¿Qué es el Acero al Carbono para Herramientas?
Los aceros al carbono para herramientas son un tipo de acero que contiene carbono y pequeñas cantidades de elementos de aleación con propiedades como alta dureza, alta resistencia, alta resistencia al desgaste y buena maquinabilidad.
Se utiliza generalmente en la fabricación de cuchillería, moldes y herramientas porque es más fácil de endurecer mediante mecanizado y tratamiento térmico que los aceros para herramientas de baja aleación y los aceros rápidos.
Usos de los Aceros al Carbono para Herramientas
1. Producción de Cuchillas
Debido a su gran afilado y durabilidad, se utiliza en la fabricación de cuchillos, tijeras y otras herramientas de corte.
2. Metalurgia
Debido a su gran dureza, se utiliza en operaciones metalúrgicas como el corte, el taladrado y el prensado.
3. Brocas
A veces se utiliza para las puntas de las brocas. Las brocas son herramientas utilizadas para perforar materiales como metal, madera y plástico.
4. Piezas de Herramientas
Puede utilizarse para fabricar piezas de herramientas como destornilladores, llaves inglesas y martillos.
5. Forja en Frío
Se utiliza para fabricar piezas como clavos y pernos.
6. Trabajo del Metal
Se utiliza en operaciones metalúrgicas como el corte, el taladrado y el estampado.
Propiedades de los Aceros al Carbono para Herramientas
1. Composición Química
Carbono (C): como se indica en “Tipos de aceros al carbono para herramientas” más arriba.
Silicio (S): 0,10% – 0,35
Manganeso (Mn): 0,10% a 0,50%.
Fósforo (P): 0,030% máx.
Azufre (S): 0,030% máx.
2. Contenido de Carbono
Los aceros al carbono para herramientas contienen carbono como principal elemento de aleación. El contenido de carbono es igual o superior al 0,55%, que es casi el mismo que el de los aceros con alto contenido de carbono (contenido de carbono igual o superior al 0,6%). El mayor contenido de carbono se traduce en una mayor dureza y resistencia al desgaste, pero puede reducir la maquinabilidad.
3. Maquinabilidad
Los aceros al carbono para herramientas suelen tener un bajo contenido de impurezas y una gran pureza. Como resultado, tienen una excelente capacidad de corte y mecanizado y son adecuados para la fabricación de piezas de precisión como cuchillos y herramientas.
4. Resistencia al Desgaste y a la Corrosión
Debido a su elevada dureza, los aceros al carbono para herramientas pueden templarse para mejorar su resistencia al desgaste y a la corrosión. El temple es el proceso de calentamiento a alta temperatura seguido de un enfriamiento rápido. Se utiliza ampliamente en la fabricación de piezas que requieren una gran resistencia al corte y al desgaste, como cuchillas, herramientas y moldes.
5. Frágil y sensible al Impacto
Los aceros al carbono para herramientas son frágiles y sensibles al impacto debido a su estructura cristalina. La dureza se consigue mediante el temple por enfriamiento rápido, que da lugar a una microestructura muy dura y quebradiza tras el enfriamiento rápido. Además, la estructura producida por el temple tiende a alinearse en una dirección, lo que da lugar a fuertes fuerzas de unión en la dirección de alineación y fragilidad en la dirección no alineada.
Además, los aceros al carbono para herramientas tienen un alto contenido de carbono entre sus elementos de aleación, lo que da lugar a la formación de numerosos compuestos de carbono en la estructura metalúrgica. Estos compuestos de carbono refuerzan las fuerzas de enlace dentro de la estructura cristalina, lo que a su vez debilita las fuerzas de enlace entre cristales, haciéndolos quebradizos.
6. Inadecuados para su Uso en Entornos de Alta Temperatura
Los aceros al carbono para herramientas no son adecuados para su uso en entornos de alta temperatura por dos razones principales.
La primera es que “los aceros al carbono para herramientas son más susceptibles a la oxidación a altas temperaturas, lo que puede provocar la degradación de la superficie, con la consiguiente reducción de las propiedades mecánicas”.
El alto contenido de carbono entre los elementos de aleación de los aceros al carbono para herramientas los hace susceptibles a la oxidación a altas temperaturas. Por lo tanto, pueden formarse óxidos e incrustaciones en la superficie de los aceros al carbono para herramientas, lo que modifica la textura y la rugosidad de la superficie. La formación de óxidos e incrustaciones también puede degradar la superficie y reducir sus propiedades mecánicas.
La cascarilla es una película de óxidos o de impurezas que se forma en la superficie del metal.
Una de ellas es que “los aceros al carbono para herramientas pueden experimentar un crecimiento progresivo del grano a altas temperaturas, lo que se traduce en una reducción de la resistencia y la dureza”.
Los aceros al carbono para herramientas se templan por enfriamiento rápido, pero su resistencia y dureza pueden reducirse como resultado del crecimiento progresivo del grano debido al uso a altas temperaturas.
El crecimiento del grano a altas temperaturas debilita los enlaces fuertes dentro de la estructura metalúrgica, provocando la flexión de los límites de grano y cavidades en los mismos, lo que a su vez causa una reducción de la resistencia y la dureza. La reducción de la resistencia y la dureza puede causar una reducción de las propiedades mecánicas de las piezas metálicas y su fractura cuando se utilizan a altas temperaturas.