Introducción

Al terminar este curso estarás en capacidad de reconocer las propiedades de los diferentes tipos de aceros. Conocerás los procesos metalúrgicos en la fabricación de los aceros y su incidencia en la calidad de los mismos, y podrás identificar los diferentes aceros para herramientas y así elegir el más conveniente para tu aplicación. También reconocerás los mecanismos de falla en los aceros para herramientas y las razones por las que se generan. Identificarás los diferentes tipos de desgastes y la manera como inciden en los diferentes tipos de aceros para herramientas. Además podrás analizar correctamente la relación entre resistencia al desgaste y ductilidad de los diferentes tipos de aceros para herramientas, y así obtener la mejor opción, de acuerdo a las propiedades y necesidades de cada aplicación.

El contenido de Carbono del acero es un factor determinante en sus propiedades

Grado de Acero ~ %C

Acero Estructural <0.15

Acero de Ingeniería <0.4

Acero Inoxidable (austenitico) <0.02

Acero de Herramientas >0.4

Gasificación al vacío

Refinación por electroescoria

Tratamiento térmico

Fundición aguas arriba

Aceros pulvimetalúrgicos

La calidad del acero está diferenciada desde su producción. Descubre los métodos utilizados para producir diferentes tipos de acero.

Cuando elijas el acero para tus herramientas, define muy bien sus características y analiza sus propiedades.

	Microestructura 1	Microestructura 2	Microestructura 3
Tipo de acero de herramienta	Metalurgia convencional	Matriz ESR (Refinado por electroescoria)	P M (pulvimetarlugia)
Propiedad que afecta	Vida a la fatiga. Resistencia al desgaste.	Resistencia a la fatiga. Resistencia al desgaste.	Resistencia a la fatiga. Resistencia al desgaste.
Factor limitante	Carburos	Inclusiones	Inclusiones carburos

Recuerda que de acuerdo a su microestructura, cada tipo de acero tiene un límite a la fatiga, que tiene que ver con el tipo de proceso con el cual se ha obtenido.

Selección de aceros para herramientas

Al final, la microestructura que constituye el acero determina las propiedades del mismo.

Metalurgia convencional y de polvos

La ductilidad y resistencia al desgaste son dos aspectos fundamentales a la hora de trabajar con aceros para herramienta. Observa este cuadro comparativo.

Propiedades de los aceros en los diferentes tipos de metalurgia

Sobre la tabla anterior hemos definido las propiedades de cada tipo de acero. Esta tabla ilustra las características de cada metalurgia.

Selección del acero de acuerdo al uso que se le dará

La selección del acero de herramienta se convierte en una decisión fundamental en cualquier proyecto. Antes de tomarla te invito a considerar los siguientes aspectos.

Aspectos a considerar

1	El uso de la herramienta	Aplicación/operación/esfuerzos
2	Tipo de material de trabajo	Perfil de propiedades del material de la herramienta
3	Tamaño de la herramienta	Templabilidad, propiedades post-temple, disponibilidad stock
4	Diseño de la herramienta	Geometría simple/complicada
5	Largo/corto tiraje de producción	Resistencia al desgaste, maquinabilidad, procesos de fabricación, número de piezas
6	Mantenimiento de la herramienta	Soldabilidad, temple a la llama o por inducción

Objetivo: producción económica y libre de problemas

Análisis de selección y aplicaciones de trabajo en frío

Existen aplicaciones de trabajo en frío que debes considerar.

Análisis de mecanismos de falla y tipos de desgaste

Diferentes maneras de presentar un fallo

Los fallas en el acero para herramientas se presentan en formas diversas y por diferentes causas. Observa cuáles son los más comunes.

Desgaste

Deformación

Adherencia

Astillamiento / fractura

Desgastes

Ten en cuenta los dos tipos de desgaste. Estas gráficas te ayudarán a comprender por qué se producen.

Método para la selección

Identifique el mecanismo de falla dominante.

Seleccione un acero para herramienta que tenga la mejor resistencia contra el mecanismo de falla dominante.

Tenga en cuenta el número de piezas a producir.

Objetivo: ¡una producción confiable y económica!

Estrategia para la selección

Llega el momento en que debes seleccionar el acero para tu aplicación. Recuerda que un menor precio no necesariamente se convierte en un ahorro. Analiza estas consideraciones a tener en cuenta para esta selección.

Si es posible, basa la selección del acero en la experiencia previa en la conformación del mismo equipo.
Melladuras y roturas ocurren de forma espontánea y no pueden ser planeadas.
El desgaste es más predecible, y en la práctica, menos costoso.
Por lo tanto, resolver primero los problemas de astillamiento y fracturas, incluso si esto significa que el problema de desgaste aumente.
A continuación, intenta reducir el problema de desgaste.

Objetivo: primero, resolver el problema grave. Afinar.

Propiedades críticas del material

Es importante repasar las propiedades del material y tenerlas presentes al trabajar con aceros. Identifícalas y define cuál es el fenómeno que las genera.

Desgaste abrasivo	Desgaste adhesivo	Adherencia
Dureza Cantidad de carburos Tamaños de carburos Dureza de carburos	Dureza superficial Ductibilidad Coeficiente de fricción	Dureza superficial Coeficientes de fricción
Deformación plástica	Corrosión	Astillamiento / fractura total
Dureza en caliente Resitencia a la cedencia Resitencia al revestimiento	Resistencia a la corrosión	Ductibilidad Tenacidad

Aceros de trabajo en frío

Tipos de aceros y propiedades

Hablando de aceros, en Asteco tenemos una gran variedad de referencias para todo tipo de aplicaciones.

Posicionamiento del acero AISI D2

Observa la propiedad que caracteriza al acero AISI D2.

Análisis de aceros

Ahora observa cómo se posicionan los diferentes tipos de acero en un diagrama que mide ductilidad y resistencia.

Comparación de la resistencia

También podemos hacer un comparativo en el que se mide la resistencia de cada acero. De esta manera podrás ser más asertivo al identificar sus propiedades en detalle.

Selección de aceros

Otro aspecto importante es el análisis de los volúmenes de producción y mecanismos de desgaste en tu aplicación.

Tiraje de Producción	Desgaste Adhesivo	Desgaste Mixto	Desgaste Abrasivo
Corto	Arne 54-56 HRC 54-61 HRC	Arne Calmax Unimax 54-58 HRC 54-59 HRC 54-58 HRC	Arne Caldie 54-60 HRC 56-62 HRC
Medio	Calmax Unimax Caldie Sleipner 54-58 HRC 54-58 HRC 58-60 HRC 56-62 HRC	Caldie Rigor Sleipner 58-62 HRC 54-62 HRC 58-63 HRC	Sleipner Sverker 60-64 HRC 21 58-62 HRC
Largo	Vanadis 4 Extra Vancron 40 Vanadis 8 58-62 HRC 60-64 HRC 60-64 HRC	Vanadis 4 Extra Vanadis 8 58-63 HRC 60-64 HRC	Sverker 3 Vanadis 8 Vanadis 23 58-62 HRC 60-64 HRC 60-64 HRC

Selección de acero para cuchillas

Desgaste Adhesivo (tiraje de producción)

	Corto	Medio	Largo
	Arne 54-60 HRC Calmax 54-58 HRC	Arne 56-62 HRC Calmax 54-58 HRC Sleipner 54-58 HRC	Calmax 56-59 HRC Sleipner 56-62 HRC Vanadis 4 56-62 HRC

Desgaste Mixto (tiraje de producción)

	Corto	Medio	Largo
	Arne 54-60 HRC	Rigor 56-60 HRC Sleipner 56-62 HRC	Sleipner 58-64 HRC Sleipner 21 58-62 HRC Vanados 4 Extra 58-64 HRC Vanadis 8 58-64 HRC

Desgaste Abrasivo (tiraje de producción)

	Corto	Medio	Largo
	Arne 56-62 HRC	Sleipner 21 58-62 HRC Sleipner 58-62 HRC	Sleipner 21 58-62 HRC Sleipner 3 58-62 HRC Vanadis 4 Extra 60-64 HRC Vanadis 8 60-64 HRC

Aceros de trabajo en caliente

Grado uddeholm	AISI	C	Si	Mn	Cr	Mo	V	Otros	Dureza Brinell
Dievar	----	0.35	0.2	0.5	5.0	2.3	0.6	----	~160
Unimax	----	0.50	0.2	0.5	5.0	2.3	0.5	----	~185
Orvar Supreme	H13 (1.2344)	0.39	1.0	0.4	5.2	1.4	0.9	----	~180
Vidar Superior	H11 modificado (1.2340)	0.36	0.3	0.3	5.0	1.3	0.5	----	~180
QRO 90 Supreme	----	0.38	0.3	0.8	2.6	2.3	0.9	Micro-aleado	~180
Impax Supreme	P20 modificado (1.2738)	0.37	0.3	1.4	2.0	0.2	----	Ni 1.0	~310

Comparación cualitativa de propiedades criticas del acero. Todos los aceros fueron ensayados a 44-46 HRC excepto para Uddeholm Unimax que fue usado a 54-56 HRC

Acero para moldes

Análisis de propiedades

Si para tu aplicación requieres de aceros para moldes, te compartimos un cuadro con el análisis de las propiedades en los aceros para moldes.

PROPIEDAD	Impax Supreme	Nimax	Corrax	Vidar 1	Orvar Supreme	Stavax ESR	Mirrax ESR	Polmax	Unimax	Rigor	Elmax	Vanadis 4 extra	Ramax HH	Ramax LH	Holdax
Dureza normal HRC (HB)	(~310)	(380)	46	48	52	52	52	52	58	60	58	60	(~340)	(~290)	(~310)
Resistencia al desgaste	3	4	5	6	7	7	7	7	8	9	9	9	4	3	3
Tenacidad	9	10	7	8	6	5	6	5	6	3	4	5	3	3	4
Resistencia a la compresión	4	5	6	6	7	7	7	7	8	9	9	9	5	4	4
Resistencia a la corrosión	2	2	10	3	3	8	9	8	3	2	6	2	7	7	2
Mecanibilidad**	5	5	4	9	9	8	7	8	7	5	3	4	6	7	2
Pulibilidad	7	7	7	8	8	9	9	10	8	5	8	8	4	4	4
Soldabilidad	6	7	6	4	4	4	4	14	4	2	2	2	5	6	6
Nitrurado	6	5	-	10	10	-	-	-	8	8	-	8	-	-	5
Texturizado	8	8	8*	9	9	8*	8*	8*	9	5	8*	8	3	3	3

*Se requiere un proceso especial **probado en estado de suministro