Acero Herramienta D2
El acero herramienta D2, designado UNS T30402 y DIN 1.2379, es un acero de trabajo en frío de alto carbono y alto cromo que pertenece al grupo D de la clasificación AISI. Se caracteriza por su elevada resistencia al desgaste, alta dureza tras temple y revenido, gran estabilidad dimensional y excelente tenacidad para aplicaciones en frío, siendo el más utilizado de los aceros del grupo D.
Designaciones equivalentes
Sección titulada «Designaciones equivalentes»Los materiales equivalentes al acero herramienta D2 según las principales normas internacionales son:
| Norma / País | Designación |
|---|---|
| DIN (Alemania) | 1.2379 |
| BS (Reino Unido) | BD 2 |
| ASTM (EE. UU.) | A681 D2 |
| UNS (EE. UU.) | T30402 |
| FED (EE. UU.) | QQ-T-570 D2 |
| SAE (EE. UU.) | J437 / J438 D2 |
Composición química
Sección titulada «Composición química»La composición química nominal del acero D2, expresada en porcentaje de masa, es la siguiente:
| Elemento | Contenido (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 1,40 – 1,60 |
| Manganeso (Mn) | 0,60 máx. |
| Silicio (Si) | 0,60 máx. |
| Cromo (Cr) | 11,00 – 13,00 |
| Molibdeno (Mo) | 0,70 – 1,20 |
| Vanadio (V) | 1,10 máx. |
| Cobalto (Co) | 1,00 máx. |
| Níquel (Ni) | 0,30 máx. |
| Cobre (Cu) | 0,25 máx. |
| Fósforo (P) | 0,03 máx. |
| Azufre (S) | 0,03 máx. |
Propiedades mecánicas por estado de tratamiento
Sección titulada «Propiedades mecánicas por estado de tratamiento»Las propiedades mecánicas del acero D2 dependen del ciclo de tratamiento térmico. En la tabla siguiente se presentan los valores típicos tras temple al aire desde 1010 °C (1850 °F) y revenido a 204 °C (400 °F), condición que proporciona una dureza Rockwell C de 62.
| Propiedad | Valor (métrico) | Valor (imperial) |
|---|---|---|
| Dureza Rockwell C | 62 HRC | 62 HRC |
| Dureza Vickers | 748 HV | 748 HV |
| Dureza Knoop (convertida) | 769 HK | 769 HK |
| Resistencia al impacto Izod sin entalla | 77,0 J | 56,8 ft·lb |
| Módulo de elasticidad | 190 – 210 GPa | 27 557 – 30 457 ksi |
| Coeficiente de Poisson | 0,27 – 0,30 | 0,27 – 0,30 |
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»El acero herramienta D2 presenta una densidad de 7,7 × 10³ kg/m³ (0,278 lb/in³) y un punto de fusión de 1421 °C (2590 °F). Estas propiedades, junto con su baja maquinabilidad en estado recocido, definen su comportamiento en servicio y durante la fabricación.
| Propiedad | Valor (métrico) | Valor (imperial) |
|---|---|---|
| Densidad | 7,7 × 10³ kg/m³ | 0,278 lb/in³ |
| Punto de fusión | 1421 °C | 2590 °F |
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»El coeficiente de expansión térmica lineal medio del acero D2 es de 10,4 × 10⁻⁶ /°C en el intervalo de 20 a 100 °C (5,78 × 10⁻⁶ /°F).
| Propiedad | Condiciones | Valor (métrico) | Valor (imperial) |
|---|---|---|---|
| Coeficiente de expansión térmica | 20 – 100 °C | 10,4 × 10⁻⁶ /°C | 5,78 × 10⁻⁶ /°F |
Tratamiento térmico y fabricación
Sección titulada «Tratamiento térmico y fabricación»El endurecimiento del acero D2 se consigue mediante temple al aire. Para obtener la máxima dureza y minimizar la distorsión se deben respetar los siguientes parámetros:
Forja La forja se realiza en el intervalo de 1065 °C a 954 °C (1950 °F a 1750 °F). No se debe forjar por debajo de 926 °C (1700 °F) para evitar fisuras.
Recocido El recocido se lleva a cabo calentando a 871 – 898 °C (1600 – 1650 °F) seguido de un enfriamiento lento en horno a razón máxima de 4,4 °C/h (40 °F/h).
Temple Se precalienta lentamente hasta 815 °C (1500 °F), luego se eleva la temperatura a 1010 °C (1850 °F) y se mantiene entre 20 y 45 minutos antes de enfriar al aire en calma (temple al aire).
Revenido El revenido se puede realizar a 204 °C (400 °F) para obtener una dureza Rockwell C de 61 – 62, o bien a 537 °C (1000 °F) para alcanzar aproximadamente 57 HRC, aprovechando el endurecimiento secundario.
Aplicaciones por industria
Sección titulada «Aplicaciones por industria»El acero D2 se emplea en componentes que requieren una resistencia excepcional al desgaste abrasivo y buena tenacidad en frío. Sus aplicaciones típicas, agrupadas por sector industrial, incluyen:
| Industria | Aplicaciones representativas |
|---|---|
| Automotriz | Punzones, matrices de estampación, troqueles de corte, rodillos de laminación en frío. |
| Aeroespacial | Calibres, utillajes de precisión, cuchillas de cizalla para chapas. |
| Matricería y moldes | Matrices de extrusión en frío, moldes de inyección de plásticos, insertos para moldes. |
| Cuchillería e instrumental | Cuchillas industriales, hojas de corte para papel y plástico, discos de corte. |
| Herramientas manuales | Matrices para acuñación, dados de roscar, machos de roscar. |
| Alimentación y packaging | Cuchillas de trituradoras, herramientas de corte de láminas finas. |
Comparativa con materiales similares
Sección titulada «Comparativa con materiales similares»En la siguiente tabla se compara el acero D2 con otros aceros de trabajo en frío de uso común, destacando las diferencias en medio de temple, dureza máxima típica y resistencia al desgaste.
| Acero | Medio de temple | Dureza máxima (HRC) | Resistencia al desgaste | Tenacidad |
|---|---|---|---|---|
| D2 | Aire / gas a presión | 62 | Muy alta (alta fracción de carburos de cromo) | Media |
| D3 | Aceite | 63 | Muy alta (similar a D2, pero más frágil) | Baja |
| A2 | Aire | 61 | Alta (carburos de cromo y molibdeno) | Media‑alta |
| O1 | Aceite | 62 | Media‑alta (tungsteno y cromo) | Media |
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la diferencia principal entre D2 y D3?
Sección titulada «¿Cuál es la diferencia principal entre D2 y D3?»El acero D2 contiene molibdeno y se endurece al aire, mientras que el D3 carece de molibdeno y requiere temple en aceite, lo que lo hace más propenso a deformaciones y fragilidad.
¿Se puede templar el D2 en aceite en lugar de aire?
Sección titulada «¿Se puede templar el D2 en aceite en lugar de aire?»No se recomienda. El D2 ha sido diseñado para temple al aire; el uso de aceite puede incrementar el riesgo de agrietamiento y distorsión sin mejorar significativamente la dureza.
¿Qué dureza alcanza el D2 después del revenido a 200 °C?
Sección titulada «¿Qué dureza alcanza el D2 después del revenido a 200 °C?»Tras revenido a 204 °C (400 °F) se obtiene una dureza Rockwell C de 61 a 62 HRC, condición óptima para aplicaciones de máximo desgaste.
¿Es posible soldar el acero D2?
Sección titulada «¿Es posible soldar el acero D2?»La soldadura del D2 es delicada debido a su alto contenido de carbono y cromo. Se debe precalentar a 300‑400 °C y emplear electrodos de bajo hidrógeno, además de un tratamiento postsoldadura para evitar fisuras.
¿El D2 es apto para trabajo en caliente?
Sección titulada «¿El D2 es apto para trabajo en caliente?»No está diseñado para trabajo en caliente. A temperaturas superiores a 200 °C (390 °F) su dureza comienza a decrecer rápidamente, por lo que para aplicaciones en caliente se recomiendan aceros del grupo H.
¿Cómo se compara con el acero A2?
Sección titulada «¿Cómo se compara con el acero A2?»El D2 ofrece una resistencia al desgaste netamente superior gracias a su mayor contenido de cromo y carbono, pero el A2 presenta mejor tenacidad y maquinabilidad, siendo preferido cuando los impactos son frecuentes.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6214
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/engineering-materials-properties-d_1225.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/equivalent_steel_iron_eu.php?zname_id=638