El acero para herramientas es una aleación de carbono que los fabricantes utilizan para diversos fines, incluidos el mecanizado y el corte. Sus propiedades especiales, incluida la dureza, la resistencia a la abrasión y la resistencia a la deformación, los hacen adecuados para dar forma a otros materiales mediante corte y mecanizado.
Entonces, ¿qué es el acero para herramientas? ¿Qué propiedades tiene el acero para herramientas? ¿En qué se diferencia del acero inoxidable? ¿Cuáles son los diferentes grados de acero para herramientas? ¿Cómo elige la calidad ideal para sus propósitos de mecanizado?
Continúe leyendo mientras brindamos respuestas a estas preguntas basadas en un amplio conocimiento sobre el acero para herramientas.
¿Qué es el acero para herramientas?
A diferencia del acero al carbono, los aceros para herramientas tienen redes metálicas densamente empaquetadas que contienen carbono y componentes metálicos. También contienen elementos que forman carburos, como molibdeno, cromo, vanadio y tungsteno. Además, su resistencia al ablandamiento manteniendo un excelente rendimiento a altas temperaturas se debe a la presencia de níquel y cobalto.
El contenido de carburo del acero para herramientas lo convierte en una aleación de carbono dura, excepcionalmente tenaz y resistente al desgaste. Además, sus propiedades químicas y físicas lo hacen ideal para trabajos difíciles como punzonado, corte, taladrado y rectificado. Esto también lo hace adecuado para la producción de herramientas como herramientas manuales y sellos mecánicos.
Ahora echemos un vistazo a la clasificación y las aplicaciones.
Clasificaciones de acero para herramientas y sus aplicaciones.
Hay seis categorías diferentes de acero para herramientas, que incluyen acero para trabajo en frío, acero endurecido por agua, acero para trabajo en caliente, acero de alta velocidad, acero resistente a golpes y acero especial. A continuación se detallan las clasificaciones del acero para herramientas y sus aplicaciones.
1. Acero para trabajo en frío
Este es uno de los tipos más importantes de acero para herramientas. Es tenaz, duro y resistente al desgaste en ambientes fríos con temperaturas inferiores a 200ºC. Sin embargo, el acero para trabajo en frío no funciona bien cuando se expone a ambientes cálidos.
Además, el acero para trabajo en frío es fácil de mecanizar. Esto se debe a la presencia de grafito y la lubricación que proporciona. Además, los tipos de acero para herramientas más utilizados en esta categoría son: D2, O2, A2, D3 y D6.
Estas son las diferentes subcategorías de acero para trabajo en frío.
1.1 Acero para herramientas con alto contenido de carbono o serie D
Este acero para herramientas conformable en frío también se conoce como inoxidable debido a su alto contenido de cromo y contiene entre un 11 y un 13 % de cromo. Aunque tiene una resistencia a la corrosión limitada, su contenido de carbono de 1,4-2,5% le confiere una alta resistencia a la abrasión. Esto significa que también se puede utilizar a temperaturas de hasta 425°C.
Además, este acero para herramientas se puede templar en aceite o aire con una deformación mínima, lo que lo hace adecuado para la fabricación de herramientas de corte. Además, el acero para herramientas de la serie D es ideal para doblar y formar rollos, moldes de inyección de plástico, puntas giratorias y cuchillos para trabajar la madera. Sus otras aplicaciones incluyen la producción de herramientas de pulido, herramientas de laminación, matrices de embutición y herramientas de extrusión en frío.
1.2 Endurecimiento al aire o acero para herramientas serie A
Estos tipos de acero para herramientas tienen un contenido de carbono del 0,05 al 2,85 % y un contenido de cromo de hasta el 5 %. Además, este tipo de acero para herramientas es muy tenaz y tiene una alta resistencia al desgaste. Las aplicaciones comunes incluyen herramientas de grabado, perforación y mezcla.
1.3 Acero para herramientas templado al aceite o serie O
Esta serie de aceros para herramientas se templa en aceite durante la producción y tiene un contenido de carbono entre 0,85 y 2,00%. También son robustos y tienen una alta resistencia a la abrasión. Las aplicaciones del acero para herramientas endurecido al aceite incluyen la fabricación de casquillos, pinzas, calibres, rodillos maestros de grabado, punzones y cortadores de hilo.
2. Acero para herramientas endurecido con agua
Esta categoría de acero para herramientas incluye acero al carbono tratado térmicamente. El acero para herramientas endurecido al agua se produce de forma económica y se endurece en agua. Tiene un contenido de carbono entre 0,5 y 1 a 5%. El alto contenido de carbono del acero endurecido con agua lo hace quebradizo y duro. Sin embargo, otras aleaciones metálicas como el tungsteno, el níquel o el molibdeno son bajas, generalmente inferiores al 0,5%.
3. Acero para trabajo en caliente
Los tipos de acero para herramientas de esta categoría suelen tener un contenido de carbono inferior al 0,6%. Sin embargo, contienen una mayor proporción de otros elementos de aleación. Esto significa que mantienen sus propiedades y funcionan de manera óptima incluso a temperaturas extremas de hasta 540ºC, porque se forman más carburos.
Debido a su resistencia a las altas temperaturas, el acero para trabajo en caliente es ideal para producir materiales como metal y vidrio que requieren altas temperaturas para una formabilidad óptima.
Otro beneficio que obtienen los ingenieros al utilizar acero para herramientas en esta categoría es su funcionalidad continua, incluso después de una exposición prolongada al calor. El acero para herramientas más utilizado en esta categoría es el H13.
Según el porcentaje de elementos de aleación utilizados, existen tres elementos de aleación principales en esta categoría: molibdeno y cromo.
3.1 Acero para herramientas de molibdeno
Se trata de un acero para trabajo en caliente con alto contenido en molibdeno. Además, este tipo de acero para herramientas tiene una alta resistencia al desgaste y al calor, especialmente a temperaturas extremas. Además, debido a su capacidad para resistir la fuerza y el calor, el acero para herramientas de molibdeno se puede utilizar en fresas de metal, como cortadores o matrices.
3.2 Acero para herramientas de tungsteno
Este tipo de acero para herramientas contiene entre un 9 y un 18 % de tungsteno y entre un 2 y un 4 % de cromo. Aunque el acero de tungsteno para trabajo en caliente es frágil, tiene una excelente resistencia al calor. Una forma de evitar la fragilidad de este acero para herramientas es precalentarlo a la temperatura de funcionamiento antes de usarlo.
3.3 Acero para herramientas cromado
El tipo de cromo es la herramienta de trabajo en caliente más utilizada y contiene entre un 3 y un 5% de cromo. También puede contener menos del 5% de otros elementos de aleación como molibdeno, tungsteno o vanadio. Las aplicaciones comunes del acero al cromo incluyen forjado en caliente, estampado en caliente y moldeo por inyección de plástico.
4. Acero de alta velocidad
El acero rápido contiene muchos elementos, incluido un 0,6% de carbono, un 3-5% de cromo y un 14-18% de tungsteno. Además, la invención de esta categoría de acero para herramientas es en parte responsable del inicio de la era de la producción moderna. Antes de la invención del acero rápido, la eficiencia de las herramientas y máquinas de corte disminuía cuando operaban durante largos períodos de tiempo debido a la fricción. Sin embargo, con este acero para herramientas, las herramientas de corte y filo continúan trabajando de manera eficiente y a una velocidad óptima.
Los usos comunes del acero de alta velocidad incluyen la fabricación de hojas de motosierra, fresas, fresas, cortadores de engranajes y brocas. El acero de alta velocidad M2 es el más común en esta categoría.
5. Acero para herramientas a prueba de golpes o acero de grado S
Los aceros para herramientas resistentes a los impactos están diseñados para tener una alta resistencia al impacto y son extremadamente fuertes. Además, la resistencia de este acero para herramientas se debe a su alto valor de tenacidad y su bajo contenido de carbono. Esta categoría de acero para herramientas contiene elementos de aleación que se encuentran en otras categorías, así como entre 0,15 y 3 % de silicio.
Aunque este acero no tiene una gran resistencia a la abrasión, es muy resistente a los golpes, independientemente de la temperatura. Además, estas propiedades hacen que los aceros para herramientas de grado S sean ideales para la producción de piezas de martillo neumático, herramientas de forja y piezas de acoplamiento.
Además, se pueden encontrar otras aplicaciones en herramientas de estampado en caliente, herramientas neumáticas, cuchillas, cinceles para mecanizado en frío y en caliente, herramientas de conformado en caliente y herramientas de sujeción en frío. El acero para herramientas S7 es el más popular en esta categoría.
6. Moldes de plástico o aceros especiales para herramientas.
Son aceros para herramientas con una excelente combinación de tenacidad, resistencia a la corrosión, dureza y resistencia al desgaste. Además, el acero para herramientas de esta categoría también tiene una alta resistencia al impacto y es fácil de pulir.
Además, los aceros para herramientas para moldes de plástico son ideales para empresas que utilizan procesos de extrusión y moldeo por inyección para producir plástico. El uso de este acero para herramientas para fabricar moldes garantiza la durabilidad y confiabilidad de la herramienta.
También son aceros para herramientas fabricados para fines especiales. Al igual que el acero para herramientas endurecido con agua, se templan con agua. Los aceros para herramientas de esta categoría contienen aceros ricos en hierro, mientras que otros elementos de aleación están ausentes o presentes en pequeñas cantidades. La adición moderada de otros elementos de aleación ayuda a mejorar las propiedades mecánicas de este acero para herramientas y al mismo tiempo garantiza que no sea tan caro como otros aceros para herramientas.
Un ejemplo de acero especial para herramientas es el acero para moldes con bajo contenido de carbono que se utiliza para moldear termoplásticos. Este acero moldeado especialmente fabricado no necesita tener una alta resistencia al impacto, pero sí una excelente resistencia al desgaste y al calor. En general, el P20 es el acero para herramientas más utilizado en esta categoría.
Propiedades del acero para herramientas
Esta tabla de grados de acero para herramientas contiene los aceros para herramientas más comunes y sus propiedades comparables.
| Tipo | Características comparativas |
| O1 | Es uno de los tipos de acero para herramientas con alta estabilidad dimensional cuando se endurece. Su comportamiento de dureza a bajas temperaturas también es ideal. Tiene un valor HRC máximo de 65. |
| W1 | Este acero para herramientas endurecido con agua, también conocido como acero al carbono comercial, es ideal para usar en situaciones donde es mejor un tratamiento térmico simple. Tiene una excelente resistencia al desgaste y buena tenacidad. Tiene un valor HRC máximo de 68. |
| A2 | Es más resistente al calor y al desgaste que el O1. Tiene un valor HRC máximo de 63 y menos deformación. Es resistente a la abrasión y al desgaste. |
| T2 – El segundo día | Este tipo de acero para herramientas tiene una tenacidad y resistencia al desgaste superiores, alcanzando un HRC máximo de 65. Sin embargo, es difícil de mecanizar. |
| T7 | Este acero para herramientas resistente a impactos tiene alta resistencia y ductilidad, pero resistencia media a la abrasión y el desgaste. Tiene un valor HRC máximo de 61. |
| P20 | Este acero especial para herramientas tiene un valor HRC máximo de 32. Es ideal para procesar piezas de fundición a presión y moldes de plástico. |
| H13 | Este acero para trabajo en caliente tiene buena resistencia al desgaste y templabilidad. También tiene alta resistencia al agrietamiento por fatiga térmica. Tiene un HRC máximo de 54 |
| M2 | Con un HRC máximo de 65, este acero de alta velocidad tiene una excelente resistencia a la abrasión y tenacidad. |
Consideraciones al seleccionar un mecanizado de acero para herramientas
La herramienta o producto que se desea mecanizar juega un papel importante a la hora de elegir los tipos de acero para herramientas. Además, los tipos de acero tienen diferentes propiedades que los hacen ideales para diferentes aplicaciones y usos. Al elegir una calidad para el mecanizado de acero para herramientas, se deben tener en cuenta las siguientes características.
Propiedades del acero para herramientas
Hay diferentes aceros para herramientas disponibles para el procesamiento de metales. También se diferencian por su composición química, rango de temperatura y tipo de endurecimiento.
Sin embargo, los grados de acero para herramientas ideales para el mecanizado incluyen aceros para trabajo en frío como O1, D2 y A2, así como aceros para herramientas de alta velocidad como M2. Aunque el O1 tiene una gran dureza, es fácil de mecanizar. Este tipo de acero es ideal para mecanizar herramientas de corte y brocas.
D2 también es fácil de mecanizar debido a su alto contenido de carbono y cromo. Tiene buena tenacidad y resistencia al desgaste, lo que lo hace ideal para mecanizar herramientas destinadas a durar mucho tiempo.
Además, el acero para herramientas A2 presenta un buen equilibrio entre tenacidad y resistencia al desgaste. También es fácil de editar. Este acero para herramientas es ideal para formar punzones, moldes de inyección y matrices de corte.
Niveles de velocidad
No todos los aceros para herramientas son ideales a altas velocidades. El uso del tipo incorrecto de herramienta para el mecanizado reduciría la dureza y la resistencia al desgaste del acero para herramientas con el tiempo. Por lo tanto, cuando se utiliza acero para herramientas con movimientos elevados, es mejor fabricar la herramienta con acero rápido. El motivo es que tienen mayor resistencia al desgaste y a las temperaturas extremas, incluso a altas velocidades.
Costo del acero para herramientas
El costo es un factor importante al seleccionar un tipo de acero para herramientas para el mecanizado de acero CNC. Sin embargo, siempre es mejor no escatimar a la hora de seleccionar el material, ya que podrías acabar gastando más si la herramienta falla prematuramente.
Por ello, antes de decidirse por un tipo concreto de acero para herramientas para mecanizar, lo mejor es realizar un análisis coste-beneficio. Este análisis garantiza que el material elegido sea lo suficientemente adecuado para proporcionar el rendimiento requerido.
¿Cuál es la diferencia entre acero para herramientas y acero inoxidable?
Aunque ambos son aleaciones de acero, el acero inoxidable y el acero para herramientas difieren entre sí en composición, propiedades y aplicación. Estas son las diferencias entre estos dos tipos de acero.
Acero para herramientas vs. acero inoxidable: propiedades
Tanto el acero inoxidable como el acero para herramientas tienen propiedades diferentes. Esta diferencia se debe a los diferentes componentes. Químicamente, el acero para herramientas es una aleación de carbono con otros elementos de aleación como tungsteno, cromo, molibdeno y vanadio.
Por ejemplo, el acero para herramientas es extremadamente duradero, mecanizable y resistente al desgaste debido a los carburos que contiene. En general, los aceros para herramientas son más tenaces y tienen mejor resistencia a la tracción que el acero inoxidable. Esto los hace ideales para producir herramientas de corte de alto rendimiento. La desventaja es que este acero es susceptible a la corrosión debido a la falta o contenido reducido de cromo.
Además, el acero inoxidable es una aleación de cromo-níquel con níquel, nitrógeno, titanio, azufre, molibdeno y silicio como otros elementos de aleación. La presencia de cromo lo hace altamente resistente al óxido y la corrosión. Además, suele tener una superficie lisa, brillante y reluciente.
Acero para herramientas vs. acero inoxidable: aplicaciones
Los fabricantes utilizan acero para herramientas principalmente para fabricar herramientas. Se utiliza en herramientas como taladros, martillos, sierras y otras herramientas de corte, herramientas básicas utilizadas en el taller. Los fabricantes crean herramientas en esta categoría para la fabricación y fabricación con poca o ninguna consideración por la apariencia y la higiene. En cambio, el énfasis está en la dureza y la resistencia al desgaste, propiedades que mejorarían la eficiencia de dichas herramientas y al mismo tiempo reducirían sus tasas de mantenimiento y reemplazo.
El acero inoxidable, por otro lado, se utiliza en muchas industrias. Su resistencia a la corrosión y su apariencia brillante lo hacen ideal para su uso en arquitectura y otros ambientes al aire libre donde seguramente estará expuesto a influencias ambientales. El acero de esta categoría también es higiénico y fácil de limpiar y mantener, lo que lo hace ideal para su uso en las industrias alimentaria y médica. Se utiliza, por ejemplo, en la producción de utensilios de cocina e instrumentos médicos como espéculos, agujas, sierras para huesos y bisturíes.
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Concluyendo
El acero para herramientas es una aleación de carbono con una amplia gama de usos y se divide en diferentes categorías según la proporción de otros elementos de aleación, el tipo de enfriamiento y el rango de temperatura. Elegir las calidades de acero para herramientas adecuadas para su proyecto a menudo marca la diferencia entre una herramienta exitosa y otra fallida.
Preguntas frecuentes
¿Por qué falla el acero para herramientas?
El acero para herramientas a menudo falla debido a problemas de tratamiento térmico y a la falta de comprensión de las propiedades del acero para herramientas. Esto provoca defectos en forma de astillas, deformaciones plásticas, grietas, etc.
¿Por qué el acero para herramientas es ideal para el mecanizado?
El acero para herramientas es ideal para el mecanizado porque tiene propiedades ventajosas como resistencia a la abrasión, resistencia a la deformación, dureza y la capacidad de conservar su filo incluso a temperaturas elevadas.
¿Se puede fresar acero para herramientas?
Sí, puedes fresar acero para herramientas. Sin embargo, el proceso de fresado de acero para herramientas es diferente al de las operaciones de fresado normales.
¿Cuál es el acero para herramientas más duro?
Los aceros para herramientas más duros son aquellos con un alto contenido de vanadio. La categoría de acero para herramientas con mayor contenido de vanadio es el acero para trabajo en frío, que tiene una excelente resistencia al desgaste.
