Aceros para herramientasLos aceros para herramientas son un grupo muy grande de complejas aleaciones que evolucionaron para satisfacer las ms diversas aplicaciones relacionadas con el trabajado en caliente y en fro. Su importancia industrial y complejidad condujo a la existencia de una considerable literatura acerca de su desarrollo, procesado y aplicaciones. Se encuentran detalles del procesado tales como velocidades de enfriamiento recomendadas y tiempos y temperaturas de los tratamientos trmicos para aceros especficos, no slo en la literatura sino en informacin detallada distribuida por los principales fabricantes. Cualquier acero utilizado como herramienta; sin embargo, l trmino suele limitarse a aceros especiales de alta calidad utilizados para corte o formado.Hay varios mtodos para clasificar los aceros para herramientas. Uno es segn los medios de templado que se usen, como aceros templados en agua, aceros templados en aceite y aceros templados en aire. El contenido de la aleacion es otro medio de clasificacin, como aceros al carbono para herramientas, un ultimo mtodo de agrupacin es el basado en el empleo del acero para herramientas, como aceros para trabajos en caliente, aceros resistentes al impacto, aceros de alta velocidad y aceros para trabajos en fro.El mtodo de identificacin y mtodo de clasificacin de los aceros para herramientas adoptado por la AISI (American Iron and Steel Institute) tiene en cuenta el mtodo de templado, aplicaciones, caractersticas particulares y aceros para industrias especficas. Los aceros para herramientas que ms se utilizan se han agrupado en siete grupos y a cada grupo o subgrupos se le ha asignado una letra del alfabeto, como sigue:GRUPOSIMBOLO Y TIPO

Templados en agua

Resistentes al impacto

Trabajo en fro

Trabajo en caliente

Alta velocidad

Moldes

Propsitos especficosW

S

OAD

H

TM

P

LF

Templable en aceiteMediana aleacin y templable en aireAlto carbono, alto cromo

(H1-H19, incluso, base cromo;H20-H39, incluso, base tungsteno;H40-H59, incluso, base molibdeno)

Base tungstenoBase molibdeno

Aceros para moldes (P1-P19, incluso, bajo carbono; P20-P-39, incluso, otros tipos)

Baja aleacinCarbono-tungsteno

Seleccin de los aceros para herramientas:Resulta difcil seleccionar un acero para herramientas adecuado, destinado a una aplicacin dada. Lo mejor es correlacionar las caractersticas metalrgicas de los aceros para herramientas con los requisitos del acero en funcionamiento.En la mayora de los casos la seleccin de un acero para herramientas no se limita a un solo tipo o a una serie en particular para resolver en forma funcional un problema concreto de herramientas aunque muchos aceros para herramientas se utilizaran para cualquier trabajo, se consideran segn la productividad esperada, la facilidad de fabricacin y el costo. En ultimo anlisis lo que determina la seleccin adecuada es el costo por pieza unitaria hecha por la herramienta.La mayora de las aplicaciones de aceros para herramienta con excepcin del acero que se utiliza para hacer piezas de maquinaria puede dividirse en tipos e operacin: Corte, Cizallado, Formado, Estirado, Extrusin, Laminado o golpeado. Una herramienta de corte puede tener un solo borde de corte en continuo contacto con la pieza (como un torno o un cepillo mecnico), o tener dos o ms bordes de cortes que hacen el corte continuo (como un taladro o un machuelo), o tener cierto nmero de bordes de corte, haciendo cada uno cortes breves y funcionando solo parte del tiempo (como un cortador de frezado, laminador o un tallador de roscas). Cuando la principal funcin del acero para herramientas es cortar, aquel debe tener una alta dureza, as como una buena resistencia al calor y al desgaste.Las herramientas cizalladoras que se emplean en cizallas, punzones o matrices ensambladores requieren alta resistencia al desgaste y tenacidad regular. Estas caractersticas deben equipararse adecuadamente dependiendo del diseo de la herramienta, el espesor del material que se cortara y de la temperatura de la operacin de cizallamiento.Las herramientas de formacin se caracterizan por dar su forma a la pieza que se construir, lo cual se puede hacer, forzando el metal slido dentro de la impresin de la herramienta caliente o fra y empleando un troquel de forjado en caliente o fro. Este grupo tambin incluye dados para piezas fundidas en troqueles, donde el metal fundido o semifundido se fuerzan bajo presin dentro del troquel. Las herramientas de formado deben tener alta tenacidad y gran resistencia en general pero pueden requerir alta resistencia al rojo (resistencia al suavisamiento por calor). Los datos para estirado y extrusin se caracterizan por un resbalamiento sustancial entre el metal que se forma y la herramienta. Los dados de estirado intenso, como los utilizados para formar proporciones externas para cartucho, requieren gran resistencia en general y alta resistencia al desgaste. La tenacidad para soportar las presiones hacia fuera y la resistencia al desgaste es lo ms importante en troqueles para extrusin en fro, mientras que los troqueles para extrusin en caliente requieren, adems, alta dureza al rojo.Los dados para el tallado de hilo deben ser suficientemente duros a fin de soportar las fuerzas que forman el hilo y deben tener suficiente resistencia al desgaste y tenacidad para ajustes para los esfuerzos desarrollados. Las herramientas de golpeado incluyen buriles y todas las formas de herramientas que soportan grandes cargas aplicadas con impacto. La caracterstica ms importante es la tenacidad.Propiedades no deformadoras: Las herramientas y los troqueles diseados intrincadamnete deben mantener sus formas despus de ser templados. Los aceros clasificados como buenos u ptimos en la propiedad de no-deformacin pueden maquinarse muy prximos al tamao del tratamiento trmico, de manera que se requerir poco esmerilado despus del templado. Las piezas que sufren cambios drsticos de seccin no deben ser de aceros sometidos a excesivos tratamientos mediante calentamiento o enfriamiento, ya que esto suele dar lugar a fisuras durante el templado. En general, los aceros templados en aire muestran la mnima distorsin; los templados en aceite muestran poca deformacin y los templados en agua muestran la mxima deformacin. La deformacin esta asociada con el gradiente de temperatura y con los cambios dimensionales que resurtan durante el calentamiento y el enfriamiento.Templabilidad:Esta capacidad se relaciona con la templabilidad de los aceros para herramientas individuales. Las clasificaciones de templabilidad de la tabla 10,2 se basan en el sentido de templado que se emplee. Los aceros de endurecimiento superficial poco profundo, como los aceros para herramienta al carbono, los aceros al tungsteno maquinados finales.Aceros para herramientas templables en agua (grupo W):Estos son, esencialmente para herramientas al carbono, aunque de los aceros con mayor contenido de carbono poseen pequeas cantidades de cromo y vanadio, que le fueron agregadas para obtener ptima templabilidad y mejor resistencia al desgaste.El contenido de carbono vara entre 0,60 y 1,40% y los aceros pueden colocar burdamente dentro de tres sub divisiones segn el contenido del carbono. 0,60 a 0,75% de carbono; para aplicaciones en las que la tenacidad es la consideracin principal, como martillos, quebradoras de concreto, remachadoras y dados preformadores de uso no continuo. 0,75 a 0,955 de carbono; para aplicaciones en las que la tenacidad y la dureza son igualmente importantes, como punzones, cortadoras, troqueles o dados y navajas para cizalla. 0,95 a 1,405 de carbono; para aplicaciones en las que es importantes la resistencia aumentada al desgaste y la retencin del filo de corte. Se utilizan en herramientas para carpintera, taladros, terrajas, escariadores y herramientas de torneado.

Estos aceros deben templarse en agua para alta dureza y por tanto, se someten a una deformacin considerable. Tienen las mejores clasificaciones de maquinabilidad de todos los aceros para herramientas y son los mejores respecto a la descarburacin, pero poseen poca resistencia al calor. Debido a su baja dureza al rojo, Los aceros al carbono no pueden utilizarse como herramientas de corte bajo condiciones en que se genera una apreciable cantidad de calor en el borde de corte. Su utilizacin como herramientas de corte est limitada acondiciones que incluyen bajas velocidades y cortes ligeros sobre materiales relativamente suaves, como madera, latn, aluminio y aceros con poco contenido de carbono no templados.Aceros para herramientas resistentes al impacto (grupo 5):Estos aceros se disearon para aquellas aplicaciones en que son muy importantes la tenacidad y la capacidad para soportar impactos repetidos. Suelen contener poco carbono, el cual vara entre 0,45 y 0,65%. Los principales elementos de aleacin de estos aceros son el silicio, el cromo, el tungsteno y algunas veces el molibdeno. El silicio es resistente a la ferrita, mientras que el cromo aumenta la tamplabilidad y contribuye ligeramente a la resistencia al desgaste. El molibdeno ayuda a aumentar la templabilidad, mientras que el tungsteno proporciona alguna dureza al rojo a estos aceros. La mayora de estos aceros son templados en aceite, aunque algunos tienen que templarse en agua para alcanzar dureza total.El alto contenido de silicio tiene a acelerar la descarburacin y se deben tomar precauciones adecuadas en el tratamiento trmico a fin de minimizar esto. Dichos aceros se clasifican como regulares con respecto a la dureza al rojo, la resistencia al desgaste y la maquinabilidad, y la dureza generalmente se mantiene por debajo de Rockwell C 60. Los aceros de este grupo se utilizan en la manufactura de herramientas de formado, en punzones, cinceles, herramientas neumticas y en hojas para cizalla.Aceros para herramientas para trabajo en fro; Este es el grupo ms importe de los aceros para herramientas, ya que la mayora de las aplicaciones para herramientas pueden efectuarlas uno o ms de los aceros de esta clasificacin. El tipo de acero aleado de baja aleacin y templable en aceite (grupo ), contienen manganeso y menores cantidades de cromo y tungsteno. Tiene muy buenas propiedades de no-deformacin y es menos probable que se doble, combe, tuerza, distorsione o tenga fisuras durante el tratamiento trmico, como sucede con los aceros templables en agua.Los tipos de acero con mucho carbono y cromo contiene hasta 2,25% de carbono y 12% de cromo; adems, pueden contener molibdeno, vanadio y cobalto. La combinacin de alto cromo da excelente resistencia al desgaste y propiedades de no-deformacin; tiene buena resistencia a la abrasin y el mnimo de cambio dimensional en el templado, lo cual hace que estos aceros se empleen mucho en dados de punzaran y en perforaciones; en dados para estirar alambres, barras y tubos; en dados para roscas; y en calibradores maestros.

Aceros para herramientas para trabajo en caliente;En muchas aplicaciones, la herramienta se somete a calor excesivo, porque el material se est trabajando, como la forja en caliente y la extruccin, piezas fundidas en dados y moldeo plstico. Los aceros para herramientas diseados para estas aplicaciones se conocen como aceros para herramientas de trabajo en caliente y tiene buena dureza al rojo. Los elementos de aleacin ms importantes, porque proporcionan dureza al rojo, son el cromo, el molibdeno y el tungsteno; sin embargo, la suma de estos elementos debe ser de por lo menos el 5% antes de que la propiedad de dureza al rojo sea apreciable.Los aceros para herramientas de trabajo en caliente pueden sub dividirse en tres grupos: Trabajo en caliente de base cromo. Trabajo en caliente de base tungsteno Trabajo en caliente de base molibdeno.Aceros para herramientas de alta velocidad;Estos aceros son de los ms altamente aleados para herramientas y generalmente contienen grandes cantidades de tungsteno o molibdeno conjuntamente con cromo, vanadio y algunas veces cobalto. El contenido de carbono vara entre 0,70 y 1%, aunque algunos tipos poseen como 1,5% de carbono.Los aceros de alta velocidad se aplican principalmente en herramientas de corte, pero tambin para hacer troqueles de extrusin, herramientas para pulir, en punzones y dados. Las composiciones de los aceros de alta velocidad se han diseado para proporcionar excelente dureza al rojo y razonablemente buena resistencia al impacto. Tienen buenas propiedades de no-deformacin y pueden templarse en aceite, aire o sales fundidas. Se clasifican como de endurecimiento profundo, tienen buena resistencia al desgaste, regular maquinabilidad, y de regular a poca resistencia a la descarburizacin.Aceros para molde;Estos aceros contienen cromo y nquel como los principales elementos de aleacin, con molibdeno y aluminio como aditivos. La mayora de estos aceros son aleados carburizables, producidos en el tipo de aceros para herramientas. Generalmente se caracterizan por tener muy baja dureza en la condicin de recocido y resistencia para endurecido por trabajo; ambos factores son favorables para operaciones de deformado. En esta operacin, un punzn maestro(de forma determinada), se fuerza dentro de un bloque de metal suave. Despus de que la impresin se ha formado o cortado, estos aceros generalmente se carburizan y endurecen a una superficial de Rockwell C58 2 64 para resistencia al desgaste. Con excepcin de P4, estos aceros tienen poca dureza al rojo y, por lo tanto, se utilizan casi por entero para hacer dados de fundicin de dado a baja temperatura y para moldes de inyeccin o moldeo de plstico por compresin. Los tipos P20 y P21 generalmente se surten en condicin de tratado trmico a una dureza.