ACEROS RPIDOS

1) IntroduccinActualmente se fabrican aceros adecuados para todo tipo de herramientas, desde las ms sencillas para uso agrcola o carpintera, hasta las de uso ms exigente para mquinas herramienta. Las caractersticas mecnicas buscadas en este tipo de aplicaciones son la dureza, la tenacidad, la resistencia al desgaste, y a veces de manera especial, la indeformabilidad. Los aceros para herramientas se clasifican en tres tipos:Aceros al carbonoAceros aleadoAceros rpidosEste trabajo trata sobre estos ltimos.2) Aceros rpidosEste tipo de aceros, realizados por Taylor y White en 1898, se usa en cuchillas de mquinas herramienta, brocas, escariadores, etc. Presentan la caracterstica especial de conservar su dureza y caractersticas mecnicas en general hasta una temperatura de 600 C, mientras que los aceros al carbono y los aceros aleados para herramientas tienen el inconveniente de que se ablandan y desafilan para temperaturas superiores a los 250 C. Este hecho permite velocidades de corte muy superiores a las que se obtienen con otros tipos de aceros para herramientas.

3) Caractersticas :Este tipo de aceros tiene elevada dureza, resistencia al desgaste y alta tenacidad.Conserva el filo a altas temperaturas. Pertenecen a la familia de los aceros para herramientas.

4) Composicin de los aceros rpidosLos aceros rpidos contienen en proporcin relativamente elevada tres elementos de aleacin fundamentales: wolframio, cobalto y molibdeno, y dos elementos accesorios, cromo y vanadio.

El wolframio mejora la resistencia de la martensita en caliente y aumenta la resistencia al desgaste adems evita que se desafilen o ablanden las herramientas, aunque llegan a calentarse (500-600C) contiene de 14-20%.

El molibdeno es de una accin similar al wolframio, pero ms intensa, teniendo el mismo efecto una parte de molibdeno que dos de wolframio. Tiene el inconveniente de bajar el punto de fusin del acero y de aumentar su tendencia a la descarburacin contiene de 5-9%.

El cobalto mejora la resistencia en caliente del acero y eleva su temperatura de fusin. Aumenta la dureza de la herramienta y tambin la tendencia a la descarburacin del acero contiene un 10%.

El cromo favorece la formacin de carburos (lo que aumenta notablemente la dureza y la resistencia al desgaste), aumenta la templabilidad del acero y su resistencia a la oxidacin a alta temperatura contiene de 3-5%.

El vanadio aumenta la resistencia de la martensita y aumenta la resistencia al desgaste contiene de 1-5%.

El carbono est en los aceros rpidos en proporciones del 0.65 al 1.20% con objeto de obtener en el temple gran dureza, y adems, el carbono necesario para la formacin de carburos, que, como ya se ha dicho, aumentan la resistencia al desgaste.

5) Forja y tratamientos trmicos de los aceros rpidosLas temperaturas de la forja y tratamientos trmicos de los aceros rpidos son bastante ms elevadas que las de los aceros al carbono.Adems los calentamientos de los aceros rpidos deben hacerse ms lentamente, aproximadamente a la mitad de velocidad que para los aceros al carbono, pues la transmisin del calor a travs de la masa de acero se hace ms difcilmente. Tambin la permanencia a las temperaturas lmites debe ser ms prolongada. Los calentamientos de forja y temple que deben llegar a temperaturas superiores a los 1000 C, se aconseja realizarlos en dos fases: una en la que se lleva la temperatura a 800 C y se uniformiza la temperatura, y otra en la que se lleva la pieza a la temperatura final de tratamiento.De esta forma se minimiza el tiempo que la pieza tiene que estar a muy alta temperatura, evitando as problemas de quemado y de crecimiento anormal del grano.La forja de los aceros rpidos se realiza a 1200 C, inicindose con golpes suaves hasta que toda la superficie haya sido recalcada. Despus se puede martillar ms fuertemente mientras el acero est por lo menos a 900 C.Al terminar la forja debe enfriarse el acero en horno o entre cenizas, pues si se deja enfriar al aire adquiere temple.El recocido de los aceros rpidos se realiza a temperaturas de 850 a 900 C, bajando su dureza de unos 600 a unos 250 Brinell. Como los aceros al cobalto tienen tendencia a oxidarse mucho y a descarburarse, se deben recocer en hornos de atmsferas controladas o en cajas de carbn vegetal muy seco en trozos de unos 5 mm o con viruta de fundicin. Las cajas se cierran con arcilla para conseguir su perfecta estanqueidad. La velocidad de enfriamiento debe ser inferior a los 10 C por hora hasta los 600 C, pudiendo luego enfriar al aire. De esta forma se evita templar el acero.El temple se realiza a temperaturas muy elevadas, de unos 1250 C, para conseguir la dilucin de los carburos. Si no se llega a los 1200 C, la martensita que se forma es blanda, y si se sobrepasa la temperatura lmite (que depende de la composicin de cada acero) queda mucha austenita residual al templar, y la estructura que resulta tambin es blanda. El calentamiento se debe realizar en dos fases, como ya se ha explicado. Se emplean mucho los hornos de sales con calentamiento elctrico, lo que evita la formacin de cascarilla y la descarburacin.El revenido debe realizarse inmediatamente despus del temple, a 525-580 C, segn el acero, con una duracin de dos horas por cada 25 mm de espesor de la pieza, y enfriando despus al aire. Conviene dar un segundo revenido a una temperatura de 10 a 20 C ms baja que en el primero. AnexosEn la siguiente figura se muestra una curva de revenido tpica de este tipo de aceros, en la que se aprecia como aumenta la dureza para temperaturas del orden de las que se indican en el apartado anterior.

Para finalizar, se adjunta una tabla con las composiciones tpicas de este tipo de aceros, en concreto, los del grupo F-550 segn norma UNE:Designacin comn%C%Mn%Si%P%S

F-551Aceros rpidos 14% W0,65/0,750,20/0,400,20/0,40