Clasificación de los aceros para herramientas: En este grupo se incluyen teóricamente todos los aceros que pueden emplearse para la fabricación de herramientas. Sin embargo, en la práctica, la aplicación de este término queda limitada a los aceros especiales de gran calidad utilizados en la fabricación de útiles o herramientas destinados a trabajar los materiales por corte o por presión. ay di!ersos procedimientos que pueden ser!ir para agrupar los aceros de herramientas. "no de ellos los clasifica en función del medio de temple utilizado# as$ se tiene aceros de temple en agua, aceros de temple en aceite y aceros de temple al aire. El contenido en elementos de aleación también puede ser!ir para agrupar los aceros, y en función de él se di!iden en aceros de herramientas al carbono, aceros de baja aleación y aceros de aleación media. %inalmente, en función de la aplicación que !an a tener, se clasifican en aceros rápidos y aceros para trabajos en fr$o. &os aceros de herramientas más comúnmente utilizados han sido clasificados en seis grupos principales, y dentro de ellos en subgrupos, todos los cuales se identifican por una letra en la forma siguiente#
Aceros de herramientas de temple al agua (grupo (g rupo W): Este grupo está formado fundamentalmente por aceros ordinarios al carbono, aunque algunos de los aceros de mayor contenido lle!an peque'as cantidades de cromo y !anadio con el fin de aumentar la templabilidad y mejorar la resistencia al desgaste. El contenido en carbono de este tipo de aceros !ar$a de (,) a *,+, pudiendo subdi!idirse de una manera general en función del porcentaje de carbono, en los subgrupos siguientes. (,) a (,- de carbono estos aceros se utilizan en los casos en que principalmente interesa la tenacidad, como en los martillos, buterolas, martillos neumáticos, y troqueles encabezadores de carrera corta. (,- a (,/ de carbono estos aceros se utilizan cuando además de tenacidad se necesita dureza como en los punzones, cinceles, matrices y cuchillas de cizalla. (,/ a *,+ de carbono estos aceros se emplean en los casos en que se e0ige a las herramientas gran resistencia al desgaste y conser!ación de las condiciones de corté. Se utilizan en la fabricación de herramientas para madera, brocas, escariadores, terrajas y herramientas de torno. Sometiéndoles al tratamiento térmico adecuado, se logra obtener una estructura martens$tica dura en la superficie en núcleo tenaz. 1ara que alcancen las cifras de dureza que se les e0igen, tienen que templarse en agua, son los que mejor maquinabilidad tienen y los que mejor resistencia a la descarburación, aunque su resistencia en caliente es peque'a.
Aceros de herramienta para trabajos de choque (grupo S): 2cero para herramientas de tipo S están dise'ados para resistir golpes a ambas temperaturas bajas y altas. Se requiere un bajo contenido de carbono para la dureza necesaria. 2leaciones de carburo de formación proporcionan la resistencia necesaria abrasión, dureza y caracter$sticas para trabajo en caliente. Esta familia de aceros muestra muy alta resistencia al impacto y la relati!amente baja resistencia a la abrasión, que puede alcanzar una dureza relati!amente alta. Estos aceros son generalmente bajos en carbono, con porcentajes comprendidos entre (,+ y (,), siendo los principales elementos de aleación utilizados el silicio, el cromo, el tungsteno y algunas !eces el molibdeno o el n$quel. E& silicio y el n$quel aumentan la resistencia de la ferrita, mientras que el cromo aumenta la templabilidad y contribuye al aumento de templabilidad, mientras que el tungsteno confiere dureza en caliente. &a mayor parte de ellos son de temple en aceite, aunque algunos tienen que templarse en agua para lograr un temple total. &os contenidos en silicio ele!ados tienden a acelerar la descarburación. &os aceros pertenecientes a este grupo se emplean e n la fabricación de matrices de estampar, punzones, cinceles, herramientas neumáticos y cuchillas de cizallas.
ACERODE MEDIA ALEACION TEMPLE AL AIRE (A) Acero grado herramienta de media aleación (medio carbón, medio cromo), de temple al aire que alcanza durezas de 60-62 HR! "u resistencia al desgaste es entre los aceros temple al aceite (#$) % los aceros de alto cromo & carbón ('2)! Al orecer la combinación de buena tenacidad as como moderada resistencia al desgaste, se ha usado ampliamente por muchos a*os en una +ariedad de aplicaciones de trabao en ro que requieren buena resistencia a la abrasión pero en donde los aceros de alto cromo & carbón suren despostillado o ractura! l acero "."A A2 es de /cil maquinado en estado recocido % como los otros aceros herramienta de temple al aire, ehibe mnima distorsión durante al temple, haci1ndolo una ecelente elección para herramientas de conguración complicada! &os aceros de aleación media 3grupo 24 contienen un * de carbono, 5 como má0imo de manganeso, como má0imo de cromo y un * de molibdeno. El aumento del contenido en elementos aleados, particularmente de manganeso y molibdeno, confiere a estos aceros unas propiedades caracter$sticas del temple al aire muy acusadas, y aumentan la templabilidad. &os
aceros de este grupo se destacan p or se e0celente indeformabilidad, presentando una resistencia al desgaste buena, tenacidad, y una maquinabilidad que !a de regular a mala. Se emplean para matrices de corte, matrices de estampar, matrices de rebarbar y rodillos de laminar roscas.
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ACEROS ALTOS EN CROMO Y EN CARBONO (D) &os aceros altos en carbono y en cromo 3grupo 64 contienen hasta un 7,5 de carbono y un *7 de cromo, pudiendo también contener molibdeno, tungsteno, !anadio y cobalto. &a combinación del carbono y cromo en cantidades ele!adas proporciona una e0celente resistencia al desgaste e indeformabilidad. Se caracterizan también por su buena resistencia a la abrasión y m$nima !ariación de dimensiones en el temple, lo que los punzonar, de estampas para el estirado de alambre, barras y tubos, rodillos de laminar roscas y patrones de medida
ACERS !ARA "RA#A$S E% CA&'E%"E (h) 2ceros para herramientas 8tipo se han desarrollado para la fuerza y la dureza durante la e0posición prolongada a temperaturas ele!adas. 9odos estos aceros para herramientas usar una cantidad sustancial de formación de aleaciones de carburo. * a */ se basan en un contenido de cromo de : 7( a 5/ se basan en un contenido de tungsteno de /8*; y un contenido de cromo de 58+: +( a / se basan molibdeno. &os aceros para trabajos en caliente pueden subdi!idirse en los tres grupos siguientes# 2ceros al cromo 3** a*)4 2ceros al tungsteno 37( a 7)4 2ceros al molibdeno 3+* a +54 Estos aceros se caracterizan por su buena tenacidad debida a su bajo contenido en carbono, por su dureza en caliente que !a de buena en unos a e0celente en otros, y por una resistencia y maquinabilidad regulares. Su resistencia a la descarburación es solamente entre regular y mala, se templan al aire. Se emplean en la fabricación de matrices, partes mó!iles de los moldes utilizados en la metalurgia de pol!os, moldes para materiales plásticos.
Aceros para trabajo en caliente
enominació n
Aplicaciones 2cero para trabajos en caliente, similar al anterior de mayor dureza y resistencia al desgaste.
9.&.< *5 =5(7
Composición qu*mica C
CR
W
+
,
C
S'
+%
(,5/
,5(
8
*,+(
*,((
8
*,((
8
8
8
8
8
erramientas para la transformación de metales
9emple> *(7( ? *(-( @A Be!enido> ( ? )( @A 6ureza> BA
ligeros matrices y punzones para prensar, e0trusión, fundición inyectada, moldes para plásticos y cerámica.
Aaliente 7*7 7C =D
2cero para trabajos en caliente, al 9ungsteno con e0celente conductibilidad térmica. erramientas sometidas a fuertes golpes, estampado, forjado, mandriles punzones,
(,5
7,5
/,7
8
(,7(
8
9emple> **(( ? **( @A Be!enido> )( ? )( @A 6ureza> ( BA
cuchillas de corte en caliente y herramientas de fundición a presión de metales no ferrosos.
Aaliente &F *( =G6
2cero para trabajos en caliente de buena resistencia al re!enido, tenacidad y conductibilidad térmica, apto para refrigeración por agua. erramientas en prensas de e0trusión, fundición a presión de metales no ferrosos, estampadas e insertas en estampas de forja.
(,5
5
8
5
(,)(
8
9emple> *((( ? *(( @A Be!enido> )( ? )( @A 6ureza> +/87 BA
Aceros para usos especiales: &os aceros al tungsteno 3grupo %4 presentan una resistencia al desgaste muy bueno, utilizándose para la construcción de herramientas de bru'ir, hileras de trefilar matrices de estampar y matareis para e0trusión en fr$o. &os aceros de baja aleación 3grupo &4 especialmente los que contienen n$quel, destacan por su tenacidad. Se utilizan par la fabricación de herramientas y piezas sometidas a golpes fuertes, como ocurre con las cuchillas de las cizallas, rodillos de laminar roscas, algunas piezas de los embragues y trinquetas y u'as de retenida de los di!isores. &os aceros para moldes 3grupo 14 se utilizan para la fabricación de troqueles para la industria de plásticos, los cuales se conforman por punzonado o por un proceso mi0to de punzonado y mecanizado.
ACERO PARA MOLDES(-)
CaracterísticasHeditar I El acero S
PropiedadesHeditar I HGódulo de ElasticidadI# 5( psi 0 *( ) 37(- K1a4 H6ensidadI# -;)( DgLm5 3(.7;+ lbLin54 HAonducti!idad térmicaI#
a / @A 37(( @%4
calLcm8s8@A
J9"Lhr8ft8@%
=Lm8@D
(.//(
7+
+7
Aoeficiente de Hdilatación térmicaI# mm Lmm L @A
in L in L @%
7(87)( @A L -(8(( @%
*7.5 M *(8)
).;+ M *(8)
7(8+7 @A L -(8;(( @%
*7.; M *(8)
-.*( M *(8)
7(8+( @A L -(8*((( @%
*5.- M *(8)
-.)( M *(8)
El acero 17( también es apto para el cementado, pues posee una gran dureza, y también para el HnitruradoI porque por medio de la mayor$a de procedimientos comerciales, resulta una dureza superficial de 8) BA. &a penetración de dureza t$pica después de nitrurado a 7 @A 3/- @%4. &a maquinabilidad y rectificabilidad en estado recocido es apro0imadamente un ;( de un acero tipo =*3* A4.
Composición química - % promedioHeditar I A
Si
Gn
Ar
Go
(.5(
(.(
(.-
*.-
(.+(
AplicacionesHeditar I Aomúnmente es utilizado para el moldeo por compresión, como porta moldes y piezas de apoyo, piezas para la construcción de maquinaria y útiles en su general, moldes para la inyección de plástico, herramientas para la fundición de presión de inc y moldeos en dos fases.
2ceros para moldes de plástico. enominació n
Aplicaciones Goldes de mediano y gran tama'o para la transformación de plásticos. 1orta moldes para la
G 7((
Composición qu*mica C
CR
W
+
,
C
S'
+%
(,+(
*,/(
8
(,7(
8
8
8
*,(
industria de la inyección de plásticos y aluminio. Aomponentes para maquinaria en general. Estado de pro!isión# bonificado. Gaterial de e0celente maquinabilidad gracias a su aleación de S.
Aceros de baja aleaciónHeditar I
S (,(; Se suministra temple y re!enido.
Se emplean estos aceros para alcanzar una templabilidad mayor, lo cual mejora otras propiedades mecánicas. 9ambién se usan para aumentar la resistencia a la corrosión en ciertos condiciones ambientales.5 &os aceros de baja aleación con contenidos medios o altos en carbono son dif$ciles de soldar . Jajar el contenido en carbono hasta un (,*( o (,5( , acompa'ada de una reducción en elementos aleantes, incrementa la soldabilidad y formabilidad del acero manteniendo su resistencia. 6icho metal se clasifica como un S&2 steel 3acero de baja aleación de alta resistencia4.
Aceros de herramientas de temple al agua
Este grupo está formado fundamentalmente por aceros ordinarios al carbono, aunque algunos de los aceros de mayor contenido llevan pequeñas cantidades de cromo y vanadio con el fin de aumentar la templabilidad y mejorar la resistencia al desgaste. El contenido en carbono de este tipo de aceros varía de 0,6 a 1,!, pudiendo subdividirse de una manera general en funci"n del porcentaje de carbono, en los subgrupos siguientes. 0,6 a 0,#$! de
carbono estos aceros se utili%an en los casos en que principalmente interesa la tenacidad, como en los martillos, buterolas, martillos neumáticos, y troqueles encabe%adores de carrera corta. 0,#$ a 0,&$! de carbono estos aceros se utili%an cuando además de tenacidad se necesita dure%a como en los pun%ones, cinceles, matrices y cuc'illas de ci%alla. 0,&$ a 1,! de carbono estos aceros se emplean en los casos en que se e(ige a las 'erramientas gran resistencia al desgaste y conservaci"n de las condiciones de cort). *e utili%an en la fabricaci"n de 'erramientas para madera, brocas, escariadores, terrajas y 'erramientas de torno. *ometi)ndoles al tratamiento t)rmico adecuado, se logra obtener una estructura martensítica dura en la superficie en n+cleo tena%. ara que alcancen las cifras de dure%a que se les e(igen, tienen que templarse en agua, son los que mejor maquinabilidad tienen y los que mejor resistencia a la descarburaci"n, aunque su resistencia en caliente es pequeña.
Aceros de herramienta para tra!a"os de cho#ue
Estos aceros son generalmente bajos en carbono, con porcentajes comprendidos entre 0,$ y 0,6$!, siendo los principales elementos de aleaci"n utili%ados el silicio, el cromo, el tungsteno y algunas veces el molibdeno o el níquel. E- silicio y el níquel aumentan la resistencia de la ferrita, mientras que el cromo aumenta la templabilidad y contribuye al aumento de templabilidad, mientras que el tungsteno confiere dure%a en caliente. -a mayor parte de ellos son de temple en aceite, aunque algunos tienen que templarse en agua para lograr un temple total. -os contenidos en silicio elevados tienden a acelerar la descarburaci"n. -os aceros pertenecientes a este grupo se emplean en la fabricaci"n de matrices de estampar, pun%ones, cinceles, 'erramientas neumáticos y cuc'illas de ci%allas.
Aceros para tra!a"os en $r%o
-os aceros de baja aleaci"n de temple en aceite contienen manganeso y cantidades menores de cromo y tungsteno. Estos aceros destacan por su gran indeformabilidad y porque en el tratamiento t)rmico en menos probable que se doblen, alaben, retuer%an, deformen o agrieten e los de temple en agua. Entre sus características principales podemos señalar su buena resistencia al desgaste, maquinabilidad y resistencia a la descarburaci"n la tenacidad es solo regular y su dure%a en caliente tan baja como la de los aceros de 'erramientas al carbono. Estos aceros se utili%an en la fabricaci"n de terrajas, rodillos de laminar roscas, 'erramientas de forma y escariadores e(pansivos. -os aceros de aleaci"n media contienen un 1! de carbono, /! como má(imo de manganeso, $! como má(imo de cromo y un 1! de molibdeno. El aumento del contenido en elementos aleados, particularmente de manganeso y molibdeno, confiere a estos aceros unas propiedades características del temple al aire muy acusadas, y aumentan la templabilidad. -os aceros de este grupo se destacan por se e(celente indeformabilidad, presentando una resistencia al desgaste buena, tenacidad, y una maquinabilidad que va de regular a mala. *e emplean para matrices de corte, matrices de estampar, y rodillos de laminar roscas. -os aceros altos en carbono y en cromo contienen 'asta un ,/$! de carbono y un 1! de cromo, pudiendo tambi)n contener molibdeno, tungsteno, vanadio y cobalto. -a combinaci"n del carbono y cromo en cantidades elevadas proporciona una e(celente resistencia al desgaste e indeformabilidad. *e caracteri%an tambi)n por su buena resistencia a la abrasi"n y mínima variaci"n de dimensiones en el temple, lo que los pun%onar, de estampas para el estirado de alambre, barras y tubos, rodillos de laminar roscas y patrones de medida.
Aceros para tra!a"os en caliente (grupo &)
-os aceros para trabajos en caliente pueden subdividirse en los tres grupos siguientes 2ceros al cromo 3411 a4165 2ceros al tungsteno 340 a 465
2ceros al molibdeno 341 a 4/5 Estos aceros se caracteri%an por su buena tenacidad debida a su bajo contenido en carbono, por su dure%a en caliente que va de buena en unos a e(celente en otros, y por una resistencia y maquinabilidad regulares. *u resistencia a la descarburaci"n es solamente entre regular y mala, se templan al aire. *e emplean en la fabricaci"n de matrices, partes m"viles de los moldes utili%ados en la metalurgia de polvos, moldes para materiales plásticos.
Aceros r'pidos
Entre los aceros de 'erramientas, este tipo es el más aleado, y los aceros que lo forman contienen normalmente grandes cantidades de tungsteno o molibdeno junto con cromo, vanadio y a veces cobalto. El contenido de carbono varía entre 0,# y 1!, aunque en algunos pueden llegar a valer 'asta un 1,$!. -a principal aplicaci"n de estos aceros es la fabricaci"n de 'erramientas de corte, aunque tambi)n se utili%an en la construcci"n de matrices de e(trusi"n, 'erramientas para bruñir y pun%ones de corte. resentan una dure%a en caliente e(celente y una resistencia al c'oque bastante buena. Entre sus cualidades tenemos buena indeformabilidad, buena resistencia al desgaste, maquinabilidad regular, y una resistencia a la descarburaci"n entre regular y baja, pudiendo templarse en aceite, al aire o en sales fundidas. -os aceros rápidos se pueden clasificar en dos grupos aceros con molibdeno y aceros con tungsteno
Aceros para usos especiales
-os aceros al tungsteno presentan una resistencia al desgaste muy bueno, utili%ándose para la construcci"n de 'erramientas de bruñir, 'ileras de trefilar matrices de estampar y matareis para e(trusi"n en frío.
-os aceros de baja aleaci"n especialmente los que contienen níquel, destacan por su tenacidad. *e utili%an par la fabricaci"n de 'erramientas y pie%as sometidas a golpes fuertes, como ocurre con las cuc'illas de las ci%allas, rodillos de laminar roscas, algunas pie%as de los embragues y trinquetes y uñas de retenida de los divisores. -os aceros para moldes se utili%an para la fabricaci"n de troqueles para la industria de plásticos, los cuales se conforman por pun%onado o por un proceso mi(to de pun%onado y mecani%ado.
Tratamiento trmico de los aceros de herramientas
El calentamiento de estos aceros debe reali%arse efectuando el calentamiento lentamente. bien precalentando el material a una temperatura más baja antes de introducirlo en un 'orno a elevadas temperaturas. 2 veces se colocan las pie%as a tratar en un 'orno frío, calentándose simultáneamente el 'orno y las pie%as 'asta alcan%ar la temperatura requerida. En cualquier caso, es importante que la pie%a permane%ca a la temperatura adecuada el tiempo necesario para que se caliente uniformemente toda su masa. 7ebe procurarse no calentar el acero de 'erramientas a temperaturas demasiado altas ni mantenerlo a temperatura demasiado tiempo para evitar los sobrecalentamientos. El procedimiento y los medios de temple utili%ados varían seg+n el tipo de acero a tratar y la velocidad de enfriamiento requerida, los aceros al carbono y de baja aleaci"n se templan en salmuera o agua, y los aceros de alta aleaci"n en aceite, aire a sales fundidas. Es conveniente efectuar el revenido de los aceros de 'erramientas inmediatamente despu)s de templarlos y antes de que se 'ayan enfriado a la temperatura ambiente, para reducir al mínimo el peligro de formaci"n de grietas, debidas alas tensiones originadas en el temple.
