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

Introducción

Al diseñar matrices y utillaje que deben soportar ciclos térmicos, desgaste mecánico y altas tensiones de contacto, los ingenieros, responsables de compras y planificadores de producción a menudo se enfrentan a la elección entre aceros para herramientas de trabajo en caliente estrechamente relacionados. Dos grados de designación alemana comúnmente comparados son el 1.2344 y el 1.2343. El dilema de la selección suele centrarse en la templabilidad y la resistencia en caliente frente a la tenacidad al impacto y el coste; es decir, cuándo priorizar la resistencia a la fatiga térmica y la deformación (que a menudo requiere un mayor contenido de aleación y templabilidad) y cuándo priorizar la resistencia al impacto y la facilidad de fabricación.

La principal diferencia práctica radica en que el acero 1.2344 generalmente corresponde al acero para herramientas de trabajo en caliente tipo H13 (con un contenido ligeramente superior de carbono, molibdeno y vanadio) y se especifica cuando se requiere una templabilidad y resistencia en caliente elevadas, mientras que el acero 1.2343 corresponde a una composición tipo H11 (con un contenido de aleación ligeramente inferior) y se elige cuando se priorizan una mayor tenacidad, una maquinabilidad más sencilla y un menor coste. Debido a que su familia metalúrgica básica y sus aplicaciones se solapan, los diseñadores los comparan para trabajos de fundición a presión, forja, extrusión y estampado en caliente.

1. Normas y designaciones

• EN/DIN: 1.2344 (X40CrMoV5-1, comúnmente equivalente a H13); 1.2343 (X37CrMoV5-1, comúnmente equivalente a H11).
• ASTM/ASME: A menudo se hace referencia a ellos mediante los equivalentes de acero para herramientas AISI/UNS (familia H11/H13); los números ASTM directos uno a uno no reemplazan los identificadores EN.
• JIS/GB: Existen equivalentes locales en los catálogos JIS/GB, pero la nomenclatura difiere; consulte las tablas de referencias cruzadas para encontrar coincidencias exactas.
• Clasificación: Ambos son aceros para herramientas de trabajo en caliente (familia de aceros para herramientas), no aceros inoxidables ni aceros HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: rangos de composición típicos (en % peso, según especificaciones tipo EN y práctica industrial común). Los valores mostrados son rangos típicos; consulte los certificados de materiales para conocer la composición química exacta de cada lote.

Elemento	1.2344 (tipo H13) típico	1.2343 (tipo H11) típico
do	0,32 – 0,45	0,32 – 0,40
Minnesota	0,30 – 0,80	0,30 – 0,60
Si	0,80 – 1,20	0,80 – 1,20
PAG	≤ 0,03	≤ 0,03
S	≤ 0,03	≤ 0,03
Cr	4,8 – 5,5	4,8 – 5,5
Ni	≤ 0,30	≤ 0,30
Mes	1.10 – 1.75	0,80 – 1,20
V	0,80 – 1,20	0,30 – 0,60
Nb/Ti/B/N	≤ traza (normalmente nula)	≤ traza (normalmente nula)
norte	típicamente muy bajo	típicamente muy bajo

Cómo afecta la aleación al comportamiento: - El carbono establece la templabilidad y el potencial de dureza base; un mayor contenido de carbono favorece una mayor dureza de revenido, pero puede reducir la tenacidad cuando se combina con una alta templabilidad. - El cromo contribuye a la templabilidad, la resistencia al calor y la resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas. - El molibdeno aumenta la resistencia a altas temperaturas, la templabilidad y la resistencia al ablandamiento durante el servicio. - El vanadio forma carburos muy duros que mejoran la resistencia al desgaste y el endurecimiento secundario; un mayor contenido de V (como en 1.2344) mejora la resistencia al desgaste en caliente. - El silicio y el manganeso son desoxidantes e influyen en la tenacidad y la resistencia.

Estrategia general: el Mo y V ligeramente más altos del 1.2344 proporcionan una mayor resistencia al calor y al desgaste (mejor para ciclos térmicos agresivos), mientras que la aleación ligeramente menor del 1.2343 favorece la tenacidad y la maquinabilidad.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura típica (ambos grados): matriz de martensita templada con una dispersión de carburos de aleación (principalmente carburos de tipo M7C3/M23C6 ricos en cromo y carburos de tipo MC ricos en vanadio).

• 1.2344: Debido a su mayor contenido de Mo y V, la microestructura presentará una mayor fracción volumétrica de carburos de vanadio finos y un endurecimiento secundario más intenso durante el revenido. Esto favorece la retención de la dureza a altas temperaturas y mejora la resistencia al ablandamiento durante su vida útil.
• 1.2343: Exhibe martensita templada similar pero con menos carburos de vanadio; la distribución de carburos tiende a ser más gruesa, lo que puede mejorar la tenacidad a la muesca.

Respuesta al tratamiento térmico: - Ruta típica: normalizar/recocer para refinar el tamaño del grano de austenita previo → austenizar (generalmente cerca de 1000–1050 °C para la familia H11/H13; la temperatura exacta depende del tamaño de la sección y la composición química) → enfriar (aire/aceite dependiendo de la sección y la velocidad de enfriamiento requerida) → revenido en varias etapas para estabilizar el endurecimiento secundario. La aleación 1.2344 presenta una alta respuesta al endurecimiento secundario durante el revenido debido a su contenido de molibdeno y vanadio; un revenido cuidadoso produce una dureza en caliente duradera. Sin embargo, debido a su mayor templabilidad, es más propensa a desarrollar microestructuras duras en secciones gruesas, a menos que se empleen un precalentamiento adecuado y un enfriamiento controlado. - En general, será más fácil evitar el agrietamiento por temple y lograr un buen equilibrio de endurecimiento en secciones de tamaño moderado.

4. Propiedades mecánicas

Tabla — descripción comparativa (típica, dependiente del tratamiento térmico).

Propiedad	1.2344 (tipo H13)	1.2343 (tipo H11)
Resistencia a la tracción	Alto (depende del temple/dureza)	Moderado–Alto
Resistencia a la fluencia	Alto	Moderado–Alto
Alargamiento	Moderado (menor a mayor dureza)	Ligeramente más alto (más dúctil)
Resistencia al impacto	Bien, pero inferior a 1,2343 con una dureza equivalente.	Mayor tenacidad con dureza equivalente
Dureza (típica tras temple y revenido)	44–52 HRC (dependiente del servicio)	42–50 HRC (dependiente del servicio)

Interpretación: Después de ciclos de temple y revenido similares, el 1.2344 generalmente alcanza una templabilidad y resistencia a altas temperaturas comparables o ligeramente superiores a las del 1.2343 debido al aumento de Mo y V; sin embargo, el 1.2343 puede ser ligeramente más resistente y tolerante a los choques térmicos/mecánicos, especialmente en aplicaciones con muescas agudas o impactos fuertes.

5. Soldabilidad

La soldabilidad debe tratarse con precaución para ambos grados porque el contenido de aleación y el nivel de carbono promueven zonas afectadas por el calor (ZAC) duras y quebradizas si no se controlan los procedimientos de soldadura.

Índices útiles: - Equivalente de carbono (IIW):
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - PCM (Estimación de precalentamiento de soldadura):
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretación (cualitativa): - Tanto el 1.2344 como el 1.2343 tienen $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ de moderados a altos en relación con los aceros dulces; los valores calculados a menudo indican la necesidad de precalentamiento, temperaturas entre pasadas controladas y tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para evitar el agrietamiento. - 1.2344 generalmente resulta en un CE/Pcm ligeramente más alto debido a un Mo/V más alto, lo que reduce marginalmente la soldabilidad en comparación con 1.2343. - Recomendaciones: utilizar procedimientos con bajo contenido de hidrógeno, precalentar y mantener las temperaturas entre pasadas para reducir la dureza de la ZAT y realizar tratamiento térmico posterior a la soldadura o revenido de las soldaduras para restaurar la tenacidad.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el acero 1.2344 ni el 1.2343 son inoxidables; su resistencia a la corrosión es moderada debido a su contenido de cromo (aproximadamente un 5%). Para la mayoría de las herramientas de trabajo en caliente, la oxidación superficial y la formación de incrustaciones a altas temperaturas son motivo de preocupación.
• Protección típica: atmósferas controladas (durante el tratamiento térmico y el servicio, cuando sea posible), revestimiento duro superficial para áreas de desgaste localizadas, recubrimientos (PVD/CVD para resistencia al desgaste), chapado (níquel, cuando corresponda), pintura o recubrimientos supresores de óxido para almacenamiento y mantenimiento regular.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es apropiado para estos aceros para herramientas que no son inoxidables. Para las aleaciones inoxidables, el PREN es:
  $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ — este índice no se aplica a los aceros para herramientas 1.2344/1.2343.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Mecanizado: Ambos grados se mecanizan mejor en estado recocido. El grado 1.2344, con mayor contenido de vanadio, suele presentar una maquinabilidad ligeramente inferior debido a que los carburos de vanadio duros aceleran el desgaste de la herramienta; se recomienda el uso de herramientas de carburo y configuraciones rígidas.
• Rectificado y acabado: Ambos se pueden rectificar eficazmente; el 1.2344 puede requerir un acondicionamiento más frecuente debido a los carburos duros.
• Conformado/doblado: Se trata de aceros para herramientas; el conformado en frío de material endurecido es limitado. Siempre que se requiera conformado, realice las operaciones en estado recocido y planifique un tratamiento térmico posterior al conformado.
• Electroerosión y tratamientos superficiales: La electroerosión se utiliza comúnmente para formas complejas; puede ser necesario un tratamiento térmico posterior a la electroerosión o un rectificado de la superficie para eliminar la capa refundida y restaurar las propiedades deseadas.

8. Aplicaciones típicas

Tabla — aplicaciones representativas y justificación de la selección.

1.2344 (tipo H13) utiliza	1.2343 (tipo H11) utiliza
Matrices de trabajo en caliente para fundición a presión (aluminio, zinc)	Matrices de forja en caliente donde la tenacidad es clave
Herramientas de extrusión en caliente	Troqueles de estampado en caliente con especial énfasis en la resistencia a los golpes
Cuchillas de forja y corte en caliente	Componentes donde se priorizan el mecanizado y el coste
Herramientas expuestas a intensos ciclos térmicos y desgaste por calor	Troqueles y herramientas en ciclos térmicos menos severos

Justificación de la selección: - Elija 1.2344 cuando la resistencia al calor elevada, la resistencia al ablandamiento a alta temperatura de servicio y la resistencia al desgaste bajo ciclos térmicos sean críticas. - Elija 1.2343 cuando una mayor tenacidad, facilidad de mecanizado y menor costo de aleación sean beneficiosos para la aplicación.

9. Costo y disponibilidad

• Ambos grados son aceros para herramientas europeos estándar y están disponibles fácilmente en barras, bloques, placas y piezas forjadas en bruto de los principales proveedores.
• Coste relativo: El acero 1.2344 suele tener un precio ligeramente superior al del 1.2343 debido a su mayor contenido de Mo/V y al coste de producción asociado. La disponibilidad en cuanto a formato suele ser buena para ambos, pero los tamaños personalizados y la limpieza superior (tratamiento al vacío, ESR) aumentarán el plazo de entrega y el precio.
• Consejo de compras: solicite certificados de fábrica sobre la composición química y la dureza, y especifique el tratamiento térmico o las condiciones de entrega requeridas (recocido, normalizado, templado y revenido) para alinear las ofertas de los proveedores con las necesidades de la aplicación.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen — atributos relativos (Alto / Medio / Bajo).

Atributo	1.2344 (tipo H13)	1.2343 (tipo H11)
soldabilidad	Medio (requiere precalentamiento/PWHT)	Ligeramente mejor (pero aún requiere cuidados)
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Mayor resistencia al calor y al desgaste; tenacidad moderada.	Mejor tenacidad a la entalla y ductilidad con una dureza similar.
Costo	Medio-alto	Medio

Concluya con recomendaciones prácticas: Elija 1.2344 (tipo H13) si: sus herramientas están expuestas a ciclos térmicos severos, temperaturas de servicio elevadas o desgaste abrasivo en caliente, y necesita mayor templabilidad y retención de dureza en caliente. Ejemplos típicos: matrices de fundición a presión, herramientas de extrusión, matrices de forja para altas temperaturas. - Elija 1.2343 (tipo H11) si: sus necesidades principales son una mayor resistencia al impacto, un mecanizado/procesamiento más sencillo y una alternativa de menor costo para herramientas de trabajo en caliente utilizadas en condiciones térmicas menos severas o donde la geometría del componente presenta una alta sensibilidad a las muescas.

Nota final: Ambos grados son aceros para herramientas de trabajo en caliente de eficacia probada. La mejor elección depende de la combinación del tamaño de la sección, la temperatura de servicio prevista, el tipo de carga (estática o cíclica, abrasiva o de impacto) y el método de fabricación (forjado, mecanizado o manufactura aditiva). En los documentos de adquisición, especifique los rangos de tratamiento térmico necesarios, los procedimientos de precalentamiento/soldadura y los valores de tenacidad/dureza deseados para garantizar que el material y el proceso ofrezcan el rendimiento previsto en servicio.