Tool steel

Preparación metalográfica del acero de herramientas de alta aleación

Cada vez se requiere un número mayor de acero de herramientas de alta aleación para responder a las aplicaciones específicas del cliente. Para ello, se necesitan equipos de control de calidad que realicen la preparación metalográfica y el análisis de dicho acero en volúmenes mayores. ¿Cuáles son los aspectos clave a considerar en la preparación metalográfica y el análisis del acero de herramientas de alta aleación?

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Principales características del acero de herramientas de alta aleación

A grandes rasgos, el acero se puede clasificar en tres categorías según su composición química:
  • Acero al carbono
  • Acero de baja aleación con pequeñas cantidades de elementos aleados
  • Acero de alta aleación con >6 % de elementos aleados

El acero de herramientas es un acero de alta aleación con gran cantidad de elementos aleados, tales como: cromo, níquel, vanadio, tungsteno o molibdeno. Estos elementos aleados se utilizan para aumentar la resistencia al desgaste, la fuerza o la dureza del acero. Incluso, para otorgarle propiedades específicas, como resistencia térmica o a la corrosión, retención de dureza a temperaturas elevadas o retención de fuerza a temperaturas bajas, etc.

Análisis metalográfico en la producción de acero para herramientas de alta aleación

En la producción de acero para herramientas de alta aleación, el análisis metalográfico es esencial para garantizar un producto de alta calidad. El análisis metalográfico del acero para herramientas de alta aleación se utiliza principalmente para:
  • Determinar la distribución y el tamaño de los carburos en el acero para herramientas
  • Detectar la decarburación del acero endurecido y después templado
  • Detectar el grado de microsegregación e inclusión

Acero para herramientas
Fig. 1: Acero en molde de plástico sometido a ataque con reactivo picral al 5 %; al ampliar muestra algunas agujas y láminas singulares en martensita inicialmente amorfa (ampliación: 1000x, DIC)

Cómo solventar dificultades en la preparación metalográfica del acero para herramientas de alta aleación

Evitar daños térmicos
Ya que la sensibilidad al tratamiento térmico del acero para herramientas de alta aleación es un criterio de calidad, se debe evitar la influencia térmica durante el corte para garantizar una representación auténtica de la propia microestructura. Al cortar secciones mayores, este paso de preparación se debe realizar con mucho cuidado.

Acero para herramientas
Fig. 2: Daño térmico debido a condiciones de corte erróneas 

Preservar carburos e inclusiones
La principal dificultad durante el esmerilado y pulido del acero para herramientas de alta aleación es garantizar la retención de carburos e inclusiones no metálicas. En acero de herramientas para trabajo en frío, los carburos primarios son de gran tamaño y se rompen con facilidad durante el esmerilado. En condiciones de recocido, los carburos secundarios son muy finos y se pueden desprender fácilmente de la matriz más blanda.

Acero de herramientas
Fig. 3: Carburos primarios con rotura visible (ampliación: 200x) 


Procesamiento de gran volumen de acero de herramientas de alta aleación
Para los equipos de control de calidad que trabajan en la producción de acero de herramientas de alta aleación, procesar un volumen elevado de muestras requiere una organización exhaustiva del flujo de trabajo, equipos automáticos y procedimientos estándar.

 

Recomendaciones para el corte y la embutición del acero de herramientas de alta aleación


Corte

La mayoría de muestras de acero de herramientas de alta aleación se cortan con medios mecánicos a partir de bloques cuadrados o rectangulares en tamaños estándar. Los cortes complejos en muestras con tratamiento térmico o análisis de fallos siempre se realizan con una máquina de corte metalográfico.

El acero de herramientas de alta aleación es muy sensible a los daños térmicos:
  • Se debe prestar atención para seleccionar el disco de corte adecuado.
  • La refrigeración debe ser suficiente para combatir el daño térmico.
  • Se recomienda un disco de corte de óxido de aluminio blando o nitruro cúbico de boro con ligante de resina.
Embutición

Las muestras de acero de herramientas de alta aleación se pueden embutir en frío o en caliente.
  • Las muestras con tratamiento superficial que necesiten una buena retención de borde deben embutirse mediante compresión en caliente con resinas reforzadas con fibra (DuroFast).
  • Las muestras que no requieren dicha retención de borde se pueden dejar sin embutir si sus dimensiones son adecuadas para el portamuestras.
  • Estandarizar los tamaños de las muestras puede ser útil al trabajar con grandes volúmenes. En este caso, se recomiendan los moldes de embutición de silicona rectangulares (FlexiForm). También es importante utilizar una resina de embutición en frío con contracción limitada para evitar la contaminación.
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