Acero para herramientas W1 sigue siendo uno de los aceros para herramientas con alto contenido en carbono más económicos del mercado, y cuando los usuarios respetan sus limitaciones en cuanto a tenacidad y distorsión, ofrece un excelente rendimiento de corte, alta dureza y bordes muy afilados a una fracción del coste de las calidades aleadas. En la práctica, esto significa que el W1 de una fuente controlada como MWalloys es una elección ideal para herramientas manuales, matrices sencillas, calibres y utillaje para trabajos en frío de corta duración, mientras que los ingenieros deberían pasar a aceros templados al aceite o al aire una vez que la carga de impacto, la geometría compleja o las tolerancias dimensionales ajustadas se vuelven críticas.
¿Qué es el acero para herramientas W1 en términos prácticos de ingeniería?
Clasificación y denominación
W1 pertenece a la familia de aceros para herramientas templables en agua de la clasificación de aceros para herramientas AISI. La letra “W” se refiere a la práctica de endurecimiento al agua, no al contenido de tungsteno. Puntos clave:
- Tipo: Acero para herramientas liso con alto contenido en carbono.
- Designación AISI / SAE: W1.
- Normas típicas:
- Aleación de aceros para herramientas ASTM A681.
- SAE J437 / J438.
- Formas de producto: redondos, planos, chapas, material rectificado de precisión, barra de perforación, alambre, a veces bloques forjados.
En la mayoría de las especificaciones modernas, el W1 contiene muy pocas aleaciones, aparte de carbono, manganeso y silicio. Esto lo sitúa cerca del acero al carbono de alta calidad, pero con un control más estricto de la composición, la limpieza y la templabilidad para cumplir los requisitos de rendimiento de las herramientas.
Por qué se sigue utilizando W1
A pesar de la disponibilidad de grados más avanzados, el W1 sigue siendo muy utilizado:
- Alcanza niveles de dureza muy elevados tras el enfriamiento con agua
- Las rutinas de tratamiento térmico son sencillas y pueden llevarse a cabo con equipos básicos
- El coste por kilogramo sigue siendo bajo en comparación con los aceros para herramientas templados al aceite o al aire.
- Los filos de corte pueden afilarse y pulirse fácilmente
- Muchas herramientas e impresiones heredadas siguen indicando W1
Al mismo tiempo, los ingenieros deben tener en cuenta que W1 tiene:
- Tenacidad limitada en comparación con los aceros aleados para trabajo en frío.
- Riesgo pronunciado de agrietamiento y distorsión durante el enfriamiento rápido
- Resistencia al desgaste modesta en comparación con los grados de alta aleación como D2 o M2.
- Temperaturas de revenido muy bajas en relación con los aceros rápidos
Por lo tanto, la W1 es adecuada para aplicaciones de baja y media resistencia en las que el filo, el coste y la facilidad de tratamiento térmico superan las necesidades de resistencia al impacto y estabilidad dimensional.
¿Cómo influye la composición del acero para herramientas W1 en el rendimiento?
Composición química típica de W1
Los valores de la tabla proceden de referencias comunes del sector y de rangos de datos internos de MWalloys. Los productores individuales pueden variar ligeramente.
| Elemento | Contenido típico (porcentaje en peso) | Papel en el comportamiento W1 |
|---|---|---|
| Carbono C | 0.70 - 1.00 | Regula la dureza alcanzable, la resistencia al desgaste y la retención del filo. El extremo superior de la gama proporciona un material más duro pero menos resistente. |
| Manganeso Mn | 0.10 - 0.40 | Mejora ligeramente la templabilidad y ayuda a la desoxidación durante la fabricación del acero. Un exceso reduce la tenacidad. |
| Silicio Si | 0.10 - 0.35 | Desoxidante, aumenta ligeramente la resistencia. Un exceso puede aumentar la fragilidad. |
| Fósforo P | ≤ 0,025 (máx.) | Impureza; controlada rigurosamente para reducir la fragilización y mejorar la tenacidad. |
| Azufre S | ≤ 0,025 (máx.) | Impureza; controlada rigurosamente para evitar el acortamiento en caliente y el agrietamiento. |
| Cromo Cr | a veces ≤ 0,20 | Algunas masas fundidas contienen una traza para ajustar la templabilidad y el comportamiento ante el desgaste. |
| Vanadio V | a veces ≤ 0,10 | Las trazas añadidas refinan el tamaño del grano y mejoran la estabilidad de los bordes. |
No todos los productos químicos W1 incluyen cromo o vanadio; las variantes de carbono simple siguen dominando el suministro. MWalloys puede proporcionar certificados térmicos que muestran rangos exactos y contenidos residuales, lo que es importante cuando los usuarios necesitan una respuesta consistente durante el tratamiento térmico.
Contenido de carbono y su efecto en la dureza y la tenacidad
El nivel de carbono está en el centro del rendimiento del W1:
- Por debajo del 0,75 por ciento de carbono
- La dureza máxima desciende ligeramente
- Mejora la resistencia
- Adecuado en herramientas que necesitan una combinación de resistencia y cierta ductilidad.
- Alrededor del 0,90 por ciento de carbono
- Potencial de dureza muy elevado tras el temple
- La retención de bordes mejora significativamente
- Caídas por resistencia a los golpes
En la práctica, la mayoría de los suministros comerciales de W1 se aproximan al 0,90% de carbono, lo que supone el mejor compromiso entre retención del filo y tenacidad en herramientas manuales y troqueles ligeros.
Papel del manganeso y el silicio
W1 mantiene intencionadamente una aleación modesta. El manganeso y el silicio aparecen en porcentajes bajos:
- Manganeso
- Ayuda ligeramente al endurecimiento de la sección transversal
- Une el azufre para crear sulfuro de manganeso, reduciendo el picor en caliente
- Los niveles excesivos podrían reducir la dureza, por lo que los límites de W1 siguen siendo modestos.
- Silicio
- Refuerza la ferrita
- Proporciona desoxidación durante la fabricación del acero
- Puede aumentar un poco la resistencia al temple
Juntos confieren al W1 suficiente templabilidad para transformarse completamente en pequeñas secciones durante el temple en agua, manteniendo al mismo tiempo una microestructura razonablemente resistente por debajo del umbral de dureza frágil.
Limpieza y control de la inclusión
Los aceros para herramientas como el W1 se utilizan a menudo en filos cortantes y secciones finas. Las inclusiones no metálicas, en particular las partículas grandes de sulfuro u óxido, actúan como iniciadores de grietas bajo tensión. W1 de alta calidad:
- Controla rigurosamente el azufre y el fósforo
- Utiliza el refinado secundario o la práctica de cuchara controlada
- Se dirige a inclusiones pequeñas y finamente dispersas
Desde el punto de vista de la adquisición, solicitar certificados de laminación y, en los casos críticos, inspecciones ultrasónicas o por macrograbado a proveedores como MWalloys reduce el riesgo de fallos frágiles inesperados en servicio.
¿Qué propiedades mecánicas definen W1 en servicio?
Rangos típicos de dureza
La razón principal por la que los clientes eligen W1 reside en los altos niveles de dureza que se alcanzan con un simple lavado del agua.
| Condición | Dureza aproximada | Notas |
|---|---|---|
| Recocido | 175 - 217 HB | Suficientemente blando para mecanizarse fácilmente antes de endurecerse. |
| Apagado, sin templar | 64 - 67 HRC | Dureza máxima, raramente mantenida en la práctica debido a su fragilidad. |
| Templado a 150 - 200 °C | 62 - 64 HRC | Común en herramientas de corte que requieren un afilado extremo. |
| Templado a 200 - 300 °C | 58 - 62 HRC | Compromiso entre dureza y tenacidad en punzones, matrices pequeñas. |
| Templado a 350 - 400 °C | 52 - 58 HRC | Se utiliza cuando existe una mayor carga de impacto y las exigencias de desgaste disminuyen ligeramente. |
Los valores exactos dependen del contenido de carbono, el tamaño de la sección, la severidad del temple y la duración del revenido. Las herramientas finas se enfrían más rápido durante el temple y pueden alcanzar una dureza ligeramente superior en comparación con las secciones más gruesas.
Resistencia, tenacidad y comportamiento al desgaste
Más allá de las cifras de dureza, los ingenieros se preocupan por:
- Límite elástico y resistencia a la tracción
- En estado totalmente endurecido y templado, la resistencia a la tracción puede superar los 2000 MPa en secciones delgadas.
- El límite elástico aumenta con la dureza, pero la ductilidad disminuye.
- Dureza
- W1 presenta una tenacidad moderada con una dureza inferior a 58 HRC aproximadamente.
- A mayores niveles de dureza, los valores Charpy V-notch descienden bruscamente.
- Los ángulos agudos, las almas delgadas y los cambios bruscos de sección requieren una práctica conservadora en el temple para evitar el agrietamiento.
- Resistencia al desgaste
- Principalmente regida por martensita de alto contenido en carbono y carburos dispersos.
- Adecuado en tiradas de producción cortas a medias que impliquen una abrasión de leve a moderada.
- No es comparable a las calidades de alta aleación para trabajo en frío en las que los carburos de cromo y molibdeno dominan el comportamiento frente al desgaste.
En términos sencillos, W1 es adecuado para herramientas en las que la alta dureza y los bordes afilados importan más que la prolongación de la vida útil bajo un fuerte desgaste abrasivo o un alto impacto.
Estabilidad dimensional y distorsión
El enfriamiento rápido con agua introduce gradientes térmicos pronunciados en las piezas, combinados con el gran aumento de volumen de la transformación de austenita a martensita. Los efectos incluyen:
- Distorsión en longitud o planitud
- Condiciones de fuera de ronda en bolos o punzones
- Riesgo de fisuración en los concentradores de esfuerzos internos
Las secciones de menos de 20 mm de grosor suelen endurecerse en profundidad de forma fiable. Las secciones más grandes pueden mostrar gradientes de dureza desde la superficie hasta el núcleo. A menudo, los ingenieros diseñan herramientas W1 ligeramente sobredimensionadas y rectifican las dimensiones finales tras el tratamiento térmico.
En secciones posteriores se ofrecen más detalles sobre las técnicas que mejoran el control dimensional.
¿Cómo debe tratarse térmicamente el acero para herramientas W1 en la industria?
La práctica del tratamiento térmico tiene una enorme influencia en el rendimiento. Los siguientes parámetros representan valores de partida típicos, no prescripciones absolutas. Alinee siempre los ajustes finales con los datos del proveedor y las dimensiones de la herramienta.
Resumen de los ciclos habituales de tratamiento térmico
| Paso | Temperatura | Propósito | Notas |
|---|---|---|---|
| Recocido | 760 - 790 °C y enfriamiento lento | Ablandar el material, refinar la microestructura, aliviar tensiones | Suele aplicarse a barras o chapas antes del mecanizado. |
| Normalización (opcional) | 800 - 830 °C refrigeración por aire | Afinar el grano, homogeneizar la estructura | A veces se utiliza después de una forja pesada. |
| Precaliente | 400 - 650 °C | Reduce el choque térmico al entrar en el rango de austenitización | Puede utilizar precalentamiento en uno o dos pasos. |
| Austenitización | 770 - 820 °C | Forma austenita con carbono disuelto | Sosténgalo sólo el tiempo suficiente para igualar. |
| Quench | Agua o polímero muy rápido | Transformación a martensita | Agitación necesaria, pero suave para limitar el alabeo. |
| Templado | 150 - 400 °C | Equilibrio entre dureza y tenacidad, alivio de tensiones | Atemperar inmediatamente después de alcanzar la condición de templado a mano. |
Cada paso tiene matices que influyen en el riesgo de agrietamiento y en la dureza resultante.
Práctica de recocido
Los proveedores como MWalloys suelen suministrar W1 en estado recocido esferoidal o totalmente recocido. Cuando se requiere un ablandamiento adicional antes del mecanizado pesado:
- Calentar lentamente a 760 - 790 °C
- Mantener el tiempo suficiente para igualar la temperatura en toda la sección
- Enfriar en el horno a una velocidad controlada, normalmente 10 - 20 °C por hora hasta unos 540 °C.
- A continuación, dejar enfriar a temperatura ambiente
Este ciclo produce una estructura fina perlítica o esferoidizada, con una dureza en torno a 180-200 HB, que proporciona una buena maquinabilidad y un comportamiento estable durante el tratamiento térmico posterior.
Austenitización y temple
La práctica correcta de la austenitización equilibra la transformación completa con un crecimiento limitado del grano:
- Precaliente
- Aumentar la temperatura gradualmente hasta unos 400-600 °C.
- En piezas grandes o complejas, un precalentamiento en dos fases cerca de 400 °C y después alrededor de 650 °C puede ayudar a reducir el choque térmico.
- Austenitize
- Rango objetivo aproximado de 770-800 °C para la mayoría de las secciones.
- El grosor y el contenido de carbono influyen en la elección exacta.
- El tiempo de remojo suele ser de 10 a 20 minutos una vez que el núcleo alcanza la temperatura deseada en las herramientas pequeñas.
- Un tiempo o una temperatura excesivos favorecen el engrosamiento del grano y una mayor fragilidad.
- Quench
- Utilice agua agitada a unos 20-30 °C.
- Enfriamiento directo desde el horno de austenización al tanque de enfriamiento.
- Mueva las piezas con un suave movimiento ascendente y descendente o circular para reducir la persistencia de la manta de vapor, evitando al mismo tiempo una agitación intensa.
- Retirar cuando la temperatura descienda por debajo de unos 100 °C y la pieza se sienta caliente al tacto.
Algunos talleres adoptan a veces el temple suave en aceite en herramientas W1 muy finas o complejas para reducir el riesgo de agrietamiento. Esta práctica puede reducir ligeramente la dureza y la profundidad de endurecimiento, por lo que la validación del proceso es esencial antes de la producción en serie.
Estrategias de templado
El revenido debe iniciarse tan pronto como las piezas alcancen el estado templado a mano después del enfriamiento rápido. Si se deja sin templar la pieza W1 totalmente templada, se corre el riesgo de que se agriete debido a las tensiones internas retenidas.
Normas generales:
- Temple único a 150-200 °C
- Se utiliza en herramientas de corte que requieren la máxima dureza del filo y un alto rendimiento frente al desgaste con cargas ligeras.
- La dureza retenida puede superar los 62 HRC.
- Templado a 200-300 °C
- Elección habitual en punzones y herramientas sometidos a un impacto algo mayor.
- Dureza en el rango 58-62 HRC con tenacidad mejorada.
- Templado a 350-400 °C
- Rara vez se utiliza en W1, ya que otras calidades suelen desempeñar mejor las funciones pesadas.
- La dureza desciende hasta aproximadamente mediados de los 50 HRC, con una mejora de la tenacidad en relación con las condiciones de mayor dureza.
Los tiempos de mantenimiento se sitúan normalmente en el intervalo de una hora como mínimo a temperatura, con una regla empírica de al menos una hora por cada 25 mm de espesor. Para secciones inferiores a 25 mm, una hora suele ser suficiente.
En los casos críticos, el doble revenido puede ayudar a aliviar aún más las tensiones residuales, especialmente después del rectificado.
¿Dónde se suele utilizar el acero para herramientas W1 en utillajes y componentes?
Perfil de aplicación
W1 ocupa un nicho en el que los usuarios necesitan:
- Bordes de corte muy afilados
- Capaz de tratar térmicamente con hornos básicos y depósitos de agua
- Coste de material por pieza relativamente bajo
- Resistencia razonable al desgaste en producción de volumen bajo a medio
Entre los usos industriales y de taller más comunes se incluyen:
- Herramientas manuales para trabajar la madera
- Cinceles
- Palas de avión
- Rascadores
- Herramientas manuales en metalurgia y mantenimiento
- Machos y terrajas para roscado manual de aceros dulces
- Escariadores, brochas de mano
- Garabatos, punzones, clavijas de deriva
- Utillaje sencillo para trabajo en frío
- Matrices de corte y conformado de bajo volumen
- Cuchillas de cizalla para metales blandos de calibre ligero
- Herramientas de plegado en las que la fricción y el desgaste abrasivo siguen siendo modestos
- Herramientas de medición y trazado
- Escuadras, reglas
- Calibradores que requieren buena estabilidad y pulido
Muchas de estas herramientas tienen secciones transversales relativamente pequeñas, lo que se adapta a los grados de endurecimiento por agua.
Sectores en los que W1 sigue dominando
Aunque los aceros para herramientas de alta aleación suelen sustituir al W1 en las matrices y punzones de producción en serie, el W1 mantiene su presencia en varios sectores:
- Herramientas manuales de carpintería y ebanistería
- Modelismo, fabricación de instrumentos y talleres de mecánica fina
- Operaciones de mantenimiento y reparación en las que sigue siendo habitual el tratamiento térmico in situ con sopletes u hornos sencillos.
- Entornos educativos que demuestran los principios básicos del tratamiento térmico
En estos entornos, la posibilidad de templar y revenir W1 con métodos sencillos, incluido el calentamiento local con soplete en herramientas pequeñas, puede resultar más atractiva que las exigencias de control ampliado de los grados de alta aleación.
Situaciones en las que W1 puede no ser ideal
Los ingenieros deben evitar W1 en varias circunstancias:
- Matrices de estampación de alta producción que manipulan materiales de chapa abrasivos
- Herramientas expuestas a fuertes golpes o impactos
- Piezas complejas con grandes cambios de sección o esquinas internas afiladas
- Componentes que requieren una gran estabilidad dimensional tras el tratamiento térmico
- Herramientas de trabajo en caliente o herramientas de corte de alta velocidad sometidas a temperaturas elevadas
En estos casos, el paso al temple en aceite (O1), al temple en aire (A2, A6) o a los aceros de alta aleación para trabajo en frío (D2, M2) aporta una mejor esperanza de vida, aunque aumenten el coste inicial y los requisitos de tratamiento térmico.
¿Cómo se compara W1 con O1, A2 y otros aceros para herramientas de trabajo en frío?
La comparación con calidades alternativas suele orientar las decisiones de selección de material. La tabla siguiente resume las características típicas.
Panorama comparativo
| Grado | Medio de endurecimiento | Contenido típico de aleación | Nivel de costes | Resistencia al desgaste | Dureza | Estabilidad dimensional | Usos típicos |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| W1 | Agua | Carbono liso con bajo contenido en Mn, Si | Más bajo | Moderado | Bajo a moderado | Modesto, propenso a la distorsión | Herramientas manuales, troqueles sencillos, calibradores |
| O1 | Aceite | Cr, Mn, W, V pequeño | Bajo a medio | Superior a W1 | Mejor que W1 | Mejor, aunque no igual, que el endurecimiento al aire | Matrices y punzones para trabajos en frío de uso general |
| A2 | Aire | Cr, Mo, Mn | Medio | Alta | Bien | Muy buena | Matrices de corte, punzones, cuchillas de cizalla |
| D2 | Aire | Alto Cr, Mo, V | Media a alta | Muy alta | Moderado | Bien | Utillaje de larga duración en servicio abrasivo |
| S7 | Aire o aceite | Cr, Mo, Si | Media a alta | Moderado | Muy alta resistencia al impacto | Bien | Herramientas resistentes a los golpes, cinceles, arietes |
| M2 | Aire | Alto Mo, W, V | Alta | Alta a temperatura elevada | Moderado | Bien | Herramientas de corte de alta velocidad |
Principales conclusiones:
- W1 gana en coste de material y simplicidad de tratamiento térmico.
- O1 ofrece mayor tenacidad y menor distorsión manteniendo un coste razonable, sustituyendo con frecuencia a W1 en matrices y punzones pequeños.
- A2 y D2 son las más adecuadas cuando el volumen de producción y las exigencias de desgaste justifican el coste y un procesamiento más complejo.
Consideraciones prácticas sobre la selección
Cuando un impreso especifica simplemente “acero para herramientas”, los ingenieros y compradores suelen tener libertad de elección. Los factores de decisión incluyen:
- Tamaño de la sección y complejidad de la geometría
- Vida útil requerida en ciclos o metros cortados
- Instalaciones de tratamiento térmico disponibles
- Requisitos de tolerancia tras el tratamiento térmico
- Limitaciones presupuestarias y costes de desguace
En muchos talleres, W1 sigue siendo el preferido:
- Las piezas son pequeñas y no están muy estresadas
- Durante el rectificado final pueden producirse ligeras deformaciones
- Las series de producción siguen siendo cortas
- Los herramentistas expertos valoran el “tacto” de W1 durante el amolado y el afilado
El personal técnico de MWalloys discute habitualmente con los clientes estas ventajas y desventajas, ayudándoles a ajustar la elección de la calidad a los objetivos de proceso, diseño y económicos.
¿Qué prácticas de mecanizado y rectificado funcionan mejor con W1?
Maquinabilidad en estado recocido
En estado de recocido esferoidal, el W1 se mecaniza de forma aproximadamente similar a un acero al carbono liso de alta calidad cercano al 0,90% de carbono. Características de mecanizado:
- El taladrado, torneado, fresado y roscado se realizan sin problemas con herramientas convencionales de acero rápido o metal duro.
- El comportamiento del chip se mantiene constante, sin inestabilidad extrema.
- Las velocidades de corte pueden superar las recomendadas en los aceros aleados para herramientas debido al menor contenido de aleación, aunque el cuidado sigue ayudando a evitar el endurecimiento por deformación en la superficie.
Recomendaciones típicas para una planificación aproximada:
- Velocidad de corte con herramientas de acero rápido: 18-25 m/min en torneado y refrentado.
- Velocidad de corte con herramientas de metal duro: 120-180 m/min dependiendo de la rigidez de la instalación.
- El uso de fluidos de corte adecuados mejora la vida útil de la herramienta y la integridad de la superficie.
En términos de adquisición, esta maquinabilidad relativamente fácil reduce el coste de fabricación antes del tratamiento térmico.
Mecanizado en estado templado
Una vez endurecido y templado por encima de aproximadamente 58 HRC, el W1 se vuelve difícil de mecanizar convencionalmente. Las opciones incluyen:
- Rectificado con muelas y refrigerantes adecuados
- Mecanizado por descarga eléctrica en determinadas geometrías
- Torneado en duro con herramientas avanzadas de cerámica o CBN en máquinas rígidas
El rectificado sigue siendo el método más fiable, sobre todo para las dimensiones finales de punzones, matrices y calibres.
Recomendaciones para el rectificado
Para evitar quemaduras por amolado y microfisuras en W1 duro:
- Seleccione la especificación de muela adecuada para acero para herramientas con alto contenido en carbono, a menudo óxido de aluminio blanco o rosa con estructura relativamente abierta.
- Utilice un caudal de refrigerante adecuado con una filtración apropiada para evitar la captación de abrasivos.
- Realice varias pasadas ligeras en lugar de una pasada fuerte de eliminación, especialmente cerca de esquinas afiladas o bandas finas.
- Deje que las piezas se igualen a temperatura ambiente entre las etapas de rectificado si se produce una eliminación significativa de material.
El revenido de alivio de tensiones posterior al rectificado ayuda a veces cuando las piezas muestran una elevada tensión residual y ligeros movimientos tras el mecanizado.
¿Cuál es la estabilidad de W1 durante el temple y revenido y cómo puede reducirse la distorsión?
Factores de distorsión y agrietamiento
Las calidades de temple al agua se enfrentan intrínsecamente a una mayor severidad de temple que los aceros de temple al aceite o al aire. La distorsión tiene varias causas:
- Gradientes térmicos durante el enfriamiento
- Deformación de austenita a martensita
- Espesor de sección no uniforme o geometría asimétrica
- Tensiones residuales del mecanizado o rectificado anterior
El riesgo de agrietamiento aumenta cuando:
- Las esquinas afiladas o los chaveteros profundos concentran las tensiones
- Las secciones transversales difieren drásticamente dentro de una misma pieza
- El mecanizado dejó tensiones superficiales de tracción elevadas, sobre todo en las secciones torneadas
Prácticas de diseño que ayudan a W1 a sobrevivir al tratamiento térmico
Mejorar las tasas de supervivencia y el control dimensional:
- Utilice radios generosos en las esquinas interiores siempre que sea posible.
- Mantener secciones transversales uniformes, o al menos evitar transiciones bruscas entre regiones delgadas y gruesas.
- Prever una sobremedida en las superficies críticas, esperando el rectificado final después del tratamiento térmico.
- Evite los agujeros ciegos profundos o las ranuras afiladas con radios de raíz pequeños.
- Desbarbar todos los bordes antes del temple, ya que las rebabas actúan como iniciadores de grietas.
Cuando un diseño no puede cambiar, el cambio de grado a O1 o A2 puede representar una mejor decisión de ingeniería.
Estrategias de proceso para controlar el movimiento
Los talleres pueden aplicar medidas de control de procesos para domar el comportamiento W1:
- Alivio de tensiones antes del mecanizado de acabado
- El calentamiento a unos 600-650 °C seguido de un enfriamiento lento ayuda a reducir las tensiones inducidas por el mecanizado.
- Precalentamiento y austenitización controlados
- Si se evita sobrepasar la temperatura y se mantiene sólo el tiempo suficiente para saturar las secciones, se evita el crecimiento de grano grueso que invita al agrietamiento.
- Enfriamiento direccional
- La inmersión de las piezas en el medio de temple con una orientación constante puede reducir la flexión o la torsión.
- Los platos, las cuchillas y los rectángulos finos se benefician de la inmersión de canto, no de plano.
- Enderezado durante el templado
- Las ligeras correcciones de curvado a veces tienen éxito si se llevan a cabo con prontitud mientras la pieza está todavía a temperatura de revenido y antes del enfriamiento final del revenido.
Sin embargo, existen límites. Si el riesgo de distorsión resulta inaceptable a pesar de estas estrategias, es necesario modificar el diseño o la calidad.
¿Qué deben comprobar los compradores cuando se abastecen de W1?
Especificaciones clave de los pedidos de compra
Para garantizar una calidad constante y una respuesta previsible del tratamiento térmico, los compradores deben definir:
- Designación del material
- AISI W1 o número de norma nacional equivalente.
- Estado del suministro
- Recocido, recocido esferoidal o templado y revenido hasta una dureza determinada.
- Tolerancias dimensionales y acabado
- Laminado en caliente, rectificado de precisión, estirado en frío, pelado, rectificado sin centro.
- Requisitos de las propiedades mecánicas
- Dureza máxima en estado recocido.
- Rango de dureza requerido en barra o placa templada si se suministra en ese estado.
- Pruebas y certificación
- Informes de pruebas de molienda con composición química y dureza.
- Cuando sea crítico, inspección ultrasónica u otros requisitos de END.
MWalloys suele suministrar W1 con total trazabilidad y puede ajustarse a las normas específicas del cliente o a las especificaciones corporativas cuando sea necesario.
Ejemplo de tabla de especificaciones de materiales
La siguiente tabla ilustra el nivel de detalle que suele aparecer en una descripción técnica de compra.
| Parámetro | Requisito típico |
|---|---|
| Calidad del acero | AISI W1, ASTM A681, nivel de calidad MWalloys |
| Forma del producto | Barra redonda, rectificada, 20 mm de diámetro |
| Condiciones de entrega | Recocido ≤ 207 HB |
| Composición química | Dentro de la gama W1 del proveedor, con C 0,85-0,95 por ciento, P y S ≤ 0,025 por ciento. |
| Longitud | 3 m al azar, o longitudes cortadas a petición |
| Rectitud | por ejemplo, 1,0 mm por cada 1000 mm de desviación máxima |
| Superficie | Libre de incrustaciones, costuras más profundas que el límite definido, grietas y solapamientos. |
| Certificación | Certificado de ensayo EN 10204 3.1 o equivalente |
Unas definiciones claras ayudan a evitar disputas y garantizan que el W1 de diferentes calores se comporte de forma coherente durante el procesamiento posterior.
¿Cómo suministra MWalloys acero para herramientas W1 a la industria?
Aunque este artículo se centra en los aspectos técnicos, la fiabilidad de la cadena de suministro influye directamente en el éxito del proyecto.
Gamas de productos disponibles en MWalloys
MWalloys suele mantener existencias de W1 en las siguientes formas:
| Formulario | Gama de tamaños (indicativa) | Condición típica | Usos comunes |
|---|---|---|---|
| Barra redonda / barra de perforación | 2 mm - 100 mm de diámetro | Recocido, rectificado de precisión o estirado en frío | Punzones, clavijas, ejes pequeños, herramientas manuales |
| Barra plana | 10 × 3 mm hasta 300 × 50 mm | Recocido, laminado en caliente o triturado | Matrices, cuchillas de cizalla, bandas de desgaste |
| Placa | 10 - 100 mm de grosor | Recocido, oxicorte a medida bajo pedido | Matrices grandes, placas, accesorios |
| Piezas cortadas a medida | Según el dibujo | Recocido | Prototipos, producción de pequeños lotes |
Los plazos de entrega varían en función del tamaño y el acabado. MWalloys puede ofrecer a menudo servicios de corte, mecanizado básico y preendurecimiento a petición de los clientes que carecen de equipos propios.
Servicios de valor añadido para los usuarios de W1
Para ayudar a ingenieros y compradores, MWalloys suele ofrecer:
- Orientación durante la selección del grado en función de las necesidades de la aplicación
- Recomendaciones sobre las ventanas de tratamiento térmico en función del tamaño de la sección
- Asesoramiento sobre calificaciones comparables cuando se requieran equivalentes internacionales o segundas fuentes.
- Asistencia en la interpretación de certificados de ensayo y correlación de valores con la experiencia en planta
Este enfoque de colaboración ayuda a los clientes a evitar los problemas típicos asociados a las herramientas de temple al agua con carbono simple, como el agrietamiento o la dureza inconsistente.
¿Cómo se comporta W1 en relación con la corrosión, el acabado superficial y la soldadura?
Comportamiento de la corrosión
W1 no contiene ninguna aleación deliberadamente resistente a la corrosión más allá de trazas de cromo en algunas variantes. Características:
- En ambientes húmedos, el W1 se oxida fácilmente si no se protege.
- Las superficies rectificadas finas y los bordes pulidos se corroen más rápidamente si se exponen a la humedad, las huellas dactilares y los líquidos de corte sin limpiar.
- El almacenamiento a largo plazo requiere aceites antioxidantes, embalajes con VCI o humedad controlada.
Para las herramientas sometidas a condiciones de humedad intermitente, los tratamientos superficiales como el óxido negro, los recubrimientos de fosfato o las capas finas de cromo duro pueden proporcionar una protección práctica, aunque el acero base sigue oxidándose si los recubrimientos se dañan.
Tratamientos superficiales y revestimientos
Varias opciones de acabado pueden mejorar el rendimiento:
- Nitruración o nitrocarburación
- Crea capas de compuestos duros y zonas de difusión que aumentan la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste.
- La temperatura de tratamiento se mantiene por debajo del intervalo de revenido utilizado anteriormente para evitar el reblandecimiento del material a granel.
- Cromado duro
- Mejora la resistencia al desgaste y a la corrosión en superficies seleccionadas.
- Requiere atención a la fragilización por hidrógeno; la cocción posterior a 180-200 °C ayuda a mitigar el riesgo.
- Revestimientos PVD
- Los recubrimientos de TiN, TiCN o similares en los filos de las herramientas de corte aumentan la vida útil.
- La superficie debe estar limpia y sin quemaduras de amolado ni microfisuras para obtener el máximo beneficio.
MWalloys a menudo puede coordinar estos tratamientos a través de instalaciones asociadas cuando los clientes solicitan soluciones llave en mano.
Consideraciones relativas a la soldabilidad
Los aceros para herramientas lisos con alto contenido en carbono como el W1 responden mal a la soldadura convencional debido a:
- Alta sensibilidad a las grietas en las zonas afectadas por el calor
- Variaciones significativas de la dureza cerca de las soldaduras
- Riesgo de distorsión y pérdida de control dimensional
Si la soldadura en W1 resulta inevitable, por ejemplo durante la reparación de matrices:
- El precalentamiento a una temperatura moderada reduce los gradientes térmicos y el agrietamiento
- Los consumibles de soldadura con bajo contenido en hidrógeno y la aportación controlada de calor se convierten en esenciales
- El alivio de tensiones posterior a la soldadura y el tratamiento de recalentamiento local mejoran la microestructura en las regiones soldadas
Sin embargo, los cambios de diseño o la sustitución selectiva de plaquitas suelen representar mejores soluciones a largo plazo que la soldadura de herramientas muy cargadas en W1.
¿Cómo influyen el coste y el ciclo de vida en la elección de la W1?
Comparación de costes de material y transformación
El atractivo de W1 empieza por su bajo contenido de aleación y su sencilla práctica de endurecimiento:
- El precio por kilogramo de la materia prima se sitúa en el extremo inferior de las opciones de acero para herramientas.
- El tratamiento térmico puede realizarse en hornos básicos y cubas de enfriamiento rápido con agua, lo que reduce el coste de los equipos.
- La duración de los ciclos es relativamente corta en comparación con los grados de alta aleación que requieren temperaturas más elevadas y hornos de atmósfera controlada.
Frente a eso, los ingenieros deben considerar:
- Riesgo de chatarra por agrietamiento durante el enfriamiento en piezas complejas.
- Se necesita material adicional y rectificado para corregir la distorsión.
- Menor vida útil de la herramienta cuando las cargas de desgaste e impacto son elevadas.
En muchas aplicaciones de bajo volumen, el coste total del ciclo de vida sigue favoreciendo a W1, sobre todo en herramientas manuales o plantillas de mantenimiento de uso intermitente.
Vida útil y mantenimiento de las herramientas
La vida útil de la herramienta en componentes basados en W1 depende en gran medida de las condiciones de funcionamiento:
- En trabajos ligeros de corte de materiales más blandos, las herramientas pueden funcionar adecuadamente durante intervalos prolongados.
- En ambientes abrasivos, los filos se embotan más rápidamente que los equivalentes en D2 o acero rápido.
- La frecuencia de reafilado aumenta en condiciones de servicio más duras, aunque la facilidad de afilado lo compensa en parte.
El personal de mantenimiento suele apreciar el W1 porque:
- Se afila rápidamente en muelas o piedras de afilar estándar.
- Si se afila con cuidado, se obtiene un filo cortante.
- Se comporta de forma predecible una vez que se ha establecido un régimen de tratamiento térmico adecuado en una planta concreta.
Al evaluar el coste total de propiedad, factores como el tiempo de inactividad, la mano de obra de afilado y las piezas de desecho deben unirse al precio del material en el cálculo.
Preguntas frecuentes sobre el acero para herramientas W1
Acero para herramientas W1: Endurecimiento al agua y rendimiento FAQ
1. ¿En qué se utiliza principalmente el acero para herramientas W1?
W1 se utiliza principalmente para herramientas manuales y aplicaciones sencillas de trabajo en frío como cinceles, punzones, cuchillas para madera, escariadores y machos de roscar manuales. Su combinación de bajo coste y alta dureza alcanzable lo hace ideal para herramientas en las que la tenacidad extrema no es el requisito principal.
2. ¿Se considera el W1 un acero que endurece al agua?
3. ¿Qué dureza puede alcanzar el acero para herramientas W1 tras el tratamiento térmico?
Tras un enfriamiento adecuado con agua, W1 puede alcanzar una dureza máxima de 64 a 67 HRC. Después del revenido para equilibrar la tenacidad, se suele utilizar en la 58 a 64 HRC dependiendo de si la herramienta necesita un filo muy afilado o una mayor resistencia a los impactos.
4. ¿Puede enfriarse W1 en aceite en lugar de en agua?
5. ¿En qué se diferencia el acero W1 del acero para herramientas O1?
6. ¿El acero para herramientas W1 es fácil de mecanizar?
7. ¿Se oxida fácilmente W1?
8. ¿Puede utilizarse W1 en utillaje para trabajo en caliente?
Pierde su dureza rápidamente cuando se expone a temperaturas superiores a 200 grados C. Para aplicaciones que implican mucho calor, como matrices de forja o extrusión en caliente, debe utilizar un acero especial para trabajos en caliente como H13.
9. ¿Cuál es la gama típica de revenido para W1?
La mayoría de las herramientas W1 se templan entre 150 grados C y 350 grados C. El revenido en el extremo inferior (150-200 grados C) preserva la alta dureza de los filos de corte, mientras que las temperaturas más altas (300+ grados C) mejoran la tenacidad de las herramientas sometidas a golpes.
