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Acero para herramientas O1 endurecido al aceite: propiedades, proceso y usos
- John
¿Qué es el acero para herramientas O1?
El acero para herramientas O1 es un acero con alto contenido de carbono, endurecible en aceite, que cumple con estándares internacionales como AISI Tipo O1 y UNS T31501. Está clasificado como un acero para herramientas de trabajo en frío diseñado para soportar altas tensiones e impactos, manteniendo al mismo tiempo la estabilidad dimensional. El acero O1 se encuentra comúnmente disponible en material rectificado, varillas y barras de perforación, y se usa ampliamente para fabricar herramientas de corte, matrices y plantillas debido a su excelente resistencia al desgaste y tenacidad.
¿A qué equivale el acero para herramientas O1?
Los equivalentes comunes para O1 incluyen:
- Norma UNS T31501-Sistema de numeración unificado
- AISI Tipo O1 – Instituto Americano del Hierro y el Acero
- DIN 1.2510 – Norma alemana
- 100MnCrW4 – Norma Europea
- SKS3 – Estándar japonés
Características principales del acero para herramientas O1
El acero para herramientas O1, conocido por sus elevados niveles de carbono, ofrece una dureza y una resistencia a la abrasión superiores. Mantiene la estabilidad dimensional y una buena tenacidad en condiciones de alto estrés e impacto. Además, el acero O1 es relativamente fácil de mecanizar y moldear, lo que lo convierte en una opción preferida para crear herramientas y moldes a medida.
Las siguientes tablas proporcionan información detallada sobre los datos del acero para herramientas O1:
Composición química del acero para herramientas O1
| Elemento | Composición (%) |
| Carbono (C) | 0.90 – 1.00 |
| Manganeso (Mn) | 0.30 – 0.50 |
| Cromo (Cr) | 0.40 – 0.60 |
| Molibdeno (Mo) | 0.15 – 0.30 |
| Silicio (Si) | 0.10 – 0.35 |
| Fósforo (P) | ≤ 0.030 |
| Azufre (S) | ≤ 0.030 |
Propiedades físicas del acero para herramientas O1
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
| Densidad | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/pulg³ |
| Punto de fusión | 1425 - 1540 °C | 2597 – 2804 °F |
| Coeficiente de dilatación térmica | 11,6 × 10⁻⁶ /°C | 6,44 × 10⁻⁶ /°F |
| Calor específico | 0,460 J/g·°C | 0,110 Btu/lb·°F |
| Conductividad eléctrica | 4,5 × 10⁶ S/m | 7,8 × 10⁵ S/pulgada |
| Conductividad térmica | 25,9 W/m·K | 14,96 Btu·pie/h·°F |
| Relación de Poisson | 0.3 | 0.3 |
| Módulo de elasticidad | 210 GPa | 30,5 × 10⁶ psi |
Propiedades mecánicas del acero para herramientas O1
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
| Límite elástico | 1.100 – 1.300 MPa | 159.500 – 188.550 psi |
| Resistencia a la tracción | 1.500 – 1.700 MPa | 217.500 – 246.500 psi |
| Alargamiento | 6 – 12 % | 6 – 12 % |
| Dureza | 58 – 64 HR | 58 – 64 HR |
| Resistencia al impacto | 5 – 10 J | 3,69 – 7,38 libras-pie |
| Resistencia a la flexión | 2.100 – 2.400 MPa | 304.500 – 348.000 psi |
| Resistencia a la fatiga | 500 – 800 MPa | 72.500 – 116.000 psi |
| Módulo de elasticidad | 210 GPa | 30,5 × 10⁶ psi |
| Tenacidad a la fractura (K_IC) | 55 – 60 MPa·√m | 50 – 55 ksi·√in |
¿Cómo tratar térmicamente el acero para herramientas O1?
Recocido
El recocido es una excelente manera de ablandar el acero O1 y aliviar las tensiones internas. Facilita el mecanizado del acero y lo prepara para los siguientes pasos del tratamiento térmico.
- Calefacción:Calentar gradualmente el acero a 1450°F (790°C) y mantenerlo a esta temperatura.
- Refrigeración:Una vez remojado, enfriar el acero a aproximadamente 25°F por hora (14°C por hora) hasta 900°F (480°C), luego enfriar al aire a temperatura ambiente.
- Dureza resultante:Después del recocido, O1 debe tener una Dureza Brinell de 221.
Alivio de tensión (para material no endurecido)
El alivio de tensión se utiliza para reducir las tensiones internas en O1 antes del endurecimiento, lo que ayuda a prevenir la deformación o el agrietamiento.
- Calefacción:Calentar lentamente el acero a 1250°F (677°C).
- Remojo:Dejar en remojo durante unos dos horas por pulgada (25,4 mm) de espesor.
- Refrigeración:Deje que el acero se enfríe lentamente (el enfriamiento en horno es ideal) a temperatura ambiente.
Normalización
La normalización se utiliza para refinar la estructura del grano y aliviar las tensiones antes del endurecimiento, en particular en el caso de las hojas y las secciones más gruesas. Si desea evitar la descarburación o la formación de incrustaciones en la superficie, puede resultar útil utilizar recubrimientos anticalcáreos de alta temperatura como ATP-641 o Turco.
- Ciclo 1:Calentar a 1650°F (898°C) y mantener durante 10-15 minutos.
- Ciclo 2:Reducir la temperatura a 1500°F (815°C) y mantener nuevamente durante 10-15 minutos.
- Ciclo 3:Por último, baje la temperatura a 1350°F (732°C) y mantener durante otro 10-15 minutos.
- Refrigeración:Una vez que el material se enfría hasta quedar negro y se vuelve magnético, se puede volver a poner en funcionamiento. Manipule siempre el acero caliente con cuidado.
Austenitización
La austenización es el paso clave para el endurecimiento del acero O1, donde se calienta a altas temperaturas para convertir la microestructura y prepararlo para el temple.
- Calefacción:Calentar el acero a 1475 °F a 1500°F (802°C a 815°C). Asegúrese de que el acero se caliente de manera uniforme.
- Remojo:Mantenga el acero a la temperatura de austenización durante aproximadamente 30 minutos por pulgada (25,4mm) de espesor.
- Tiempo de remojo:Si utiliza una fragua, reduzca el tiempo de remojo al mínimo, ya que es posible que la fragua no mantenga un control preciso de la temperatura.
Enfriamiento
Después de la austenización, el acero debe templarse para enfriarse rápidamente y conservar la dureza. El temple en aceite es el método más común para el acero O1.
- Medio de extinción: Usar Parques 50 u otro aceite de temple adecuado. Los aceites de temple más lento pueden dar como resultado una menor dureza.
- Refrigeración:Enfríe el acero en aceite hasta que se enfríe. 150-200 °F (66-93°C).
Tenga cuidado al manipularlo, ya que el temple puede provocar distorsiones o grietas, especialmente si hay variaciones notables en el espesor de la sección o esquinas internas afiladas.
Templado
El templado es la última fase del tratamiento térmico, durante la cual el acero se recalienta a una temperatura más baja para disminuir la fragilidad y afinar su dureza.
- Calefacción:Después del temple, templar O1 calentándolo a un rango entre 300°F y 500°F (150°C a 260°C), dependiendo de la dureza deseada.
- Remojo:Remojar el acero a la temperatura seleccionada durante 2 horas por pulgada de espesor.
- Refrigeración:Después del templado, enfríe el acero al aire a temperatura ambiente.
Dureza después del revenido:La dureza final rondará los Rockwell C 58-64, dependiendo de la temperatura de templado.
Aplicaciones del acero para herramientas O1
El O1 es particularmente valorado en industrias donde la alta resistencia al desgaste, la baja distorsión durante el endurecimiento y la rentabilidad son factores críticos, como las industrias automotriz, aeroespacial y manufacturera. Se utiliza ampliamente en la fabricación de:
- Troqueles de corte:Para perforar y dar forma a materiales.
- Bujes:Se utiliza en maquinaria y componentes de automoción.
- Matrices de conformación:Esencial para dar forma a los metales en piezas.
- Herramientas maestras:Para operaciones de fabricación precisas.
- Rodillos formadores:Para la producción de materiales laminados.
- Calibres:Para medir y probar componentes.
- Troqueles de corte:Para cortar el exceso de material de una pieza formada.
¿El acero O1 es bueno para los cuchillos?
Sí, el acero O1 es ideal para cuchillos. Ofrece una excelente retención del filo, dureza y es fácil de afilar. Aunque requiere un cuidado especial para evitar la oxidación, sigue siendo una opción preferida para cuchillos duraderos y de alto rendimiento.
Productos Formas de acero para herramientas O1
Barras y varillas
El acero para herramientas O1 está ampliamente disponible en barras redondas, cuadradas y rectangulares. Estas se utilizan a menudo para el mecanizado, la fabricación de herramientas de corte, matrices y plantillas.
- Diámetro: 1/8 de pulgada (3,175 mm) a 12 pulgadas (304,8 mm)
- Longitud: Las longitudes estándar suelen oscilar entre 3 pies (0,91 m) y 20 pies (6,1 m), según el proveedor.
Material plano rectificado
El material plano rectificado con precisión está disponible para aplicaciones que requieren dimensiones de gran precisión y un acabado superficial fino. Esta forma se utiliza comúnmente en la fabricación de herramientas y el mecanizado de precisión.
- Grosor: 1/16 de pulgada (1,6 mm) a 3/4 de pulgada (19,05 mm)
- Ancho: 1 pulgada (25,4 mm) a 12 pulgadas (304,8 mm)
- Longitud: Varía, normalmente oscila entre 2 pies (0,61 m) y 6 pies (1,83 m).
Barras de perforación
Las barras de perforación O1 se utilizan para producir herramientas de corte y componentes de precisión. Suelen estar disponibles en formas rectificadas o pulidas para una mejor maquinabilidad.
- Diámetro: 1/8 de pulgada (3,175 mm) a 3 pulgadas (76,2 mm)
- Longitud: Generalmente 36 pulgadas (0,91 m) a 72 pulgadas (1,83 m).
Stock plano
Esta forma se utiliza a menudo para fabricar matrices, piezas en bruto y punzones.
- Grosor: 1/8 de pulgada (3,175 mm) a 3 pulgadas (76,2 mm)
- Ancho: 1 pulgada (25,4 mm) a 12 pulgadas (304,8 mm)
- Longitud: Varía según el proveedor, normalmente disponible entre 3 pies (0,91 m) y 12 pies (3,66 m).
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