Acero K340: Propiedades y descripción general de aplicaciones clave

El acero K340, también conocido como acero para herramientas Bohler, es un acero para herramientas de alto rendimiento clasificado principalmente como acero de aleación con alto contenido de carbono. Está diseñado para aplicaciones que requieren una resistencia al desgaste y una tenacidad excepcionales. Los principales elementos de aleación del K340 incluyen cromo, molibdeno y vanadio, que mejoran significativamente su dureza, resistencia al desgaste y propiedades mecánicas generales.

Descripción general completa

El acero K340 se caracteriza por su alto contenido de carbono, que suele oscilar entre el 0,9 % y el 1,1 %, junto con una mezcla equilibrada de cromo (entre el 4,0 % y el 5,0 %), molibdeno (entre el 1,0 % y el 1,5 %) y vanadio (entre el 0,5 % y el 1,0 %). Estos elementos de aleación contribuyen a la capacidad del acero para mantener su dureza a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para herramientas y matrices de corte de alta velocidad.

Las características significativas del acero K340 incluyen:

• Alta dureza : los niveles de dureza alcanzables pueden superar los 60 HRC después del tratamiento térmico adecuado.
• Excelente resistencia al desgaste : Los elementos de aleación proporcionan una resistencia superior a la abrasión y al desgaste, lo que lo hace ideal para aplicaciones de herramientas.
• Buena tenacidad : A pesar de su dureza, K340 mantiene un nivel de tenacidad que le permite soportar el impacto sin fracturarse.

Ventajas :
- Su excepcional resistencia al desgaste lo hace adecuado para herramientas de alto rendimiento.
- La alta retención de dureza a temperaturas elevadas permite una vida útil prolongada de la herramienta.
- Aplicaciones versátiles en diversas industrias, incluidas la automotriz y la aeroespacial.

Limitaciones :
- Propenso a volverse frágil si no se trata térmicamente de forma adecuada.
- Requiere un mecanizado y fabricación cuidadosos debido a su dureza.
- Mayor coste en comparación con aceros de menor aleación.

El acero K340 ocupa una posición destacada en el mercado del acero para herramientas, siendo frecuentemente elegido para aplicaciones donde el rendimiento y la durabilidad son primordiales. Su importancia histórica reside en su desarrollo para herramientas de corte de alto rendimiento, que ha evolucionado junto con los avances en las tecnologías de fabricación.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	T42040	EE.UU	Equivalente más cercano a K340
AISI/SAE	AISI D2	EE.UU	Diferencias menores en la composición; D2 tiene menor tenacidad
ASTM	A681	EE.UU	Especificación estándar para aceros para herramientas
ES	1.2379	Europa	Equivalente con propiedades similares
JIS	SKD11	Japón	Rendimiento similar pero varía en dureza.

Las diferencias entre el K340 y sus equivalentes, como AISI D2 y JIS SKD11, pueden influir en la selección según los requisitos específicos de la aplicación. Por ejemplo, si bien el D2 ofrece buena resistencia al desgaste, la mayor tenacidad del K340 puede ser preferible en aplicaciones sujetas a cargas de impacto.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	0,9 - 1,1
Cr (cromo)	4.0 - 5.0
Mo (molibdeno)	1.0 - 1.5
V (vanadio)	0,5 - 1,0
Mn (manganeso)	0,2 - 0,5
Si (silicio)	0,2 - 0,5
P (Fósforo)	≤ 0,03
S (Azufre)	≤ 0,03

La función principal de los elementos de aleación clave en el acero K340 incluye:
- Cromo : Mejora la templabilidad y la resistencia a la corrosión.
- Molibdeno : Mejora la tenacidad y la resistencia a altas temperaturas.
- Vanadio : aumenta la resistencia al desgaste y refina la estructura del grano, lo que contribuye a la tenacidad general.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Templado y revenido	Temperatura ambiente	1800 - 2200 MPa	261 - 319 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	1500 - 1900 MPa	217 - 276 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	5 - 10%	5 - 10%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto (Charpy)	Templado y revenido	-20 °C	20 - 30 J	14,8 - 22,1 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero K340 sea particularmente adecuado para aplicaciones que involucran alta carga mecánica y requisitos de integridad estructural, como herramientas de corte, matrices y moldes.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1425 - 1450 °C	2600 - 2642 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	25 W/m·K	14,5 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,0006 Ω·m	0,0004 Ω·pulgada

La importancia práctica de las propiedades físicas del K340 incluye:
- Densidad : Afecta el peso y el equilibrio de las herramientas fabricadas con K340, crucial para aplicaciones de precisión.
- Conductividad térmica : importante para la disipación del calor en aplicaciones de corte de alta velocidad, evitando el sobrecalentamiento.
- Punto de fusión : Indica la capacidad del acero para soportar altas temperaturas sin perder integridad estructural.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3-10	20-60	Justo	Riesgo de corrosión por picaduras
Ácido sulfúrico	10-30	25-50	Pobre	No recomendado
Hidróxido de sodio	5-20	20-60	Bien	Resistencia moderada

El acero K340 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros y soluciones alcalinas. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos ricos en cloruros y debe evitarse en condiciones ácidas. En comparación con otros aceros para herramientas como el D2 y el SKD11, el K340 ofrece mayor tenacidad, pero podría no ser tan eficaz en entornos corrosivos, lo que requiere recubrimientos protectores o tratamientos superficiales en aplicaciones específicas.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	500	932	Adecuado para uso prolongado.
Temperatura máxima de servicio intermitente	600	1112	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	700	1292	Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	400	752	Comienza a degradarse a esta temperatura.

A temperaturas elevadas, el acero K340 mantiene su dureza y resistencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones con altas cargas térmicas. Sin embargo, la oxidación puede ser un problema, especialmente a temperaturas superiores a 600 °C (1112 °F). Un tratamiento térmico y recubrimientos superficiales adecuados pueden mitigar estos problemas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER80S-D2	Argón	Se recomienda precalentar
MIG	ER70S-6	Argón/CO2	Se recomienda un tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Palo	E7018	-	Requiere precalentamiento

El acero K340 se puede soldar, pero se debe tener cuidado para evitar el agrietamiento. Se recomienda el precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar las tensiones y mejorar la tenacidad. Si no se gestiona adecuadamente, los defectos comunes incluyen porosidad y agrietamiento.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	Acero K340	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	50	100	El K340 es más difícil de mecanizar
Velocidad de corte típica	20 metros por minuto	40 metros por minuto	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

La dureza del acero K340 presenta desafíos para el mecanizado, ya que requiere herramientas especializadas y velocidades de corte más lentas. Las condiciones óptimas incluyen el uso de herramientas de carburo y un refrigerante adecuado para controlar el calor.

Formabilidad

El acero K340 no es especialmente adecuado para procesos de conformado extensivos debido a su alta dureza. El conformado en frío puede provocar grietas, mientras que el conformado en caliente es más viable, pero requiere un control cuidadoso de la temperatura para evitar la pérdida de dureza.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 850 / 1472 - 1562	1 - 2 horas	Aire	Reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad
Temple	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 minutos	Aceite	Aumentar la dureza
Templado	500 - 600 / 932 - 1112	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico influyen significativamente en la microestructura y las propiedades del K340. El temple aumenta la dureza, mientras que el revenido equilibra la dureza y la tenacidad, haciéndolo adecuado para aplicaciones exigentes.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Automotor	Herramientas de corte	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Vida útil prolongada de la herramienta
Aeroespacial	Moldes para piezas compuestas	Tenacidad, estabilidad térmica	Requisitos de alto rendimiento
Fabricación	Matrices para estampación	Resistencia al desgaste, fuerza	Durabilidad bajo estrés

Otras aplicaciones incluyen:
- Herramientas de mecanizado de precisión
- Moldes de inyección
- Cuchillas de tijera

El acero K340 se elige para estas aplicaciones debido a su excepcional resistencia al desgaste y su capacidad para mantener el rendimiento en condiciones de alto estrés.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	Acero K340	AISI D2	SKD11	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Buena resistencia al desgaste	Tenacidad moderada	K340 ofrece una dureza superior
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia moderada	Pobre en ambientes ácidos	Regular en cloruros	El K340 es mejor en condiciones difíciles
Soldabilidad	Moderado	Pobre	Moderado	El K340 requiere un manejo cuidadoso
Maquinabilidad	Desafiante	Fácil	Moderado	K340 necesita herramientas especializadas
Formabilidad	Limitado	Bien	Moderado	K340 no es ideal para formar
Costo relativo aproximado	Más alto	Moderado	Más bajo	El costo refleja los beneficios del rendimiento
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Alto	K340 puede estar menos disponible

Al seleccionar el acero K340, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Si bien puede ser más caro que otras alternativas, su rendimiento en aplicaciones exigentes suele justificar la inversión. Además, las propiedades magnéticas del K340 son mínimas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la interferencia magnética es un problema.

En conclusión, el acero K340 es un acero para herramientas versátil y de alto rendimiento que destaca en aplicaciones que requieren durabilidad y resistencia al desgaste. Sus propiedades únicas y sus cuidadosos criterios de selección lo convierten en una opción valiosa para ingenieros y fabricantes de diversas industrias.