Aceros para Herramientas

Introducción

Cualquier acero que se emplea para la fabricación de útiles destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por arranque de viruta, cortadura, extrusión, embutición, laminación, choque. Son aceros que están expuestos a severísimas condiciones de servicio (cargas, tiempo, temperaturas), las piezas realizadas con estos materiales tienen gran calidad final (acabado, tolerancias), precio muy elevado hasta 10 euros el kilo.

Características

• Buena resistencia al desgaste y a la abrasión
• Resistencia mecánica suficiente para resistir a la temperatura de servicio
• Templabilidad suficiente para lograr la dureza deseada
• Buena tenacidad (elevada seguridad contra la rotura)
• Resistencia a la fatiga térmica superficial mediante adecuadas características en caliente, ya que en ciclos de calentamiento y enfriamiento el acero tiende a formar una superficie de «piel de cocodrilo´´ inaceptable para herramientas
• Maquinabilidad aceptable
• Resistencia al revenido buena, es necesario obtenerlos con chatarras de calidad
• Retención de elevada dureza a elevada temperatura, es importante para trabajos en caliente >500ºC
• Resistir reblandecimiento térmico y está relacionado con su habilidad para desarrollar endurecimiento secundario y a la cantidad de fases especiales, tales como carburos complejos en la microestructura, presencia de wolframio y cobalto principalmente.

Proceso de un Acero de Herramientas

Fusión, afino cuchara, normalizado, forja, control, rectificado, tratamiento térmico y mecanizado.

Elementos de Aleación

• Cobalto: endurece mucho y aumenta la dureza a alta temperatura.
• Cromo: aumenta la templabilidad, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión y tienen la capacidad de formar carburos.
• Molibdeno: aumenta la templabilidad, mejora la fragilidad en el revenido, mejora la corrosión por picadura y intersticial y mejora la resistencia en caliente.
• Silicio: Aumenta la resistencia a la oxidación a altas temperaturas y endurece por disolución sólida.
• Vanadio: afina el grano, forma carburos, aumenta la resistencia al temple.
• Wolframio: Gran resistencia a alta temperatura, carburos muy duros, mejora la resistencia y dureza a altas temperaturas.

Carburos: Los formadores de carburos son el cromo, molibdeno, vanadio y wolframio. Los carburos se forman durante el revenido entre 500-600ºC, nuclean la ferrita y cementita tomando carbono.

Tratamientos Térmicos

Recocido de globulización, recocido de alivio, temple y revenido. El temple es muy elevado entre 1200-1220ºC, se disuelven todos los carburos excepto los de molibdeno y vanadio, control muy estricto del tiempo, ya que aumenta mucho el grano, martensita y carburos es la estructura que finalmente se obtiene antes del revenido.

Corrosión en Inoxidables

Uno de los principales problemas que tienen los aceros inoxidables es la corrosión y la soldadura. Los tipos de corrosión específicos son: por picadura, por hendidura, intergranular y bajo tensiones, esta última es la peor de todas. El problema de la corrosión es que hay un montón de factores que influyen en la corrosión. El medio, el diseño, el material y el tiempo son factores que pueden originar problemas de corrosión en puntos inexplicables.

Corrosión Generalizada

Si tengo una superficie entera con corrosión esta es la que menos problemas nos da ya que avanza muy lenta y no hay pérdida de espesor importante.

Corrosión por Picaduras

La picadura es localizada ya que crece normalmente hacia abajo en la dirección de la gravedad, el inicio de este tipo de corrosión es lento pero el avance es rápido. En poco tiempo una picadura puede atravesar completamente la pieza. Para indicar la resistencia a la picadura se usa la fórmula de PRE= %Cr + 3,3* %Mo + X* %N donde X es 0 para ferríticos, 16 para austeníticos y 30 para dúplex.

Cuando se trabaja con estos aceros inoxidables no se pueden usar herramientas de acero al carbono para evitar la contaminación ferrítica. Para evitar esta corrosión conviene:

• Descontaminar la superficie
• Eliminar totalmente los óxidos de hierro
• Bajar la temperatura del medio
• Aumentar el contenido de Mo
• Evitar rugosidades e intersticios superficiales

Corrosión por Hendiduras

CC2= %Cr + 4,1* %Mo + 47* %N si es mayor que 40 o igual presenta una gran resistencia a esta corrosión.

Corrosión Bajo Tensiones (SCC)

Esta es la corrosión que hasta que no ha roto no lo ves. Es una combinación de ciertos ambientes corrosivos, con equipos sometidos a presiones y temperaturas altas. Lo único que funciona es la experiencia, la información del proceso, etc. Se trata de un ataque combinando corrosivo-mecánico. El típico medio que produce esta corrosión es una solución con haluros por ejemplo cloruros. También hay medios como las soluciones alcalinas, medios contaminados por ácidos politionicos, agua a temperatura y presión elevadas, vapor sobrecalentado contaminado (en una central nuclear donde se calienta agua hay que tener un cuidado exhaustivo), soluciones con cloruros.

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