCrN)
Recubrimiento TD (carburo de vanadio)
Control de calor reducido
Resistencia de soldadura mejorada (fundición a presión)
Mayor resistencia al desgaste.
endurecimiento excesivo
Formación de grietas
austenita retenida
Descarburación
Puntos blandos
Engrosamiento del grano
Etapas de precalentamiento correctas
Control preciso de la temperatura
Evite remojar demasiado
Utilice atmósfera controlada
Método de enfriamiento adecuado
Templado inmediato
El mecanizado de aceros para herramientas para trabajo en caliente como H13, H11, H21, SKD61, 1.2344, 3Cr2W8V requiere un control cuidadoso de las velocidades de corte, los avances, los materiales de las herramientas y las condiciones de enfriamiento. Estos aceros suelen contener elementos de aleación Cr-Mo-V, exhiben una alta resistencia al calor y pueden alcanzar niveles de dureza de 40 a 52 HRC después del tratamiento térmico, lo que hace que el mecanizado sea más exigente que los aceros al carbono estándar.
Unos parámetros de mecanizado bien controlados garantizan:
Desgaste reducido de herramientas
Integridad de la superficie estable
Riesgo mínimo de microfisuras.
Menor estrés residual
Vida útil mejorada
| Parámetro | Rango recomendado | Notas |
|---|---|---|
| Velocidad de corte (Vc) | 60–90 m/min | Para material recocido (≤220 HB) |
| Avance por diente (fz) | 0,06–0,15 mm/diente | Herramientas más grandes → mayor avance |
| Profundidad de corte (ap) | 2-5 milímetros | Garantizar la rigidez de la máquina |
| Material de la herramienta | Carburo (revestimiento de TiAlN) | Se requiere revestimiento resistente al calor |
| refrigerante | aire + MQL Se recomienda | Evite el choque térmico |
| de parámetros | sobre el rango recomendado | Notas |
|---|---|---|
| Velocidad de corte (Vc) | 80-120 m/min | Ligeramente más alto para un acabado más fino |
| Avance por diente (fz) | 0,04–0,10 mm/diente | |
| Profundidad de corte (ap) | 0,8–1,5 mm | Carga de chip equilibrada |
| Material de la herramienta | Carburo (TiSiN, AlTiN) | Reduce el desgaste de los cráteres |
| refrigerante | Seco / MQL | El refrigerante inundado puede causar grietas |
| Parámetro | Rango recomendado | Notas |
|---|---|---|
| Velocidad de corte (Vc) | 140-200 m/min | Para aceros endurecidos para trabajo en caliente. |
| Avance por diente (fz) | 0,02–0,06 mm/diente | Carga de chip pequeña para reducir la vibración |
| Profundidad de corte (ap) | 0,2–0,6 mm | |
| Material de la herramienta | Carburo de alto rendimiento, nanorrevestimiento. | AlTiN-Nano es lo mejor para acero endurecido |
| refrigerante | Solo corte en seco | Prevenir el choque térmico |
| Operación | Velocidad de corte | Avance | Profundidad de corte | Calidad de la plaquita |
|---|---|---|---|---|
| Torneado áspero | 120-180 m/min | 0,20–0,40 mm/revolución | 2-4 milímetros | Carburo recubierto de CVD |
| Semiacabado | 150–220 m/min | 0,15–0,30 mm/revolución | 1-2 milímetros | carburo de TiAlN |
| Terminar de girar | 200–280 m/min | 0,10–0,20 mm/revolución | 0,2–1,0 mm | Carburo recubierto de PVD |
| Operación | Velocidad de corte | Avance | Profundidad de corte | Calidad de la plaquita |
|---|---|---|---|---|
| Torneado duro | 110-180 m/min | 0,05–0,18 mm/revolución | 0,1–0,5 mm | CBN o PCBN |
| Refinamiento | 150–200 m/min | 0,03–0,12 mm/revolución | 0,05–0,25 mm | CBN (geometría del limpiaparabrisas) |
Nota: El torneado en duro puede reemplazar el rectificado ligero en ciertos componentes del troquel.
| Tipo de broca | Velocidad de corte Velocidad | de avance | Notas |
|---|---|---|---|
| Taladro HSS | 12-18 m/min | 0,10–0,20 mm/revolución | Sólo para acero recocido blando |
| Taladro de carburo | 45–70 m/min | 0,05–0,12 mm/revolución | Para H13 preendurecido |
| Perforación de agujeros profundos | 40-55 m/min | Reducir la alimentación en un 30% | Utilice refrigerante de alta presión |
El pulido de acero endurecido para trabajo en caliente (48–52 HRC) requiere un control cuidadoso para evitar quemaduras, microfisuras y puntos blandos..
| Tipo de rueda | Condición de la pieza de trabajo | Velocidad de la rueda | de alimentación | Refrigerante |
|---|---|---|---|---|
| Al2O3 | recocido | 30-35 m/s | Normal | Emulsión |
| CBN | Curtido | 55-70 m/s | Luz | Se requiere refrigerante de inundación |
Recomendaciones clave de molienda:
Evite el calor excesivo → previene el templado de la superficie
Viste la rueda con regularidad
Evitar vivir en una posición.
Utilice ruedas de calidad blanda para acero endurecido.
La electroerosión puede causar:
Capa refundida
Microfisuras
Resistencia a la fatiga reducida
Dureza alterada
| Modo EDM | de lavado | Duración del pulso | Notas |
|---|---|---|---|
| Desbaste | Descarga alta | pulso largo | Elimina material rápidamente |
| Semiacabado | Descarga media | Pulso medio | Reducir la zona afectada por el calor |
| Terminar electroerosión | Descarga baja | pulso corto | Minimizar la capa refundida |
Después de la EDM debe ir seguido de:
Pulido
Molienda ligera / lapidación
Templado a 550–580°C (alivio de tensiones)
Utilice corte axial alto y radial bajo para mayor estabilidad.
Evite ranurar cuando sea posible
Usar trayectorias trocoidales (dinámicas)
Aplicar carga de viruta constante
Elija un voladizo de herramienta más corto
Utilice soportes retráctiles para el acabado.
| Problema | Causa | Solución |
|---|---|---|
| astillado de herramientas | Enganche radial excesivo | Utilice una estrategia altamente axial |
| Formación de rebabas | Baja velocidad de corte | Aumente Vc, use una herramienta más afilada |
| Quemadura superficial | Refrigerante incorrecto | Cambiar a seco o MQL |
| Cracking después de la electroerosión | Capa refundida | Temperamento después de la electroerosión |
| Charla | La herramienta sobresale demasiado | Reducir la extensión, aumentar la rigidez. |
El mecanizado de aceros para herramientas para trabajo en caliente requiere parámetros de corte optimizados, configuraciones rígidas, herramientas resistentes al calor y condiciones térmicas controladas. El mecanizado correcto impacta directamente el rendimiento del troquel, reduciendo los modos de falla como la corrosión por calor, el agrietamiento, la erosión y la deformación.
Causa: Altos gradientes térmicos
Solución:
Acero de mayor conductividad térmica.
Refrigeración optimizada del troquel
Causa: Alta tensión residual
Solución:
Precalentamiento adecuado
Múltiples ciclos de templado
Causa: Alta temperatura superficial
Solución:
Enfriamiento mejorado
Mayor temperatura de templado
Causa: Flujo de metal fundido
Solución:
nitruración
Recubrimientos PVD
Un proveedor automotriz de nivel 1 experimentó una falla prematura en los insertos de fundición a presión H13 después de aproximadamente 20 000 ciclos (vida útil esperada: 80 000 a 120 000 ciclos).
Comprobación de calor en la superficie de la cavidad.
Erosión significativa en el área de entrada de metal.
Grietas desarrolladas alrededor de los canales de enfriamiento.
Reducción de dureza de 48 HRC a 38 HRC
1. Templado incorrecto
Los insertos se templaron sólo una vez a 550°C.
El estándar industrial para H13 requiere:
2-3 ciclos de templado
Cada ciclo: 2 a 3 horas
El temple simple dejó austenita retenida, lo que reduce la resistencia a la fatiga.
2. Enfriamiento inadecuado del troquel
Los canales de refrigeración se colocaron demasiado cerca de la cavidad, lo que generó:
Altos gradientes térmicos
Choque térmico
Comprobación de calor acelerada
3. Diseño deficiente del flujo de metal fundido
El impacto del chorro de aluminio en una esquina afilada provocó erosión localizada.
4. Nitruración insuficiente
La superficie carecía de una capa protectora de nitruración → oxidación y erosión aceleradas.
Tratamiento térmico revisado
Austenitizar a 1030°C
Templado 3× a 580°C
Dureza final: 48–50 HRC
Optimización del sistema de refrigeración
Mayor distancia del canal en 4 mm.
Se cambió de enfriamiento turbulento a laminar.
Ingeniería de superficies de troqueles
Nitruración de plasma a 12-15 µm
Recubrimiento PVD aplicado (CrN)
Rediseño del flujo de metal
Radios de esquina suaves introducidos
Velocidad de impacto reducida en un 22 %.
| Métrica | Antes | Después |
|---|---|---|
| morir la vida | 20.000 disparos | 118.000 disparos |
| Control de calor | Severo | Mínimo |
| Erosión | Pesado | Reducido 70% |
Los aceros para herramientas de trabajo en caliente son esenciales para moldes de fundición a presión de aluminio, zinc y magnesio. Su resistencia a la fatiga térmica reduce la degradación por calor y una buena resistencia al calor minimiza la deformación durante los ciclos de inyección repetidos. H13 y 8407 ESR dominan esta industria debido a su larga vida útil, maquinabilidad y dureza estable a temperatura.
Aluminio
Zinc
Magnesio
Componentes:
Núcleos, insertos, casquillos de bebedero, deslizadores
Los componentes comunes de fundición a presión fabricados con aceros tipo H13 incluyen:
Núcleos y cavidades
Pasadores eyectores
Casquillos de bebedero
Insertos de puerta
bloques deslizantes
Las matrices de extrusión de aluminio requieren resistencia al desgaste en caliente y dureza para soportar presiones de hasta 80 a 120 MPa. Los grados de alta resistencia como H13 ESR y 3Cr2W8V se utilizan para:
El perfil muere
Mandriles
Anillos de troquel
Bloques espaciadores
Revestimientos de contenedores
La conductividad térmica del acero afecta significativamente la precisión dimensional y la vida útil del troquel.
Los troqueles de forja experimentan altas fuerzas de impacto y una rápida transferencia de calor desde las palanquillas calientes. Se utilizan habitualmente H11, H13 y 5CrNiMo.
Las aplicaciones incluyen:
Forja en matriz cerrada
Troqueles de martillo y prensa
Golpes
Yunques
Herramientas de recorte
Los aceros para trabajo en caliente son esenciales para:
Tapones para perforaciones
barras de mandril
Troqueles rodantes
Los grados como H13 y 3Cr2W8V ofrecen una alta resistencia al desgaste en entornos de perforación y laminación a 900–1200 °C.
Se utiliza en cuchillas de corte en caliente, herramientas de corte en caliente y herramientas para formar cobre, latón y acero a altas temperaturas.
Seleccionar el acero para herramientas de trabajo en caliente correcto es una de las decisiones más críticas en el diseño y fabricación de troqueles. El grado correcto mejora significativamente la vida útil del troquel, reduce la degradación por calor, minimiza las fallas catastróficas y reduce los costos operativos totales. La selección incorrecta a menudo conduce a grietas prematuras, ablandamiento, deformación y mayores costos de mantenimiento.
Esta sección proporciona una guía integral a nivel de ingeniero para seleccionar acero para herramientas de trabajo en caliente para matrices de forja, matrices de fundición a presión, herramientas de extrusión, cizallamiento en caliente, mandriles, punzones y otras aplicaciones de conformado a alta temperatura.
Las diferentes aplicaciones de trabajo en caliente imponen diferentes tensiones térmicas y mecánicas. El primer paso de selección es definir el entorno operativo con los siguientes parámetros:
Temperatura de trabajo (temperatura continua y máxima)
Frecuencia del ciclo/severidad del ciclo térmico
Presión de contacto / carga mecánica
Carga de impacto
Geometría de la herramienta (esquinas afiladas frente a secciones gruesas)
Resistencia al desgaste requerida
Exposición al metal fundido (para fundición a presión)
Requisito de transferencia de calor
Vida útil esperada de la herramienta/longitud de recorrido
| Tipo de aplicación | Condición de tensión típica | Requisito de acero |
|---|---|---|
| Fundición a presión de aluminio | Choque térmico extremo | Alta resistencia a la fatiga térmica |
| Fundición a presión de zinc | Temperatura moderada y erosión | Buena resistencia al desgaste |
| Fundición de latón/cobre | Mayor erosión | Alta resistencia a temperatura |
| Forja en caliente | Alto impacto + alta temperatura | Alta tenacidad + resistencia al calor |
| Extrusión en caliente | Fricción y desgaste severos | Alta resistencia al desgaste |
| esquila en caliente | Impacto extremo | Dureza muy alta |
| Mangas y mandriles | Compresión continua | Resistencia a la fluencia |
Cada grado de acero para trabajo en caliente tiene un equilibrio único de las siguientes propiedades fundamentales:
Dureza : resistencia al astillado o al agrietamiento.
Resistencia al calor : capacidad de mantener la dureza a altas temperaturas.
Resistencia a la fatiga térmica : resistencia al deterioro por calor
Resistencia al desgaste : protección contra la erosión/abrasión
Conductividad térmica : capacidad de disipar el calor.
Templabilidad : capacidad de endurecerse uniformemente en secciones grandes.
Resistencia a los golpes : capacidad para resistir el impacto.
| Aplicación | Propiedades más importantes |
|---|---|
| Fundición a presión (Al, Mg) | Resistencia a la fatiga térmica, conductividad térmica. |
| Forja en caliente | Dureza, fuerza caliente. |
| Fundición de latón/cobre | Resistencia a la erosión, alta dureza en caliente. |
| Matrices de extrusión | Resistencia al desgaste, resistencia a la compresión. |
| Cuchillas de corte en caliente | Resistencia a los golpes, dureza |
| Mandriles y mangas | Resistencia a la fluencia, resistencia al calor |
Mejor equilibrio general entre tenacidad, fatiga térmica y resistencia.
Ideal para fundición a presión de aluminio, matrices de forja y matrices de extrusión.
Rango de dureza: 44–52 HRC
Cuándo elegir:
si no está seguro, los aceros tipo H13 son la opción más segura y versátil.
Mayor dureza que H13
Dureza en caliente ligeramente menor
Mejor para aplicaciones de forjado de alto impacto
Cuándo elegir:
Para forjar martillos, herramientas de alto impacto o troqueles grandes propensos a agrietarse.
Muy alta dureza en caliente y resistencia al ablandamiento.
Menor dureza que H13/H11
Cuándo elegir:
Para corte en caliente, cuchillas de corte en caliente y aplicaciones de temperaturas extremadamente altas.
Alta resistencia al desgaste
Muy buena resistencia a altas temperaturas
Ligeramente menos dureza que H13
Cuándo elegir:
Para matrices de extrusión, matrices de fundición de latón y aplicaciones donde la fricción es severa.
Buena dureza
Menor contenido de aleación
Menor resistencia a la fatiga térmica
Cuándo elegir:
Para herramientas de trabajo en caliente de menor costo, forjado a baja temperatura o troqueles simples.
Diferentes operaciones requieren diferentes rangos de dureza.
| Aplicación | Rango de dureza |
|---|---|
| Fundición a presión de aluminio | 44–48 CDH |
| Troqueles de forja en caliente | 42–52 CDH |
| Matrices de extrusión | 46–52 CDH |
| Cuchillas de corte en caliente | 50–54 HRC |
| Mandriles | 46–52 CDH |
| Mangas | 38–44 CDH |
Dureza demasiado alta → riesgo de agrietamiento
Dureza demasiado baja → ablandamiento, deformación, fallo de carga.
Los bloques de matrices grandes requieren aceros con:
alta templabilidad
Dureza uniforme desde la superficie hasta el núcleo.
| Grado de acero | Templabilidad | Sección máxima Recomendación |
|---|---|---|
| H13 | Excelente | Hasta 400–500 mm |
| H11 | Muy bien | Hasta 350 milímetros |
| H21 | Moderado | Para secciones más delgadas |
| 3Cr2W8V | Bien | Troqueles de tamaño mediano |
Si sus matrices superan los 400 mm de espesor , seleccione siempre grados de alta templabilidad (H13/1.2344 o variantes ESR/VAR refundidas).
Los aceros para herramientas de primera calidad mejoran la confiabilidad:
ESR (electroescoria refundida)
VAR (Arco Refundido al Vacío)
Carburos más finos
Inclusiones inferiores
Dureza mejorada
Riesgo reducido de agrietamiento
Vida más larga
Recomendación:
Para fundición a presión de alta cavidad o extrusión de alta velocidad → elija siempre la calidad ESR/VAR.
Los diferentes grados de acero requieren ventanas de tratamiento térmico específicas:
Temperatura de austenitización
Tipo de enfriamiento
Temperatura de templado
Templado doble/triple
aliviar el estrés
El tratamiento térmico incorrecto conduce a:
control de calor
fragilidad
puntos blandos
falla prematura
Consulte las tablas de tratamiento térmico del fabricante antes de la selección final.
Elija: H13 / SKD61 / 1.2344 (ESR)
Por qué: Mejor equilibrio entre fatiga térmica y tenacidad
Elija: H11 / 1.2343
Por qué: Alta tenacidad a la fractura
Elija: 3Cr2W8V o H13 (ESR)
Por qué: Alta resistencia al desgaste
Elija: H21
Por qué: Dureza roja superior
| del error | Consecuencia |
|---|---|
| Elegir una dureza demasiado alta | Troquel craqueo |
| Uso de acero no fundido para cargas extremas | Inclusiones internas → falla prematura |
| Selección de H13 para forjado de alto impacto | Astillas, rotura de bordes |
| Uso de H21 donde se requiere dureza | Fractura catastrófica |
| Templado incorrecto | Resistencia al calor reducida |
| Pasando por alto la conductividad térmica | Mayor control de calor |
Antes de finalizar, verifique:
Perfil de temperatura de aplicación
Nivel de dureza requerido
Necesidades de resistencia al desgaste
Velocidad de enfriamiento y niveles de choque térmico
Complejidad de la geometría de la herramienta
Tamaño del bloque de matriz (templabilidad)
Tratamiento superficial requerido (nitruración, PVD)
Presupuesto frente a requisito de ESR/VAR
Vida útil esperada de la herramienta
Una selección correcta del acero puede mejorar la vida útil del troquel entre 2 y 5 veces..
| de grado de comparación de materiales | de recomendación de herramienta | velocidad de corte | Notas de |
|---|---|---|---|
| H13 | Insertos de carburo | 70-120 m/min | Requiere refrigerante |
| H11 | Insertos de carburo | 80-130 m/min | Más fácil de mecanizar |
| H21 | Cerámica / carburo | 40–80 m/min | Alta dureza |
| 3Cr2W8V | Carburo | 50–90 m/min | Los carburos abrasivos reducen la vida útil de la herramienta |
| 5CrNiMo | HSS / Carburo | 90-150 m/min | Buena maquinabilidad |
Los aceros para herramientas para trabajo en caliente desempeñan un papel indispensable en las industrias de conformado a alta temperatura. Comprender la selección del grado de acero, el tratamiento térmico y los mecanismos de falla es fundamental para maximizar el rendimiento de las herramientas y extender la vida útil de la matriz. Con tecnología ESR avanzada, diseño de aleación mejorado y gestión térmica optimizada, los aceros modernos para trabajo en caliente continúan evolucionando para satisfacer las demandas de la fabricación industrial pesada, aeroespacial y automotriz.
| Término | Definición | Notas/Contexto de aplicación |
|---|---|---|
| Acero para herramientas de trabajo en caliente | Una categoría de acero para herramientas diseñada para mantener la dureza, tenacidad y resistencia cuando se expone a altas temperaturas (400–700 °C). | Se utiliza en fundición a presión, forja, extrusión y cuchillas de corte en caliente. |
| Fatiga térmica | Agrietamiento causado por ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento. | Modo de falla mayor en matrices de fundición a presión. |
| Comprobación de calor | Finas grietas superficiales causadas por fatiga térmica. | Común en fundición a presión de aluminio. |
| Dureza caliente | Capacidad para retener la dureza a temperaturas elevadas. | Crítico para troqueles expuestos a metal fundido. |
| Dureza roja | Dureza del acero en condiciones de calor. | Especialmente alto en aceros de tungsteno como el H21. |
| Templabilidad | Capacidad de lograr una dureza uniforme a través de la sección transversal después del enfriamiento. | Importante para bloques de matrices grandes. |
| austenitizante | Calentar acero para formar austenita antes del enfriamiento. | La temperatura varía según el grado (H13 ~ 1020–1050°C). |
| Temple | Enfriamiento rápido para endurecer el acero. | Se utiliza enfriamiento con aceite, aire o polímero según el acero. |
| Templado | Recalentar acero templado para mejorar la tenacidad y reducir la fragilidad. | Los aceros para trabajo en caliente suelen requerir de 2 a 3 ciclos de templado. |
| Endurecimiento secundario | Aumento de la dureza durante el revenido debido a la precipitación de carburos. | H13 se beneficia del endurecimiento secundario a ~550°C. |
| ESR (Refusión de electroescoria) | Un proceso de refundición que reduce las inclusiones y mejora la limpieza y la tenacidad. | Recomendado para troqueles de alto rendimiento. |
| VAR (Refusión por arco al vacío) | Técnica de refundición de alta pureza que mejora la resistencia a la fatiga y la tenacidad. | Se utiliza para aceros de primera calidad para trabajos en caliente. |
| Choque térmico | Cambio brusco de temperatura que provoca tensiones y grietas. | La fundición a presión experimenta un choque térmico severo. |
| Resistencia a la fluencia | Capacidad para resistir la deformación a altas temperaturas a lo largo del tiempo. | Importante para mandriles, núcleos y matrices de extrusión. |
| Resistencia al desgaste | Capacidad de resistir la abrasión, la erosión y la fricción. | Crucial para matrices de extrusión y forja. |
| Carburos | Partículas duras formadas por carbono y elementos de aleación. | Mejora la resistencia al desgaste pero reduce la tenacidad si es grueso. |
| martensita | Microestructura dura formada después del enfriamiento. | Estructura base para el rendimiento del acero para herramientas. |
| Austenita retenida | Austenita restante después del enfriamiento; reduce la estabilidad dimensional. | Requiere templado o tratamiento criogénico. |
| Tenacidad | Resistencia al agrietamiento y astillamiento bajo impacto. | Los grados H11 y ESR ofrecen alta tenacidad. |
| Carga de impacto | Fuerza repentina aplicada a las herramientas durante el forjado o el corte. | Impulsa la elección de materiales para troqueles de alto impacto. |
| Erosión | Pérdida de material debido al flujo o fricción del metal fundido. | Severo en fundición y extrusión de cobre/latón. |
| Soldadura por matriz | Aluminio fundido que se pega a la superficie del troquel durante la fundición. | Controlado por temperatura y tratamiento superficial. |
| Conductividad térmica | Capacidad del acero para transferir calor. | Una mayor conductividad reduce la comprobación del calor. |
| nitruración | Proceso de endurecimiento superficial introduciendo nitrógeno para formar capas duras. | Mejora la resistencia al desgaste y la erosión. |
| Recubrimiento PVD | Se aplican revestimientos finos y duros (p. ej., TiN, CrN) para aumentar la dureza de la superficie y reducir la fricción. | Se utiliza en núcleos y pasadores de fundición a presión. |
| Recocido | Tratamiento suavizante para mecanizado y alivio de tensiones. | Aceros para trabajo en caliente normalmente recocidos a ≤ 220 HB. |
| Alivio del estrés | Calentamiento controlado para reducir las tensiones internas después del mecanizado o electroerosión. | Previene el agrietamiento antes del servicio. |
| Capa de refundición EDM | Capa superficial endurecida formada después del mecanizado por descarga eléctrica. | Debe retirarse o templarse para evitar grietas. |
| Resistencia al calor | Capacidad para soportar altas temperaturas sin perder resistencia. | Crítico para troqueles expuestos a metal fundido. |
| Rango de temperatura de forjado | Ventana de temperatura recomendada para forjar acero para herramientas. | Por ejemplo, H13: 950–1100°C. |
| Forja isotérmica | Forjado en condiciones de temperatura constante del troquel. | Reduce el choque térmico en el troquel. |
| astillado | Pequeñas fracturas o trozos que se desprenden de los bordes de la herramienta. | Común en aceros insuficientemente tenaces. |
| Deformación plástica | Distorsión permanente debido a altas temperaturas o dureza insuficiente. | El ablandamiento del troquel produce deflexión o colapso. |
| Fuerza caliente | Fuerza retenida a temperatura elevada. | Llave para matrices de extrusión y forja. |
| Vida fatigada | Tiempo hasta la falla causada por ciclos de estrés repetidos. | Mejorado mediante un grado de acero adecuado y un tratamiento térmico. |
| Integridad de la superficie | Condición de la superficie del troquel después del mecanizado o electroerosión. | Influye en la resistencia a la fatiga térmica. |
| Vida útil de la herramienta | Duración que realiza una herramienta o troquel antes de fallar. | Factor de coste importante en herramientas para trabajo en caliente. |
| Inclusiones | Partículas no metálicas dentro del acero. | Reducir la dureza; minimizado por ESR/VAR. |
| Elementos de aleación | Elementos añadidos para mejorar el rendimiento (Cr, Mo, V, W, Ni). | Definir categoría y comportamiento del acero. |
| Carburación | Absorción de carbono en el acero; Muere perjudicial para trabajos en caliente. | Conduce a la fragilidad en la superficie. |
| Escalado de oxidación | Oxidación superficial por alta temperatura. | Más grave en aceros con bajo contenido de Cr. |
Sí. El acero para herramientas está diseñado específicamente para recibir tratamiento térmico . El tratamiento térmico es lo que confiere a los aceros para herramientas su alta dureza, resistencia y resistencia al desgaste.
Los pasos típicos del tratamiento térmico para aceros para herramientas son:
Precalentamiento : para reducir el choque térmico y igualar la temperatura.
Austenitización (temperatura de endurecimiento) : calentamiento a una temperatura crítica donde se forma austenita.
Enfriamiento : enfriamiento controlado (aire, aceite, gas o sal) para formar martensita.
Templado : recalentar por debajo de la temperatura crítica para mejorar la tenacidad, estabilizar la martensita y reducir la fragilidad.
Para aceros para herramientas para trabajo en caliente (como H13, H11, H21), el tratamiento térmico es fundamental para lograr un equilibrio entre:
Dureza caliente
Tenacidad
Resistencia a la fatiga térmica
Sin un tratamiento térmico adecuado, incluso la mejor calidad para trabajo en caliente fallará prematuramente en servicio.
Estrictamente hablando, el 4140 no está clasificado como acero para herramientas . Es un acero de aleación de cromo-molibdeno , utilizado a menudo para:
Ejes
Engranajes
Pernos
Piezas de ingeniería general.
Tiene:
Buena dureza
Buena templabilidad
Resistencia al desgaste moderada
Sin embargo, carece de la alta resistencia al desgaste y la resistencia al calor necesarias para la mayoría de las aplicaciones de acero para herramientas, especialmente para troqueles para trabajos en caliente..
Es posible que vea el 4140 utilizado ocasionalmente en herramientas en caliente de baja tensión o como material de respaldo/soporte, pero si necesita un acero para troqueles para trabajo en caliente real , grados como H13, H11, 3Cr2W8V, 5CrNiMo son mucho más apropiados.
El acero para herramientas D2 en estado recocido normalmente tiene:
Dureza alrededor de 190–230 HB (≈ 20–25 HRC)
En este estado blando, es:
Más fácil de mecanizar
Adecuado para desbastar y dar forma
Después del endurecimiento y revenido , el D2 se suele utilizar en:
58–62 HRC para aplicaciones de trabajo en frío
Nota: D2 es un acero para herramientas para trabajo en frío , no un acero para trabajo en caliente. Tiene un rendimiento deficiente a altas temperaturas en comparación con los aceros para trabajo en caliente tipo H13.
4140 y D2 son materiales muy diferentes:
Acero de aleación 4140:
Tipo: Acero de aleación Cr-Mo de uso general
Dureza (templada y revenida): ~28–45 HRC
Fuerza: Alta dureza
Resistencia al desgaste: Moderada
Resistencia a la temperatura: No apto para temperaturas de herramienta muy altas
Usos típicos: Ejes, engranajes, piezas estructurales.
Acero para herramientas D2:
Tipo: con alto contenido de carbono y cromo Acero para herramientas de trabajo en frío
Dureza (en uso): 58–62 HRC
Resistencia al desgaste: Muy alta
Dureza: inferior a 4140
Resistencia a la temperatura: buena para herramientas a temperatura ambiente, pero no para trabajos en caliente
Usos: Punzones, troqueles, cuchillas, cizalla en frío, herramientas de corte.
Para la selección de acero para troqueles para trabajos en caliente , ni el 4140 ni el D2 son ideales; Generalmente se prefieren los aceros tipo H13.
Sí, el acero para herramientas D2 puede oxidarse.
D2 contiene un alto contenido de cromo (~12%) , lo que proporciona cierta resistencia a la corrosión.
Sin embargo, no es un verdadero acero inoxidable , porque carece de suficiente Cr en solución sólida y tiene un alto volumen de carburos de cromo.
Si se deja sin protección en un ambiente húmedo o corrosivo, el D2 se oxidará. En entornos de trabajo calurosos, rara vez se utiliza porque:
Está optimizado para resistencia al desgaste en frío, no para resistencia a la fatiga térmica.
Sí. Al igual que otros aceros para herramientas, el A2 debe endurecerse y revenirse para lograr las propiedades diseñadas.
En estado recocido, A2 es mecanizable pero relativamente blando.
Después del endurecimiento y revenido, el A2 suele alcanzar entre 57 y 62 HRC , con buena estabilidad dimensional.
A2 es un acero para herramientas de trabajo en frío que se endurece al aire , no un acero para trabajo en caliente. Para aplicaciones de alta temperatura, las calidades para trabajo en caliente (H13, H11) son más adecuadas.
La temperatura de endurecimiento (temperatura de austenitización) depende del tipo de acero para herramientas:
Tipo O (endurecimiento con aceite) : ~780–820°C
Tipo A (endurecimiento al aire) : ~950–980°C (A2)
Tipo D (trabajo en frío con alto contenido de Cr) : ~1000–1040°C (D2)
Aceros para herramientas de trabajo en caliente (p. ej., H13) : ~1000–1050°C
Para acero para herramientas de trabajo en caliente , temperaturas típicas de austenitización:
H13 / 1.2344 / SKD61 : 1000–1050°C
H11 / 1.2343 : 1000–1030°C
H21 : 1080–1200°C
Siga siempre la hoja de datos del fabricante del acero y utilice:
Precalentamiento en varios pasos
Tiempo de espera correcto
Templado inmediato después del enfriamiento
En la metalurgia clásica, los cuatro tipos básicos de tratamiento térmico son:
Recocido : ablanda el acero, alivia la tensión interna y mejora la maquinabilidad.
Normalización : producir una microestructura uniforme y refinar el tamaño del grano.
Endurecimiento (Enfriamiento) : Calentamiento a temperatura de austenización y enfriamiento rápido para formar martensita.
Templado : recalentar acero endurecido para reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad.
Para acero para herramientas para trabajo en caliente , la normalización es menos común; la mayoría de los procesos se centran en:
Recocido (o recocido suave)
Austenitización (endurecimiento)
Temple
Múltiples ciclos de templado
Alivio del estrés
Sí, el temple en aceite puede endurecer el acero , pero sólo si:
El acero tiene suficiente carbono (normalmente >0,3–0,4%)
Se utiliza la temperatura de endurecimiento correcta.
El diseño del acero considera el temple con aceite (p. ej., aceros para herramientas serie O, algunos aceros aleados)
Sin embargo:
Muchos aceros para herramientas para trabajos en caliente (p. ej., H13, H11) generalmente se endurecen al aire o con gas, no con aceite, para reducir la tensión térmica y el riesgo de agrietamiento.
El uso de enfriamiento con aceite en grados endurecidos al aire puede provocar grietas.
No, pero el acero rápido (HSS) es un subconjunto de aceros para herramientas.
Acero para herramientas : categoría amplia que incluye trabajo en frío, trabajo en caliente, aceros para moldes de plástico y aceros de alta velocidad.
Acero de alta velocidad : Grupo especial de aceros para herramientas (como M2, M42) diseñados para cortar herramientas que operan a altas velocidades y temperaturas elevadas.
Características clave de HSS:
Dureza muy alta (hasta 64–68 HRC)
Alta dureza roja
Se utiliza para herramientas de corte, taladros, machos de roscar y fresas.
Los aceros para matrices para trabajo en caliente (como el H13) son aceros para herramientas, pero no son aceros de alta velocidad..
Ningún acero para herramientas es 100% inmune a la oxidación, pero algunos son mucho más resistentes a la corrosión :
Aceros inoxidables para herramientas : los ejemplos incluyen
AISI 440C
AISI 420 (modificado)
Algunos aceros inoxidables para herramientas de moldes de plástico.
D2 : A menudo se le llama 'semi-inoxidable' debido a su alto contenido de cromo, pero aún así puede oxidarse.
Los aceros para herramientas de trabajo en caliente como el H13 contienen cromo (≈5%), pero:
son inoxidables no
Resisten la incrustación a altas temperaturas, pero aún requieren protección (aceites, recubrimientos, condiciones de almacenamiento) para evitar la oxidación en atmósferas húmedas.
A2 está diseñado como acero para herramientas endurecible al aire .
Por lo general, se endurece mediante enfriamiento con aire o gas entre 950 y 980 °C.
El enfriamiento con aceite aumenta el riesgo de agrietamiento debido a una velocidad de enfriamiento excesiva.
Por lo tanto:
Generalmente no se recomienda el enfriamiento con aceite A2..
El endurecimiento al aire proporciona una mejor estabilidad dimensional y menor tensión.
En condiciones de trabajo típicas:
El acero para herramientas A2 , después del endurecimiento y revenido, puede alcanzar 57–62 HRC.
El acero 4140 , templado y revenido, suele alcanzar entre 28 y 45 HRC.
Entonces:
En términos de dureza máxima , , el A2 es significativamente más duro que el 4140..
Sin embargo, el 4140 es más resistente y tolerante, mientras que el A2 es más resistente al desgaste.
Ambos no son adecuados como aceros para troqueles para trabajos en caliente en comparación con los grados tipo H13 para aplicaciones de alta temperatura.
En general:
Los aceros de alta velocidad (HSS) como M2 y M42 pueden alcanzar entre 64 y 68 HRC.
Las herramientas de carburo (no de acero, pero que se utilizan a menudo en herramientas) son aún más duras.
Algunos aceros para herramientas para trabajo en frío (como los grados especiales resistentes al desgaste) también pueden alcanzar una dureza muy alta.
En típicas de acero para herramientas de trabajo en caliente : aplicaciones
La dureza generalmente se limita a 44–54 HRC , porque una mayor dureza reduce la tenacidad y aumenta el riesgo de agrietamiento bajo choque térmico.
Por lo tanto, el 'acero más duro' no siempre es el 'mejor' para trabajos en caliente: se necesita un equilibrio entre dureza, tenacidad y resistencia térmica.
Una clasificación común por composición divide los aceros en cuatro tipos principales:
Acero carbono
Acero aleado
Acero inoxidable
Acero para herramientas
Los aceros para matrices para trabajos en caliente se incluyen en la categoría 'acero para herramientas' y, más específicamente, en la categoría de acero para herramientas para trabajos en caliente..
