Los aceros para herramientas se entregan normalmente enestado blando, alrededor de 200 a 250 Brinell (cerca de20HRC) para facilitar el maquinado. En esta condición, la

mayoría del contenido de la aleación está en forma de carburosdispersos a través de una matriz suave. Estos aceros deben sertratados térmicamente para obtener sus propiedadescaracterísticas. El tratamiento térmico altera la distribución dela aleación transformando la matriz suave en una matriz dura,capaz de soportar presión, abrasión e impactos inherentes alconformado metálico. Cada proceso del ciclo de tratamientotérmico realiza una función específica. Aunque representamenos del diez por ciento del costo de la herramienta, eltratamiento térmico puede ser el factor más importante paradeterminar el desempeño de la herramienta.

PrecalentamientoEl precalentamiento, o calentamiento lento, de los aceros

para herramientas proporciona dos beneficios importantes.Primero, la mayoría de los aceros para herramientas sonsensibles al choque térmico, un incremento rápido detemperatura de 815 a 1,100° C puede causar que los acerospara herramientas se quiebren. Segundo, los aceros paraherramientas experimentan un cambio en su densidad ovolumen cuando pasan de la microestructura blanda a laestructura austenítica de alta temperatura. Un cambiovolumétrico no uniforme puede causar distorsión innecesariade la herramienta, de manera que la herramienta debeprecalentarse justo por debajo de la temperatura crítica de

transformación y luego mantenerse ahí el tiempo suficientepara permitir que todo el material alcance una temperaturauniforme incluyendo su interior. Una vez que todo el materialpresenta la misma temperatura, un calentamiento adicional ala temperatura de austenización permite que el material setransforme de manera más uniforme causando menosdistorsión.

AustenizaciónEl contenido útil de aleación de la mayoría de los aceros

para herramientas se encuentra en forma de partículas decarburo en el acero blando. Este contenido de aleación está porlo menos parcialmente disperso en la matriz a la temperaturade endurecimiento o austenización. Altas temperaturaspermiten que se disperse más aleación, permitiendo unadureza y resistencia a la compresión ligeramente superiores. Amenores temperaturas se dispersa menos aleación en la matrizy la matriz es por lo tanto más dúctil, o menos frágil, aunqueen consecuencia puede no desarrollar mucha dureza. Eltiempo de exposición depende de la temperatura, la dispersiónde la aleación ocurre más rápido a mayores temperaturas, contiempos de inmersión reducidos de manera correspondiente.Para la mejor combinación de propiedades, use la menortemperatura de endurecimiento que pueda producir la durezaadecuada para la aplicación.

TempleDespués de la conversión a austenita, el acero debe enfriarse

rápidamente para que se endurezca hasta formar la martensitaque producirá la resistencia del material. En general, los acerosde baja aleación deben ser templados en aceite para que

Materiales y recubrimientos

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Introducción al tratamientotérmico deacero paraherramientas

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puedan enfriarse lo suficientemente rápido. El temple súbitopuede enfriar algunas porciones de la herramientasignificativamente más rápido que otras, causando distorsión ogrietas. Una mayor cantidad de aleación permite que el acerodesarrolle totalmente sus propiedades de dureza con unavelocidad menor de temple. Los aceros templados con aire seenfrían de manera más uniforme, de manera que la distorsióny el riesgo de grietas son menores que los templados en aceite.

En aceros para herramientas de alta aleación que endurecena más de 1,100° C la velocidad de temple de 980° C a menos de650° C es crítica para obtener un tratamiento térmico óptimoy la dureza del material.

No importa como se templen los aceros para herramientas,la estructura resultante, martensita, es extremadamente frágil yse encuentra bajo esfuerzos altos. Si se pone a trabajar el aceroen estas condiciones, la mayoría de los aceros paraherramientas se fracturarán y algunos aceros paraherramientas presentarán grietas espontáneamente atemperatura ambiente aún sin tocarlos. Por esta razón, losaceros para herramientas después de ser templados a unatemperatura tibia al tacto (52° C a 65° C) deben de serrevenidos.

RevenidoEl revenido del acero relaja la frágil martensita que se forma

durante el temple. La mayoría de los aceros tiene un rango detemperaturas para el revenido aceptable. En general, use latemperatura más alta de revenido que proporcione la durezade la herramienta necesaria. La velocidad de calentamientopara conseguir la temperatura de revenido y el enfriamientono es crítica pero evite cambios drásticos de temperatura.Permita que el material se enfríe completamente hasta latemperatura ambiente o menor (10° C a 24° C) entre cadaciclo de revenido. La mayoría de los aceros deben permaneceren la temperatura de revenido por un mínimo de 2 a 4 horaspor cada ciclo. Como regla general: sostenga la temperatura derevenido una hora por cada 25 mm de espesor del materialpero nunca menos de dos horas independientemente deltamaño.

Cambio de tamañoEl tratamiento térmico produce expansiones inevitables en

el acero para herramientas debido a los cambios en sumicroestructura. La mayoría de los aceros crecen entre0.005 mm y 0.02 mm por cada centímetro de dimensiónoriginal durante el tratamiento térmico.

En algunos casos, algo de la estructura de alta temperatura,austenita, puede permanecer a temperatura ambiente. En otraspalabras, durante el temple normal la estructura no setransforma completamente en martensita. Esta condición deretención de austenita es acompañada de contraccióninesperada y de menor habilidad de sostener un imán. Paracorregir esta condición, someta las herramientas a bajastemperaturas como en tratamientos criogénicos o derefrigeración para promover la transformación completa amartensita. MF

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