Acero M42 (HSS): Propiedades y aplicaciones clave

El acero M42, un acero de alta velocidad (HSS), se clasifica como acero para herramientas, utilizado principalmente en herramientas de corte y aplicaciones de alto rendimiento. Es un acero de aleación que contiene cantidades significativas de tungsteno y molibdeno, lo que mejora su dureza y resistencia al desgaste. Los principales elementos de aleación del acero M42 incluyen:

• Cobalto (Co) : Mejora la dureza y la resistencia al desgaste a temperaturas elevadas.
• Molibdeno (Mo) : mejora la tenacidad y la templabilidad.
• Tungsteno (W) : Aumenta la dureza al rojo y la resistencia al desgaste.
• Carbono (C) : Esencial para lograr altos niveles de dureza.

Características y propiedades clave

El acero M42 presenta varias características importantes que lo hacen adecuado para aplicaciones exigentes:

• Alta dureza : M42 puede alcanzar niveles de dureza de 62 a 66 HRC después del tratamiento térmico, lo que lo hace ideal para herramientas de corte.
• Excelente resistencia al desgaste : la combinación de elementos de aleación proporciona una resistencia superior al desgaste y la abrasión.
• Buena tenacidad : a pesar de su dureza, M42 mantiene una buena tenacidad, lo que reduce el riesgo de astillamiento o rotura durante el uso.
• Dureza roja : conserva la dureza a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de corte de alta velocidad.

Ventajas y limitaciones

Ventajas	Contras
Resistencia excepcional al desgaste	Más caros que los aceros de menor calidad
Alta dureza y dureza roja.	Difícil de mecanizar y rectificar
Buena tenacidad	Requiere un tratamiento térmico cuidadoso para evitar la fragilidad.
Adecuado para aplicaciones de alta velocidad.	Soldabilidad limitada

El acero M42 ocupa una posición destacada en el mercado de aceros de alta velocidad, utilizado frecuentemente en la fabricación de herramientas de corte, brocas y fresas. Su importancia histórica radica en su desarrollo a principios del siglo XX, que revolucionó la industria del mecanizado al permitir procesos de corte más rápidos y eficientes.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	T11302	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI M42
AISI/SAE	M42	EE.UU	Designación de uso común
ASTM	A600	EE.UU	Especificación para aceros de alta velocidad
ESTRUENDO	1.3247	Alemania	Pequeñas diferencias de composición
JIS	SKH51	Japón	Propiedades similares, pero diferentes recomendaciones de tratamiento térmico.

Los aceros equivalentes al M42 pueden presentar sutiles diferencias de composición que pueden afectar su rendimiento. Por ejemplo, si bien el acero JIS SKH51 es similar, podría no tener el mismo rendimiento en aplicaciones de alta temperatura debido a su menor contenido de cobalto.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	1.00 - 1.10
Cr (cromo)	3,75 - 4,50
Co (cobalto)	8.00 - 9.50
Mo (molibdeno)	5.00 - 6.00
W (Tungsteno)	1,50 - 2,00
V (vanadio)	0,10 - 0,30
Fe (hierro)	Balance

La función principal de los elementos de aleación clave en el acero M42 incluye:

• Cobalto : mejora la retención de dureza a temperaturas elevadas, crucial para aplicaciones de alta velocidad.
• Molibdeno : Mejora la tenacidad y la templabilidad, permitiendo un mejor rendimiento en herramientas de corte.
• Tungsteno : aumenta la resistencia al desgaste y la dureza al rojo, lo que lo hace adecuado para el mecanizado de alta velocidad.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (unidades métricas - SI)	Valor/rango típico (unidades imperiales)	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	1600 - 2000 MPa	232 - 290 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	2 - 5%	2 - 5%	ASTM E8
Dureza	Templado y revenido	Temperatura ambiente	62 - 66 HRC	62 - 66 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20°C	15 - 25 J	11 - 18 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con una excelente dureza, hace que el acero M42 sea particularmente adecuado para aplicaciones que involucran altas cargas mecánicas y resistencia al desgaste, como herramientas de corte y matrices.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (Unidades métricas - SI)	Valor (Unidades Imperiales)
Densidad	Temperatura ambiente	8,0 g/cm³	0,289 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	25 W/m·K	14,5 BTU·pulgada/(hora·pie²·°F)
Capacidad calorífica específica	-	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,5 µΩ·m	0,5 µΩ·pulgada
Coeficiente de expansión térmica	-	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

Propiedades físicas clave, como la densidad y la conductividad térmica, son importantes para aplicaciones donde la gestión térmica es crucial. Su alto punto de fusión indica que el M42 puede soportar temperaturas elevadas sin perder su integridad estructural, lo que lo hace ideal para el mecanizado de alta velocidad.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
cloruros	3%	25 °C/77 °F	Justo	Riesgo de picaduras
Ácidos (sulfúricos)	10%	25 °C/77 °F	Pobre	No recomendado
Soluciones alcalinas	5%	25 °C/77 °F	Justo	Susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión

El acero M42 presenta una resistencia moderada a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros, donde puede producirse picaduras. En comparación con los aceros inoxidables, el M42 es menos resistente a los entornos ácidos, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones con exposición frecuente a agentes corrosivos.

En comparación con otros aceros de alta velocidad como M2 y M35, M42 ofrece una resistencia al desgaste y una dureza superiores, pero puede ser más susceptible a la corrosión, particularmente en entornos ácidos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	540 °C	1000 °F	Adecuado para aplicaciones de alta velocidad.
Temperatura máxima de servicio intermitente	600 °C	1112 °F	Puede soportar exposición a corto plazo.
Temperatura de escala	650 °C	1202 °F	Riesgo de oxidación más allá de este punto

El acero M42 ofrece un buen rendimiento a temperaturas elevadas, manteniendo su dureza y resistencia al desgaste. Sin embargo, la exposición prolongada a temperaturas superiores a 600 °C puede provocar oxidación y degradación de sus propiedades.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ERCoCr-A	Argón	Se recomienda precalentar
MIG	ER70S-6	Mezcla de argón/CO2	Se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura

El acero M42 generalmente no se recomienda para soldadura debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar fragilidad en la zona afectada por el calor. El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura son esenciales para mitigar el agrietamiento.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	[Acero M42]	[AISI 1212]	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	50	100	El M42 es más difícil de mecanizar
Velocidad de corte típica (torneado)	30-40 m/min	80-100 m/min	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El mecanizado de M42 requiere herramientas y técnicas especializadas debido a su dureza. Se recomiendan herramientas de carburo y se deben ajustar las velocidades de corte para evitar un desgaste excesivo de la herramienta.

Formabilidad

El acero M42 presenta una conformabilidad limitada debido a su alta dureza. El conformado en frío generalmente no es viable, mientras que el conformado en caliente puede realizarse con un control cuidadoso de la temperatura para evitar el agrietamiento.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	2-4 horas	Aire	Reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad
Endurecimiento	1200 - 1250 °C / 2192 - 2282 °F	30-60 minutos	Aceite	Conseguir una alta dureza
Templado	500 - 600 °C / 932 - 1112 °F	1-2 horas	Aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

El proceso de tratamiento térmico del M42 implica un temple seguido de un revenido para lograr el equilibrio deseado entre dureza y tenacidad. Durante el temple, se produce la austenización, seguida de un enfriamiento rápido para formar martensita, que posteriormente se revende para aliviar las tensiones.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección (breve)
Aeroespacial	Álabes de turbina	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Esencial para operaciones de alta velocidad
Automotor	Herramientas de corte	Tenacidad, dureza roja	Necesario para mecanizado de precisión
Fabricación	brocas	Resistencia al desgaste, dureza.	Fundamental para la durabilidad y el rendimiento.

Otras aplicaciones incluyen:

• Fresas
• Hojas de sierra
• Herramientas de conformado

El acero M42 se elige para estas aplicaciones debido a su excepcional dureza y resistencia al desgaste, que son cruciales para mantener la vida útil y el rendimiento de la herramienta en condiciones de alto estrés.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	[Acero M42]	[Acero M2]	[Acero M35]	Breve nota de pros y contras o compensación
Dureza	62-66 HRC	60-64 HRC	62-65 HRC	M42 ofrece mayor dureza
Resistencia a la corrosión	Justo	Bien	Justo	M2 tiene mejor resistencia a la corrosión.
Soldabilidad	Pobre	Justo	Justo	El M42 es difícil de soldar
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Bien	M2 y M35 son más fáciles de mecanizar
Costo	Alto	Moderado	Moderado	El M42 es más caro debido al contenido de aleación.

Al seleccionar el acero M42, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Si bien ofrece un rendimiento superior en aplicaciones de alta velocidad, sus desafíos en cuanto a maquinabilidad y soldabilidad deben sopesarse frente a sus beneficios.

En resumen, el acero M42 es un material de alto rendimiento que destaca en aplicaciones exigentes que requieren alta dureza y resistencia al desgaste. Sus propiedades únicas lo convierten en la opción preferida para herramientas de corte y otras aplicaciones de alta velocidad, aunque es fundamental considerar cuidadosamente sus limitaciones para un uso óptimo.