Los aceros de herramienta se emplean para la fabricación de útiles destinados a conformar otros materiales mediante la aplicación de presión

INTRODUCCIÓN

     Los aceros de herramienta se emplean para la fabricación de útiles destinados a conformar otros materiales mediante la aplicación de presión (laminación, forja, extrusión, etc.), en frío o en caliente, o por arranque de viruta (placas de corte para tornear, fresar o taladrar, etc.). Por lo que para cumplir adecuadamente con su desempeño en estas aplicaciones deben poseer alta resistencia, dureza en caliente, resistencia al desgaste y tenacidad al impacto.

     A esta familia de aceros se les suele clasificar en tres grandes grupos, como son: los aceros para trabajos en frío, empleados en herramienta cuyo régimen de trabajo tiene lugar a temperatura ambiente, y cuya característica principal de los productos es él poseer una muy alta dureza y resistencia al desgaste; los aceros para trabajos en caliente, utilizados en herramientas que durante su servicio normal se calentarán  hasta temperaturas bastante elevadas (martillos de forjar, estampas, matrices de fundición, etc), no siendo necesario que tenga una dureza tan alta, puesto que trabajan sobre materiales calientes que por tal razón serán más blandos; y por último los aceros de corte rápido empleadas en la fabricación de herramienta de corte o para mecanizado por arranque de viruta.

     A la hora de realizar la selección del acero más apropiado para cada herramienta, y según el tipo de trabajo que desempeñará la misma, es necesario tener en cuentas las diversas propiedades presentadas por éste, como son su resistencia al desgaste, tenacidad y dureza en caliente; e incluso algunas características como la maquinabilidad, templabilidad, etc.  

ACEROS DE HERRAMIENTA

     Los aceros para herramientas son aleaciones destinadas a procurar resistencia al desgaste y tenacidad combinada con una alta resistencia mecánica. Siendo, básicamente, aceros de carbono alto, cuya composición proporciona la combinación deseada de tenacidad y resistencia al desgaste.

     Los aceros de herramienta se dividen en diversos tipos de acuerdo con su aplicación y composición, como son:

• Aceros para trabajos en frio. Son aceros empleados para fabricar herramientas cuyo trabajo se desempeña a temperaturas próximas a la ambiente. Dado que las propiedades fundamentales que se buscan son dureza y resistencia al desgaste, se trata de aceros con un elevado contenido en carbono (normalmente entre 0.7 y 1.5%). Éstos se puede subdividir en:

• Aceros al carbono. La familia de aceros de herramienta para trabajos en frio más económica, pero hoy día también la de menores prestaciones, es la de los aceros al carbono. Son productos que se utilizan tras temple y revenido a baja temperatura con el propósito de maximizar su dureza, que como se sabe depende exclusivamente del contenido en carbono. En estos casos el efecto del tratamiento de revenido# es más bien el de atenuar las tensiones residuales del temple. De este modo se emplean los aceros de menor proporción de carbono para la confección de herramientas que exijan una cierta tenacidad (martillos, herramientas agrícolas, etc), mientras que con los aceros de contenido en carbono más alto, se fabrican las herramientas de mayor dureza, como navajas, limas, brocas, etc.

     La limitación principal que presentan los aceros al carbono a la hora de confeccionar herramientas es su baja templabilidad (no permiten fabricar

más que piezas de pequeño espesor y recurriendo a enfriamientos brusco en agua, por lo que existe un riesgo evidente de introducir distorsiones o incluso de agrietar estos productos durante su tratamiento térmico). La dureza final de casi todos estos productos es mayor que 60 HRC.

• Aceros aleados. Debido a las limitaciones que presentan los aceros de la familia anterior, hoy día se suele recurrir para estos usos a los aceros aleados. Diferenciándose a su vez tres grupos de aceros, con contenidos variables en elementos como el cromo, molibdeno, wolframio y vanadio: los aceros resistentes al desgaste, aceros indeformables y los aceros resistentes al choque.

• Aceros resistentes al desgaste: Siendo la resistencia al desgaste una propiedad tecnológica que está muy relacionada con la dureza: a mayor dureza, en general, mayor resistencia al desgaste, la familia de los aceros resistentes al desgastes responde al principio que establece que cuanto mayor sea la aleación con elementos formadores de carburos (carburfgenos) y mayor sea el contenido de carbono del acero, se incrementará la fracción de carburos y con ella su dureza.

     No debe olvidarse, por otro lado, que cuanto mayor sea la dureza (resistencia al desgaste) de un acero su tenacidad disminuye y su conformado (forja, mecanizado, etc) es también más difícil.

• Aceros indeformables: se trata de unos aceros de muy alto contenido en carbono y cromo, a los que también se añade, en proporciones menores, otros elementos formadores de carburos como el wolframio, molibdeno y vanadio. Al ser aceros bastante más aleados que los del grupo anterior, su templabilidad es mayor. Designándose, por tanto, el nombre de esta familia de aceros en razón de que apenas sufren deformación alguno en el tratamiento de temple y revenido, por lo que se trata de unos aceros muy apropiados para le ejecución de matrices y trónqueles con formas complejas e intrincadas.

• Aceros resistentes al choque: se emplean en la confección de herramientas utilizadas en minería, perforación de rocas y otras acciones que generen choques repetidos en el curso de su servicio normal. Estos son los aceros para trabajos en frío que tienen un mejor contenido en carbono resultando más tenaces.

• Aceros austeníticos: Otro efecto de la presencia de elementos de aleación en el diseño de aceros de herramienta es el de limitar el crecimiento del grano de austenita durante la austenización previa al temple. A mayor contenido en elementos de aleación carburígenos mayor será la fracción volumétrica de carburos y más importante será este efecto.

Pudiese, en base a esto, hacer mención del Acero Hadfield el cual recibe este nombre, en recuerdo de su descubridor (Robert Hadfield, 1882), éste es un acero de herramienta para trabajos en frio que muestra una gran resistencia al desgaste. Se utiliza principalmente en la elaboración de herramienta utilizada en el movimiento de tierras y la manipulación  de rocas minerales (quebrantadores, placas de revestimiento de molinos, pala, dientes, etc); también se utiliza en la elaboración de cruzamiento de vía, especialmente cuando durante el servicio, estos elementos se ven sometidos a fuertes impactos.

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