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Acero para herramientas W1 endurecido al agua: propiedades, proceso y usos
- John
El acero para herramientas W1 es una excelente opción si necesita un material que sea resistente y fácil de mecanizar. Es perfecto para herramientas como filos de corte, pasadores y ejes, ya que ofrece una sólida resistencia al desgaste y la capacidad de endurecerse rápidamente.
En este artículo, exploraremos las características, aplicaciones y pasos de tratamiento térmico clave para el acero para herramientas W1. Ya sea que recién esté comenzando o desee aprovechar al máximo este material versátil, lo ayudaremos.
¿Qué es el acero para herramientas W1?
El acero para herramientas W1 es un acero con alto contenido de carbono compuesto por 0,70–1,50% de carbono. Forma parte del grupo de aceros para herramientas endurecibles por agua y se clasifica comúnmente como acero para herramientas para trabajo en frío. El W1 se utiliza habitualmente en forma de barras, varillas o tubos de perforación y cumple con normas como ASTM A686 y EN ISO 4957. Conocido por su buena maquinabilidad y alta dureza, el W1 se utiliza a menudo en aplicaciones como ejes, pasadores, herramientas de herrería y herramientas de desgaste a corto plazo.
¿Qué es el acero de grado W?
El acero de grado W es un grupo de aceros para herramientas endurecibles por agua, compuestos principalmente de carbono, con pequeñas cantidades de elementos de aleación como cromo y vanadio. Los grados más comunes son W1, W2 y W3.
¿Cuál es la diferencia entre el acero W1 y W2?
El acero para herramientas W1 tiene un mayor contenido de carbono (0,70–1,50%) en comparación con el W2 (0,90–1,10%), lo que hace que el W1 sea más duro y más resistente al desgaste. Sin embargo, el W2 tiene un poco más de manganeso, lo que mejora su tenacidad y resistencia al agrietamiento. Tiene un mejor rendimiento bajo tensiones de temperatura más altas que el W1.
¿Cuál es la diferencia entre W1 y 1095?
El acero W1 tiene un mayor contenido de aleación (manganeso, silicio) para una mejor resistencia al desgaste y tenacidad, lo que lo hace ideal para herramientas de trabajo en frío. 1095 es un acero al carbono más simple, utilizado principalmente para hojas y herramientas de corte, con excelente retención de filo pero menor tenacidad en comparación con W1.
Grados equivalentes de acero para herramientas W1
A continuación se presenta una descripción general útil de los grados equivalentes del acero para herramientas W1, reconocidos en varias normas y especificaciones en diferentes regiones.
| Normas | Grados |
| UNS | T72301 |
| SAE J437 | W108, W109, Quién, W112 |
| SAE J438 | W108, W109, W110, W112 |
| EN ISO 4957 | 1.1545 / C105U |
Composición química del acero para herramientas W1
A continuación se muestra un análisis típico de cuchara de acero para acero para herramientas W1, que muestra la composición química precisa que garantiza que el acero cumpla con las especificaciones requeridas para sus proyectos:
| Elemento | Composición (%) |
| Carbono (C) | 0,70 – 1,50 |
| Manganeso (Mn) | 0,10 – 0,40 |
| Silicio (Si) | 0,10 – 0,40 |
| Cromo (Cr) | 0.15 |
| Níquel (Ni) | 0.2 |
| Molibdeno (Mo) | 0.1 |
| Tungsteno (W) | 0.15 |
| Vanadio (V) | 0.1 |
| Cobre (Cu) | 0.2 |
| Fósforo (P) | Máximo 0,025 |
| Azufre (S) | Máximo 0,025 |
Propiedades físicas del acero para herramientas W1
A continuación se muestra una tabla de referencia rápida de las propiedades físicas del acero para herramientas W1 en los sistemas métrico e imperial.
| Propiedad | Unidad métrica | Unidad imperial |
| Densidad | 7,83 g/cm³ | 0,283 lb/pulg³ |
| Punto de fusión | 1435 °C | 2615°F |
| Conductividad térmica | 30–40 W/m·K | 17,5–23,0 BTU·pie/h·pie²·°F |
| Capacidad calorífica específica | 0,48 J/g·K | 0,115 BTU/lb-°F |
| Resistividad eléctrica | 0,0007 Ω·cm | 0,0003 Ω·pulgada |
| Dureza (HRC) | 50HRC a 55HRC | 50HRC a 55HRC |
| Coeficiente de dilatación térmica | 11–12 µm/m·°C | 6,1–6,7 µpulgadas/pulgada·°F |
Propiedades mecánicas del acero para herramientas W1
Esta tabla proporciona una comparación de las propiedades mecánicas clave del acero para herramientas W1, lo que le proporciona una visión clara de su rendimiento.
| Propiedad | Unidad métrica | Unidad imperial |
| Resistencia máxima a la tracción | 1680 MPa | 244.000 psi |
| Resistencia a la tracción de fluencia | 1500 MPa | 218.000 psi |
| Dureza (después del tratamiento térmico) | 50–55 HR | 50–55 HR |
| Resistencia al impacto | 10–20 J (muesca en V de Charpy) | 7,4–14,8 libras-pie |
| Módulo volumétrico | ~140 GPa | ~20.000 ksi |
| Módulo de corte | ~80 GPa | ~11.600 ksi |
| Módulo elástico | 200 GPa | 29.000 ksi |
| Coeficiente de Poisson (25 °C) | 0,27–0,30 | 0,27–0,30 |
| Resistencia a la fatiga | 600 MPa | 87.000 psi |
Características principales del acero para herramientas W1
Dureza excepcional
El acero para herramientas W1 ofrece una excelente dureza debido a su alto contenido de carbono (0,70–1,50%), lo que lo hace muy resistente al desgaste. Esto lo hace ideal para herramientas de corte, ejes y pasadores que necesitan resistir la fricción a lo largo del tiempo.
- Limitación:La misma dureza hace que el W1 sea más propenso a la fragilidad, especialmente en secciones más gruesas, lo que significa que puede agrietarse o romperse bajo fuertes impactos o cargas de choque.
Dureza moderada para estrés bajo a medio
W1 ofrece un equilibrio sólido entre dureza y tenacidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones con estrés moderado o donde el material no enfrentará un impacto excesivo.
- Limitación:Si su proyecto requiere una alta resistencia al impacto, un acero más resistente como el S7 podría ser una mejor opción.
Buena maquinabilidad en estado recocido
El acero W1 es relativamente fácil de mecanizar cuando está en su estado recocido, lo que lo convierte en una excelente opción para cortes precisos o tolerancias ajustadas.
- Limitación:En comparación con aceros con bajo contenido de carbono como el 1045, el W1 es más difícil de mecanizar en su forma endurecida.
Endurecimiento por agua para un tratamiento térmico eficiente
El acero W1 es un acero que se endurece con agua, lo que significa que se puede endurecer de forma rápida y económica mediante temple en agua. Esto lo convierte en una opción popular para la producción en masa y las aplicaciones de gran volumen.
- Limitación:El proceso de temple rápido puede provocar deformaciones o distorsiones, especialmente en piezas más gruesas. En comparación con los aceros endurecidos al aire, como el A2, el W1 es más sensible a los cambios dimensionales durante el tratamiento térmico.
Fabricación y proceso de acero para herramientas W1
Forja y conformación
El acero para herramientas W1 se puede forjar de manera efectiva dentro del rango de temperatura de 1900 °F a 1550 °F (1038 °C a 843 °C). Es fundamental evitar la forja por debajo 1500°F (815 °C), ya que esto puede comprometer la integridad estructural del acero. También se debe evitar el sobrecalentamiento, ya que las temperaturas excesivas pueden provocar el crecimiento del grano y la pérdida de tenacidad.
W1 es difícil de formar Debido a su dureza, se puede moldear de manera efectiva cuando está en el estado recocido.
Tratamiento térmico
Recocido
El recocido ablanda el acero para herramientas W1, lo que facilita su mecanizado y ayuda a aliviar las tensiones internas. Es el primer paso si planea mecanizar antes del endurecimiento.
- Calefacción:Calentar el acero a 1350 °F a 1450 °F (732 °C a 788 °C)Esto permite que el acero se caliente de manera uniforme.
- Remojo:Mantenga el acero a esta temperatura durante aproximadamente 1 a 2 horas, dependiendo del grosor del material.
- Refrigeración:Después de remojar, enfríe el acero. lentamente en un horno Para evitar que se deforme, se deja enfriar al aire hasta alcanzar la temperatura ambiente. Esto ayuda a aliviar las tensiones internas sin dañar el acero.
Endurecimiento
Aquí es donde el acero se vuelve más duro y más resistente al desgaste, lo que le otorga la durabilidad necesaria para aplicaciones de corte y herramientas.
- Precalentamiento:Primero, calienta el acero a aproximadamente 1200 °F (649 °C) para garantizar un calentamiento uniforme antes del endurecimiento.
- Endurecimiento:Luego, caliéntalo a 1425 °F a 1475 °F (774 °C a 802 °C) por aproximadamente 30 minutos por pulgada de espesor. Esto garantiza que el calor penetre completamente en el material.
- Enfriamiento:Una vez que haya alcanzado la temperatura deseada, enfríe el acero rápidamente en agua o salmuera (la salmuera es mejor para lograr un acero más duro). Asegúrese de templar a la temperatura adecuada para evitar una distorsión excesiva.
Templado
El revenido es esencial para reducir la fragilidad y lograr la dureza final. Se realiza después del temple para afinar las propiedades del acero.
- Después del endurecimiento, templar el acero a temperaturas entre 300 °F y 1200 °F (149 °C a 649 °C) según la dureza que se desee conseguir. Remojar durante 1 a 2 horas, luego enfriar al aire.
- Si el acero sufre una tensión o distorsión excesivas durante el calentamiento o el temple, se puede realizar un segundo ciclo de recocido. Esto puede reducir aún más la fragilidad.
Mecanizado
El acero para herramientas W1 tiene buena maquinabilidad, comparable a otros aceros para herramientas con alto contenido de carbono como O1 o A2, pero es más difícil de mecanizar que los aceros con bajo contenido de carbono. Normalmente se mecaniza en su estado recocido Para mejorar la facilidad de corte. Acero de alta velocidad estándar (HSS) o herramientas de carburo Se utilizan comúnmente para lograr cortes suaves y prolongar la vida útil de la herramienta.
Soldadura
El acero para herramientas W1 es No es fácil de soldar Debido a su alto contenido de carbono, aumenta el riesgo de agrietamiento. Si es necesario soldar, es importante precalentar el acero a aproximadamente 500 °F a 1200 °F (260 °C a 649 °C) para reducir el choque térmico.
Tratamiento térmico posterior a la soldadura, como Templado o alivio del estrés, se recomienda para restaurar las propiedades del material.
Aplicaciones del acero para herramientas W1
El acero para herramientas W1 se utiliza habitualmente en herramientas y piezas de precisión en industrias como la automotriz, la de maquinaria y la de fabricación. Es especialmente adecuado para producciones de pequeña a mediana escala donde se necesita una alta dureza y resistencia al desgaste.
Herramientas de corte
W1 se utiliza para hacer barras de perforación, grifos, escariadoresy muere, proporcionando una excelente retención del filo y resistencia al desgaste para tareas de corte generales.
Herramientas para dar forma y dar forma
También se utiliza para cuchillas, bordes cortantesy herramientas de formulario para dar forma a materiales como madera, plástico y metales suaves, manteniendo el filo incluso bajo estrés moderado.
Punzones y matrices
W1 es ideal para puñetazos, muerey herramientas de estampación que requieren alta dureza y durabilidad, especialmente en el automotor y industrias manufactureras.
Plantillas y accesorios
La dureza del acero lo convierte en una buena opción para plantillas, accesoriosy herramientas especializadas que necesitan tanto precisión como resistencia al desgaste.
Otras aplicaciones de herramientas
W1 también se utiliza para herramientas de herrería, patasy ejes en diversos procesos mecánicos y de producción.
- ¿El acero W2 es bueno para los cuchillos?
Sí, el acero W2 es ideal para cuchillos. Ofrece una excelente retención del filo, resistencia al desgaste y dureza, lo que lo hace ideal para hojas afiladas y duraderas que pueden soportar la tensión sin astillarse.
Productos Formas de acero para herramientas W1
El acero para herramientas W1 está disponible en varias formas estándar para garantizar su versatilidad para diferentes aplicaciones. A continuación, se muestran las formas más comunes y sus aplicaciones típicas:
Barras de perforación
Usos: Ideales para perforación y corte de precisión, las varillas de perforación W1 se utilizan a menudo en la producción de pequeñas herramientas, plantillas y accesorios.
Bares
Usos: Las barras de acero para herramientas W1 se utilizan comúnmente para fabricar matrices, punzones y otras herramientas de corte que requieren durabilidad y resistencia al desgaste.
Rondas
Usos: Las barras redondas se utilizan a menudo para fabricar ejes, pasadores y otros componentes cilíndricos.
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