1.2343 frente a 1.2344 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Al especificar matrices y utillaje, los ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción suelen enfrentarse a la elección entre dos aceros alemanes para herramientas de trabajo en caliente estrechamente relacionados: el 1.2343 y el 1.2344. La decisión generalmente implica un equilibrio entre la resistencia en caliente y la resistencia al desgaste, frente a la tenacidad, la soldabilidad y el coste. Entre los contextos típicos de decisión se incluye la selección de un acero para matrices de conformado a alta temperatura (donde la dureza en caliente y la resistencia al revenido son importantes) o para utillaje expuesto a choque térmico (donde la tenacidad y la resistencia al agrietamiento son cruciales).

La principal diferencia práctica radica en que el acero 1.2344 está formulado para ofrecer una templabilidad, resistencia en caliente y resistencia al desgaste ligeramente superiores, mientras que el 1.2343 sacrifica un poco de esa dureza máxima en caliente a cambio de una mayor tenacidad y unas características de tratamiento térmico y reparación ligeramente más favorables. Dado que ambos son grados para trabajo en caliente con designación alemana, a menudo se comparan directamente para aplicaciones de fundición a presión, forja, extrusión y otras aplicaciones de trabajo en caliente.

1. Normas y designaciones

• EN (Europeo): 1.2343 y 1.2344 (designaciones numéricas EN de uso común para aceros para herramientas de trabajo en caliente)
• Nombres comerciales/AISI comunes: Estos aceros corresponden a la familia de aceros para herramientas de trabajo en caliente de la serie H; el 1.2344 se cita ampliamente como el equivalente al H13 en muchos catálogos internacionales; el 1.2343 corresponde a un grado de trabajo en caliente estrechamente relacionado (a menudo comparado con el H11 en las discusiones).
• Otras normas: JIS, GB y ASTM proporcionan sus propios equivalentes o casi equivalentes; las formas de los productos (barras, placas, forjados, bloques preendurecidos) siguen las especificaciones del proveedor.
• Clasificación: Ambos son aceros para herramientas de trabajo en caliente (aceros para herramientas de aleación endurecibles al aire/endurecibles), no aceros inoxidables, no HSLA, y se utilizan donde se requiere resistencia a altas temperaturas y resistencia al revenido.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla muestra los rangos de composición típicos citados por las normas de materiales y los principales proveedores. La composición química real varía según el lote de fabricación y las especificaciones; considérenlos rangos representativos utilizados para seleccionar la estrategia de aleación, no valores mínimos ni máximos absolutos garantizados.

Elemento	1,2343 (peso típico %)	1,2344 (peso típico %)
do	0,32 – 0,40	0,32 – 0,45
Minnesota	0,30 – 0,60	0,30 – 0,60
Si	0,80 – 1,20	0,80 – 1,20
PAG	≤ 0,03	≤ 0,03
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	4.00 – 5.00	4,75 – 5,50
Ni	≤ 0,30	≤ 0,30
Mes	0,80 – 1,25	1.10 – 1.75
V	0,70 – 1,00	0,80 – 1,20
Nótese bien	rastro	rastro
Ti	rastro	rastro
B	rastro	rastro
norte	rastro	rastro

Cómo afecta la estrategia de aleación a las propiedades: - Carbono: determina el potencial de dureza de la martensita y contribuye a la resistencia al desgaste; un mayor contenido de carbono aumenta la dureza pero reduce la soldabilidad y la tenacidad. - Cromo: mejora la templabilidad, la dureza en caliente y la resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas. - Molibdeno y vanadio: forman carburos estables que aumentan el endurecimiento secundario, la resistencia al revenido y la resistencia al desgaste a temperaturas de trabajo en caliente; también mejoran la templabilidad. - Silicio y manganeso: desoxidación y ajustes de resistencia; comportamiento ante el templado por impacto. - Microaleación menor (Nb, Ti, B): cuando está presente en cantidades traza puede refinar el grano, influir en la templabilidad o ayudar a la tenacidad; a menudo no está presente en cantidades significativas para estos aceros clásicos para trabajo en caliente.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura y respuesta típicas: Ambos grados son aceros para herramientas martensíticos con carburos de aleación dispersos (carburos ricos en Cr, Mo y V). En estado de temple, presentan una matriz martensítica revenida con una red de carburos. La aleación 1.2344, con su contenido generalmente mayor de Cr y Mo (y a veces ligeramente mayor de C), presenta mayor templabilidad y una mayor proporción de carburos de aleación capaces de proporcionar un endurecimiento secundario más intenso durante el revenido. Esto se traduce en una dureza en caliente superior y una mayor resistencia al ablandamiento a altas temperaturas. - 1.2343 tiende a una matriz martensítica templada ligeramente más resistente con menos carburos de aleación duros en comparación con 1.2344, lo que puede traducirse en una mayor resistencia a la iniciación de grietas bajo fatiga térmica.

Rutas y efectos del tratamiento térmico: - Normalización: ambos aceros se normalizan comúnmente para refinar el grano y homogeneizarlo antes del endurecimiento; esto reduce la segregación y mejora la tenacidad. - Temple: El temple al aire o en aceite desde la temperatura de austenización es habitual; el mayor contenido de aleación 1.2344 favorece el endurecimiento al aire con buena templabilidad. El medio de temple y la velocidad de enfriamiento influyen en la austenita retenida y la distorsión. - Revenido: se emplean múltiples ciclos de revenido para lograr una martensita revenida estable y un endurecimiento secundario. La aleación 1.2344 se beneficia más de los picos de endurecimiento secundario debido a los carburos de Mo y V, lo que le confiere una resistencia superior al revenido a temperaturas más elevadas. - Procesamiento termomecánico: el forjado o el laminado controlado seguido de un tratamiento térmico apropiado puede mejorar la tenacidad mediante el refinamiento del grano para ambos grados.

4. Propiedades mecánicas

La siguiente tabla muestra los rangos de propiedades típicos para condiciones de temple y revenido (los valores reales dependen en gran medida del tratamiento térmico específico y la temperatura de revenido). Úselos como guía de diseño, no como datos garantizados del proveedor.

Propiedad	1.2343 (típico)	1.2344 (típico)
Resistencia a la tracción (MPa)	900 – 1.200	1.000 – 1.300
Límite elástico (MPa)	700 – 950	800 – 1.050
Alargamiento (%)	8 – 14	7 – 12
Resistencia al impacto (J, Charpy)	relativamente más alto	de moderado a alto
Dureza (HRC, templada y revenida)	42 – 52	44 – 54

Interpretación: - El acero 1.2344 suele alcanzar mayor resistencia a la tracción y al límite elástico, así como una dureza máxima, después de un tratamiento térmico adecuado, debido a su mayor contenido de aleación y a una mayor concentración de carburos. - El 1.2343 suele ofrecer una ductilidad y una resistencia al impacto ligeramente mejores a niveles de dureza equivalentes, lo que lo hace ligeramente menos propenso a la fractura frágil bajo carga térmica cíclica o choque. - Los diseñadores eligen 1.2344 para aplicaciones que requieren mayor dureza en caliente y resistencia al desgaste; eligen 1.2343 cuando la tenacidad y la resistencia a la propagación de grietas son la prioridad.

5. Soldabilidad

La soldabilidad depende del equivalente de carbono y la microaleación. Para una evaluación cualitativa, los ingenieros utilizan índices como el equivalente de carbono IIW y el Pcm. Fórmulas representativas:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación cualitativa: Tanto el acero 1.2343 como el 1.2344 presentan un contenido moderado de carbono y una aleación significativa, lo que resulta en equivalentes de carbono de moderados a elevados. Esto exige un precalentamiento controlado, un control preciso de la temperatura entre pasadas y un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para evitar el agrietamiento inducido por hidrógeno y para revenir las zonas endurecidas. La aleación 1.2344 generalmente presenta valores CE/PCM ligeramente superiores debido a su mayor contenido de Cr/Mo/V; por lo tanto, su soldadura y reparación son un poco más difíciles que las de la aleación 1.2343. El precalentamiento y el enfriamiento lento son especialmente importantes para la aleación 1.2344 a fin de evitar fisuras. - Práctica recomendada: utilizar consumibles de bajo hidrógeno, precalentar adecuadamente (dependiendo del proveedor y del procedimiento de soldadura) y realizar un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para restaurar el temple y aliviar las tensiones residuales.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el acero 1.2343 ni el 1.2344 son aceros inoxidables; carecen del contenido de cromo (>10,5–11 %) necesario para resistir la corrosión en servicio. Por lo tanto, se requieren estrategias de protección contra la corrosión en entornos donde la oxidación o el ataque químico sean relevantes.
• Protecciones típicas: recubrimientos (galvanoplastia, cromado duro cuando sea compatible con la temperatura), sistemas de pintura, aceite/grasa o barreras físicas; para el control de la oxidación a altas temperaturas, se pueden considerar tratamientos superficiales como la nitruración (cuando corresponda) o recubrimientos de barrera térmica.
• El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Picadura) no es aplicable a estos aceros para trabajo en caliente con bajo contenido de cromo porque no son grados inoxidables; por lo tanto, la fórmula PREN no es relevante:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

Utilice dichos índices únicamente para aleaciones inoxidables austeníticas.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: Ambos grados se mecanizan de forma similar en estado recocido; la maquinabilidad disminuye significativamente tras el endurecimiento. El grado 1.2344, con una aleación y un potencial de dureza ligeramente superiores, puede ser más abrasivo para las herramientas y podría requerir herramientas de carburo o insertos recubiertos.
• Conformabilidad y doblado: Estos aceros no son aptos para el conformado de chapa; para cualquier proceso de conformado en frío, el acero debe suministrarse en estado blando/recocido adecuado. Tras el endurecimiento, el conformado no es viable.
• Acabado superficial: Ambos tipos admiten operaciones de rectificado, electroerosión y acabado convencional. La electroerosión es habitual para cavidades complejas; es fundamental prestar atención a las grietas y al aporte térmico localizado.
• Reparación: El acero 1.2343 suele ser más fácil de rectificar y soldar que el 1.2344; sin embargo, ambos requieren precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) al soldar.

8. Aplicaciones típicas

Tipo de aplicación	1.2343 (usos típicos)	1.2344 (usos típicos)
matrices de forja en caliente	Matrices de forja en caliente de baja a media resistencia donde se valora una mayor tenacidad.	Matrices de forja de alta resistencia que requieren mayor dureza en caliente y resistencia al desgaste.
Herramientas de fundición a presión	Insertos sometidos a ciclos térmicos, pero donde la resistencia a la fisuración es importante.	Pasadores centrales, insertos de troquel con alto desgaste térmico y abrasivo
Herramientas de extrusión	Herramientas para extrusión donde se requiere resistencia y tenacidad moderadas en caliente	Matrices de extrusión que operan a temperaturas/presiones más elevadas
Herramientas para trabajo en caliente (general)	Herramientas de prensado y troqueles de recorte expuestos a impactos	Émbolos de alta temperatura, pasadores eyectores, matrices que requieren resistencia al temple
Herramientas reparables	Preferible en aplicaciones donde la soldabilidad y las reparaciones en campo son frecuentes.	Se utiliza donde el rendimiento ante el desgaste justifica procedimientos de reparación más cuidadosos.

Justificación de la selección: - Elija 1.2344 para temperaturas de servicio más altas, aplicaciones con desgaste abrasivo severo o cuando sea fundamental mantener la dureza a temperaturas de revenido elevadas. - Elija 1.2343 cuando la fatiga térmica, la resistencia a las grietas y la facilidad de reparación sean prioridades más altas.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El acero 1.2344 (tipo H13) es uno de los aceros para herramientas de trabajo en caliente más comunes a nivel mundial; debido a la demanda y al proceso de fabricación, suele estar disponible a un precio similar o ligeramente superior al del 1.2343. Un mayor contenido de aleación en el 1.2344 puede incrementar ligeramente el coste del material.
• Disponibilidad: El acero 1.2344 tiene una excelente disponibilidad en diversos formatos (barras redondas, placas, bloques preendurecidos, forjados). El acero 1.2343 también está ampliamente disponible, aunque a veces es más común en aplicaciones específicas o en cadenas de suministro regionales.
• Formatos del producto: Ambos se venden en estado recocido y preendurecido; los plazos de entrega dependen del tamaño, el acabado y el inventario del proveedor.

10. Resumen y recomendación

Criterio	1.2343	1.2344
Soldabilidad (cualitativa)	Mejor (reparaciones más fáciles)	Un poco más desafiante
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Más resistente, ligeramente más dúctil	Mayor resistencia y dureza en caliente
Coste (típico)	Competitivo	Comparable a ligeramente superior
Disponibilidad	Bien	Excelente, con amplio stock.

Elige 1.2343 si: - Sus herramientas están expuestas a ciclos térmicos frecuentes o a impactos, por lo que la resistencia a las grietas y la facilidad de reparación en campo son prioritarias. - Se necesita una combinación equilibrada de resistencia y capacidad para trabajos en caliente con requisitos de soldadura/reparación relativamente más sencillos. - Una dureza máxima en caliente ligeramente inferior es aceptable a cambio de una mayor resistencia a la fractura.

Elige 1.2344 si: - La aplicación exige mayor templabilidad, dureza en caliente sostenida y resistencia al desgaste superior a temperaturas de revenido elevadas. - Estás diseñando para soportar altas tensiones térmicas y abrasivas (matrices de forja pesadas, núcleos de fundición a presión exigentes, extrusión a alta temperatura). - Se pueden adoptar procedimientos de soldadura más estrictos, precalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para reparaciones y ensamblaje.

Nota final: Tanto el 1.2343 como el 1.2344 son aceros para herramientas de trabajo en caliente de eficacia probada; la selección debe confirmarse con las hojas de datos del proveedor, los programas de tratamiento térmico específicos y las pruebas de prototipos en condiciones de servicio representativas para validar la dureza, la tenacidad y la vida útil para la aplicación prevista.