ASP23 vs M2 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Al especificar herramientas y componentes de desgaste, los ingenieros y profesionales de compras a menudo deben elegir entre aceros rápidos convencionales, forjados o fundidos, y sus variantes de pulvimetalurgia (PM). La decisión depende de factores como el costo de la materia prima frente a la vida útil, la facilidad de fabricación frente al rendimiento requerido y la resistencia a la fractura frente a la retención de dureza a temperatura ambiente. Algunos ejemplos típicos son la selección de herramientas de corte, matrices de conformado en frío e insertos resistentes al desgaste, donde la vida útil, la reparabilidad y el costo de fabricación son cruciales.

En términos generales, la principal diferencia radica en que un grado es un acero rápido procesado mediante pulvimetalurgia, diseñado para una distribución de carburos más limpia y uniforme, y una mayor tenacidad, mientras que el otro es el acero rápido convencional forjado/fundido, ampliamente utilizado como referencia. Dado que ambos buscan una alta dureza y resistencia al calor, suelen compararse para aplicaciones de herramientas y desgaste, donde pequeñas diferencias microestructurales generan grandes impactos en la vida útil del acero.

1. Normas y designaciones

• M2
• Normas: AISI/SAE M2; designación EN comúnmente HSS M2 (EN ISO 4957), JIS SKH51 (equivalente aproximado), equivalentes de la serie GB T 12902.

• Clasificación: Acero para herramientas de alta velocidad (HSS tradicional, forjado/fundido).

• ASP23

• Normas: ASP es una designación comercial utilizada por fabricantes de aceros en polvo (p. ej., Hitachi, Sumitomo, etc.). ASP23 es una familia de aceros rápidos para pulvimetalurgia; puede aparecer en las fichas técnicas de los proveedores en lugar de en las normas internacionales por su nombre químico.
• Clasificación: Acero rápido de pulvimetalurgia (PM-HSS), es decir, una variante PM dentro de la familia de aceros rápidos/para herramientas.

Nota: Ambos son aceros para herramientas/aceros rápidos; ninguno es inoxidable ni HSLA. El ASP23 es una versión pulvimetalúrgica de un acero rápido con una composición química comparable a la del M2, pero producido con un mayor control de limpieza y microestructura.

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: (para ASP23 la composición química es nominalmente similar a la de M2; los fabricantes controlan las impurezas y pueden añadir microaleaciones—véanse las notas)

Elemento	M2 (rangos estándar típicos)	ASP23 (PM HSS — descripción nominal)
do	0,85–1,05%	Contenido nominal de carbono similar (≈0,8–1,0%); control de PM del C y del carbono disuelto
Minnesota	0,15–0,40%	Similar; se mantuvo bajo para controlar la segregación.
Si	0,15–0,45%	Similar; controlado para desoxidación y resistencia
PAG	≤0,03%	Límites más estrictos (menor presión) para reducir la fragilización
S	≤0,03%	Reducción significativa de S en el grado PM para mejorar la tenacidad
Cr	3,75–4,5%	Nivel de Cr similar para la resistencia/dureza de la matriz
Ni	≤0,25%	Generalmente insignificantes; impurezas controladas
Mes	4,5–5,5%	Mo similar para la templabilidad secundaria
V	1,75–2,2%	V similar; el procesamiento PM refina los carburos ricos en V
Nótese bien	- / rastro	Puede incluir adiciones de trazas de Nb/Ti (ppm a porcentajes pequeños) para estabilizar los carburos en el procesamiento de pulvimetalurgia.
Ti	- / rastro	Como se indicó anteriormente; posibles pequeñas adiciones
B	- / rastro	No suele ser un elemento de aleación principal; a veces está presente en cantidades ínfimas.
norte	Rastro	Controlado y minimizado en el producto PM para evitar la fragilización inducida por nitruros.

Nota: El tungsteno (W) es un elemento de aleación principal tanto en M2 como en sus equivalentes PM (normalmente varios por ciento). La tabla omite el W según la lista de columnas solicitada, pero su importancia es crucial: el M2 estándar contiene aproximadamente entre un 5 % y un 7 % de W como elemento endurecedor principal. El ASP23 conserva el tungsteno de la aleación base. La composición exacta del ASP23 es propiedad del proveedor, pero la estrategia consiste en igualar la aleación principal del M2 para lograr la dureza en caliente, mejorando a la vez la limpieza y la distribución del tamaño de los carburos.

Cómo afecta la aleación a las propiedades - El carbono + W/Mo/Cr/V forman una mezcla de MC, M6C y carburos complejos que proporcionan dureza y resistencia al desgaste. - El cromo contribuye a la templabilidad y la resistencia al revenido; el molibdeno y el tungsteno aumentan la dureza en caliente. - El vanadio forma carburos de vanadio duros (MC) que resisten la abrasión; su distribución y tamaño influyen fuertemente en la tenacidad y la capacidad de molienda. - Las menores impurezas (S, P) y la microaleación controlada (Nb, Ti) en los aceros PM limitan las películas frágiles y proporcionan una microestructura más uniforme, mejorando la tenacidad sin sacrificar la dureza.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura bajo procesamiento estándar: - M2 (forjado/fundido) Microestructura típica tras el procesamiento convencional: matriz de martensita revenida con una distribución bimodal de carburos: carburos de aleación de mayor tamaño (M6C, M2C) y carburos MC más pequeños ricos en vanadio. Los carburos son más gruesos y pueden presentar segregación según la solidificación y la forja. - ASP23 (PM) El procesamiento PM produce una red de carburos homogénea, fina y uniformemente distribuida, con menor segregación y menos inclusiones no metálicas. Los carburos son más finos, lo que mejora la tenacidad y la resistencia al astillamiento.

Comportamiento ante el tratamiento térmico: - Normalización: Se utiliza para refinar estructuras fundidas/forjadas; es más eficaz en M2 convencional para romper la segregación, pero no puede igualar completamente la homogeneidad de PM. - Una secuencia de endurecimiento típica para ambos: austenización a temperatura elevada (austenización de bajo ciclo apropiada para el grado), temple en aceite o aire (a veces gas a alta presión para grados PM), seguido de múltiples ciclos de revenido para alcanzar el equilibrio deseado entre dureza y tenacidad. - Respuesta al temple y revenido: - M2: Buena templabilidad; se requiere un control cuidadoso de la temperatura de austenización y del revenido para equilibrar la austenita retenida, la dureza y la tenacidad. - ASP23: Debido a la menor segregación y a los carburos más finos, el ASP23 generalmente ofrece una tenacidad mejorada con una dureza equivalente y puede mostrar una respuesta más uniforme durante el revenido con menor riesgo de puntos blandos. - El procesamiento termomecánico es menos relevante para los productos PM (la sinterización/forjado se utilizan antes del acabado), mientras que el M2 forjado se beneficia de programas controlados de forjado y tratamiento térmico para reducir los cúmulos gruesos de carburo.

4. Propiedades mecánicas

Los valores de los aceros para herramientas varían ampliamente con el tratamiento térmico; la tabla a continuación proporciona una visión comparativa y orientada a la aplicación en lugar de una especificación única garantizada.

Propiedad	M2 (HSS convencional)	ASP23 (PM HSS)
Resistencia a la tracción	Alto (rango típico del acero de alta velocidad)	Comparable a ligeramente superior debido a la microestructura uniforme
Resistencia a la fluencia	Alto	Comparable o ligeramente mejorado
Alargamiento	De bajo a moderado (aceros para herramientas: pequeño %)	Similares o ligeramente mejoradas (su mayor resistencia permite su uso en geometrías más exigentes).
Resistencia al impacto	De moderado a bajo (sensible a la granulometría y las inclusiones de carburo)	Mayor que M2 con dureza equivalente debido a carburos más finos y menor cantidad de inclusiones.
Dureza (HRC)	Normalmente, hasta ~62–66 HRC después del endurecimiento/revenido, dependiendo de los ciclos de revenido.	Dureza máxima similar alcanzable; conserva la dureza de forma más uniforme y a menudo muestra una mejor tenacidad a una dureza Rockwell C determinada.

Interpretación - La resistencia y la capacidad de dureza son comparables porque ambas comparten la misma base de aleación; sin embargo, la microestructura PM del ASP23 generalmente produce una mayor tenacidad a la fractura y una mejor resistencia al astillamiento catastrófico. - La elongación en los aceros para herramientas es inherentemente limitada; las mejoras en los grados PM son incrementales pero significativas para las herramientas que soportan cargas de choque o tensiones cíclicas.

5. Soldabilidad

La soldabilidad de los aceros rápidos suele estar limitada debido a su alta templabilidad y al contenido de aleación formadora de carburos. Consideraciones importantes: - El contenido de carbono y la aleación aumentan la templabilidad y predisponen la zona afectada por el calor (ZAC) a la formación de martensita dura y quebradiza. - La microaleación y las bajas impurezas en los aceros PM reducen la segregación, pero no eliminan el riesgo de agrietamiento inducido por la soldadura.

Índices útiles (interpretación cualitativa): - Equivalente de carbono (IIW): $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ Un $CE_{IIW}$ más elevado implica una mayor propensión a la dureza y agrietamiento de la ZAT, lo que subraya la necesidad de un control de precalentamiento/entre pasadas. - PCM: $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$ Un valor más alto de $P_{cm}$ indica un mayor riesgo de agrietamiento y la necesidad de procedimientos de soldadura especiales.

Orientación cualitativa: - Tanto M2 como ASP23 requieren precalentamiento, temperaturas controladas entre pasadas y tratamiento térmico posterior a la soldadura si esta es inevitable. - El menor contenido de impurezas del ASP23 ayuda a reducir marginalmente la tendencia al agrietamiento de las soldaduras, pero su alto contenido de aleación significa que la soldadura sigue siendo un desafío y generalmente se evita para herramientas críticas; a menudo se prefiere el brasado, el soldeo o la unión mecánica. - Para soldaduras de reparación, elija metales de aporte diseñados para aceros de alta velocidad y planifique un revenido para aliviar tensiones.

6. Corrosión y protección de superficies

• Ni el M2 ni el ASP23 son inoxidables; su resistencia a la corrosión es modesta y está principalmente determinada por el contenido de cromo (nivel de alrededor del 4%), que es insuficiente para entornos de corrosión reales.
• Métodos de protección típicos:
• Recubrimientos superficiales (PVD/CVD, TiN, AlTiN) para herramientas de corte para reducir el desgaste y la corrosión en servicio.
• Recubrimientos de barrera (níquel, cromado), pintura o galvanizado para componentes que no sean herramientas, cuando sea factible.
• La carburización/nitruración local no es generalmente típica porque el alto contenido de aleación y los carburos limitan la eficacia de la difusión.
• PREN no es aplicable a estas aleaciones que no son de acero inoxidable. Para aceros inoxidables se utilizaría: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ — pero este índice no se aplica a M2/ASP23.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Corte y desbaste:
• El ASP23 (PM) generalmente muestra una mejor rectificabilidad y un desgaste de la herramienta más uniforme porque los tamaños de los carburos son más pequeños y están distribuidos de manera más uniforme.
• El M2 puede tener carburos más gruesos que pueden producir un mayor desgaste abrasivo en las muelas abrasivas y una vida útil de la herramienta menos predecible.
• Maquinabilidad (preendurecimiento)
• Ambos grados son más fáciles de mecanizar en estado recocido o “blando”; los aceros PM pueden ser ligeramente más difíciles de mecanizar debido a la distribución homogénea de partículas duras si no están completamente recocidos.
• conformabilidad y doblado
• Ambos presentan una ductilidad deficiente en comparación con los aceros estructurales; su conformado es limitado y debe realizarse en estado recocido con márgenes de recuperación elástica adecuados.
• Refinamiento
• La estructura de carburo más fina del ASP23 a menudo conduce a un acabado superficial superior después del rectificado/pulido de las herramientas de corte.

8. Aplicaciones típicas

ASP23 (PM HSS)	M2 (HSS convencional)
Insertos de corte y herramientas de corte de alto rendimiento donde el desgaste uniforme y la tenacidad son fundamentales	Herramientas de corte de alta velocidad de uso general (brocas, machos de roscar, fresas) con cadenas de suministro establecidas
Troqueles y punzones para desgaste medio a alto, donde se requiere resistencia a la fatiga.	Herramientas estándar en aplicaciones de menor coste o donde las ventajas de la fabricación aditiva son innecesarias
Escariadores de larga duración, microherramientas y herramientas de precisión que requieren una estabilidad de filo constante.	Amplia gama de herramientas donde la sensibilidad al coste supera la máxima vida útil.
Componentes de desgaste especializados donde la mayor resistencia a la fractura prolonga la vida útil	Herramientas reparables y aplicaciones heredadas con programas de tratamiento térmico bien definidos

Justificación de la selección: - Elija ASP23 cuando necesite una mayor tenacidad a la fractura, un rendimiento constante en diferentes lotes de herramientas, una vida útil más larga de la herramienta y una resistencia superior al astillamiento, especialmente para operaciones de alto volumen o de alto riesgo. - Elija M2 cuando el costo, la disponibilidad y las rutas de procesamiento convencionales sean las principales restricciones y cuando el comportamiento conocido del HSS forjado/fundido sea aceptable.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: Los aceros PM (ASP23) suelen ser más caros por kilogramo que los M2 convencionales debido a que la producción de polvo, la atomización, la sinterización y la consolidación incrementan el coste del proceso. Sin embargo, el coste del ciclo de vida puede favorecer a los PM gracias a la reducción del tiempo de inactividad y a una mayor vida útil de las herramientas.
• Disponibilidad: El acero M2 está ampliamente disponible a nivel mundial en barras, láminas y piezas en bruto para herramientas. El acero ASP23 se puede adquirir a través de los principales proveedores y distribuidores de acero para metalurgia de polvos, pero puede requerir plazos de entrega más largos o cantidades mínimas de pedido para formatos especiales; suele estar disponible en piezas en bruto para herramientas, barras preendurecidas y tochos sinterizados.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa)

Atributo	ASP23 (PM HSS)	M2 (HSS convencional)
soldabilidad	Malo — ligeramente mejor que M2 debido a la limpieza	Mala — alto riesgo de agrietamiento
equilibrio entre resistencia y tenacidad	Excelente con dureza equivalente (mejor tenacidad)	Buena resistencia, menor tenacidad con la misma dureza.
Costo (materia prima)	Más alto	Más bajo

Conclusiones y recomendaciones - Elija ASP23 si: - Se requiere una mayor vida útil de las herramientas, una mayor resistencia a la fractura y un rendimiento predecible en todos los lotes de producción. - La aplicación consiste en cortar o conformar con altas cargas de choque o donde la reducción del tiempo de inactividad justifica un mayor coste del material. - Para las herramientas de precisión se necesita una rectificabilidad superior y una distribución de carburo más uniforme.

• Elige M2 si:
• El presupuesto y la disponibilidad inmediata son los factores primordiales, y la aplicación se ve bien cubierta por el HSS convencional.
• La geometría de las herramientas y las condiciones de carga no son propensas al astillamiento ni a la fractura catastrófica, y se siguen los protocolos de tratamiento térmico establecidos.
• Para los procesos heredados se requiere un acero base ampliamente disponible y bien conocido.

Nota final: Ambos grados requieren un tratamiento térmico y un control de proceso meticulosos para un óptimo rendimiento. Para herramientas críticas, confirme las fichas técnicas del proveedor para la composición química exacta del ASP23 y solicite recomendaciones sobre el tratamiento térmico y datos empíricos de rendimiento (pruebas de vida útil de la herramienta) en comparación con el M2 en la operación específica antes de la selección final.