Acero para herramientas S2: Propiedades y aplicaciones clave

El acero para herramientas S2 es un acero para herramientas de alto rendimiento clasificado como una aleación con alto contenido de carbono y cromo. Se utiliza principalmente para la fabricación de herramientas de corte, matrices y otras aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste y tenacidad. Los principales elementos de aleación del S2 incluyen carbono (C), cromo (Cr) y molibdeno (Mo), que contribuyen significativamente a su dureza, resistencia al desgaste y propiedades mecánicas generales.

Descripción general completa

El acero para herramientas S2 es conocido por su excepcional dureza y resistencia al desgaste, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren corte y conformado de alta exigencia. Su alto contenido de carbono le permite alcanzar una dureza de hasta 62 HRC con un tratamiento térmico adecuado, mientras que el contenido de cromo mejora su resistencia al desgaste y la abrasión. El molibdeno mejora aún más su tenacidad y estabilidad a temperaturas elevadas.

Ventajas del acero para herramientas S2:
- Alta Dureza: Alcanza niveles de dureza adecuados para herramientas de corte y matrices.
- Excelente resistencia al desgaste: Ideal para aplicaciones donde las herramientas están sometidas a alta fricción y desgaste.
- Buena tenacidad: mantiene la integridad estructural bajo cargas pesadas.

Limitaciones del acero para herramientas S2:
- Fragilidad: Si bien es duro, puede volverse quebradizo si no se trata térmicamente de manera adecuada, lo que puede provocar fallas bajo cargas de impacto.
- Susceptibilidad a la corrosión: No es tan resistente a la corrosión como los aceros inoxidables, lo que limita su uso en ciertos entornos.
- Maquinabilidad: Más difícil de mecanizar en comparación con los aceros con bajo contenido de carbono, lo que requiere herramientas especializadas.

Históricamente, el acero para herramientas S2 ha sido un elemento básico en la fabricación de herramientas y matrices, especialmente en las industrias automotriz y aeroespacial, donde la precisión y la durabilidad son primordiales. Su posición en el mercado se mantiene sólida gracias a su combinación única de propiedades que lo hacen ideal para aplicaciones exigentes.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S2	EE.UU	Se utiliza comúnmente en la fabricación de herramientas.
AISI/SAE	S2	EE.UU	Estrechamente relacionado con el A2 pero con mayor contenido de carbono.
ASTM	A681	EE.UU	Especificación para aceros para herramientas.
ES	1.2360	Europa	Grado equivalente con propiedades similares.
JIS	SKD11	Japón	Grado comparable con pequeñas diferencias de composición.

El grado S2 se compara a menudo con el acero para herramientas A2 , que tiene aplicaciones similares pero menor dureza. El mayor contenido de carbono del S2 le confiere una dureza superior, pero puede aumentar su fragilidad si no se gestiona adecuadamente durante el tratamiento térmico.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	1.00 - 1.10
Cr (cromo)	4.00 - 5.00
Mo (molibdeno)	0,50 - 1,00
Mn (manganeso)	0,30 - 0,50
Si (silicio)	0,20 - 0,40
P (Fósforo)	≤ 0,030
S (Azufre)	≤ 0,030

La función principal del carbono en el acero para herramientas S2 es mejorar la dureza y la resistencia mediante tratamiento térmico. El cromo contribuye a la resistencia al desgaste y la dureza, mientras que el molibdeno mejora la tenacidad y la estabilidad a altas temperaturas. El manganeso y el silicio se incluyen para mejorar la templabilidad y la desoxidación durante la fabricación del acero.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Templado y revenido	1.700 - 2.000 MPa	247 - 290 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	1.500 - 1.800 MPa	217 - 261 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	5 - 10%	5 - 10%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Templado y revenido	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto (Charpy)	Temperatura ambiente	20 - 30 J	15 - 22 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al límite elástico hace que el acero para herramientas S2 sea adecuado para aplicaciones que requieren una alta carga mecánica. Su dureza le permite mantener filos de corte afilados, mientras que su resistencia al impacto le permite soportar cargas repentinas sin fracturarse.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	Temperatura ambiente	7,85 g/cm³	0,284 lb/pulgada³
Punto/rango de fusión	-	1.400 - 1.500 °C	2552 - 2732 °F
Conductividad térmica	Temperatura ambiente	25 W/m·K	14,5 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	Temperatura ambiente	0,0006 Ω·m	0,000006 Ω·pulgada

La densidad del acero para herramientas S2 indica su masa considerable, lo que contribuye a su durabilidad. El punto de fusión es importante para aplicaciones que implican operaciones a alta temperatura, mientras que la conductividad térmica y el calor específico son cruciales para comprender la disipación de calor en las herramientas de corte.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C/°F)	Clasificación de resistencia	Notas
Agua	0 - 100	20/68	Justo	Riesgo de oxidación sin protección.
Ácidos (HCl)	0 - 10	20/68	Pobre	Susceptible a corrosión por picaduras.
Soluciones alcalinas	0 - 10	20/68	Justo	Resistencia limitada.
cloruros	0 - 5	20/68	Pobre	Alto riesgo de corrosión bajo tensión.

El acero para herramientas S2 presenta una resistencia limitada a la corrosión, especialmente en entornos ácidos y con cloruros. Es susceptible a la corrosión por picaduras y la corrosión bajo tensión, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones expuestas a productos químicos agresivos o condiciones salinas. En comparación con aceros inoxidables como el AISI 440C, que ofrece una resistencia superior a la corrosión, el acero S2 se suele elegir por su dureza y resistencia al desgaste, más que por su capacidad para soportar entornos corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	400 °C	752 °F	Por encima de esta temperatura, las propiedades pueden degradarse.
Temperatura máxima de servicio intermitente	500 °C	932 °F	La exposición a corto plazo es aceptable.
Temperatura de escala	600 °C	1112 °F	El riesgo de oxidación aumenta significativamente.
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia	300 °C	572 °F	Comienza a perder fuerza a temperaturas elevadas.

A temperaturas elevadas, el acero para herramientas S2 mantiene su dureza, pero puede sufrir oxidación y descamación, lo que puede afectar su rendimiento. Es fundamental considerar estos factores en aplicaciones que impliquen altas temperaturas para evitar fallos prematuros.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
MIG	ER70S-6	Mezcla de argón + CO2	Se recomienda precalentar.
TIG	ER70S-6	Argón	Requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Palo	E7018	-	No recomendado para secciones gruesas.

Soldar acero para herramientas S2 puede ser complicado debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar grietas. El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura son esenciales para aliviar las tensiones y garantizar la integridad de la soldadura.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	[Acero para herramientas S2]	[AISI 1212]	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60	100	Requiere herramientas especializadas.
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	60 metros por minuto	Se recomiendan velocidades más bajas.

El acero para herramientas S2 tiene un índice de maquinabilidad más bajo en comparación con aceros más mecanizables como AISI 1212. Esto requiere el uso de herramientas de corte de alta calidad y velocidades de mecanizado más lentas para lograr los resultados deseados.

Formabilidad

El acero para herramientas S2 no es particularmente moldeable debido a su alto contenido de carbono y dureza. Generalmente no se recomienda el conformado en frío, aunque el conformado en caliente puede ser viable a temperaturas elevadas. Este acero presenta endurecimiento por acritud, lo que puede complicar los procesos de conformado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 horas	Aire	Reduce la dureza, mejora la maquinabilidad.
Temple	1000 - 1050 °C / 1832 - 1922 °F	30 minutos	Aceite	Conseguir la máxima dureza.
Templado	150 - 200 °C / 302 - 392 °F	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad y mejora la tenacidad.

Durante el tratamiento térmico, el acero para herramientas S2 sufre importantes transformaciones metalúrgicas. El temple aumenta la dureza mediante la formación de martensita, mientras que el revenido reduce la fragilidad y mejora la tenacidad, lo que lo hace más 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
Automotor	Herramientas de corte	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Durabilidad y precisión en las operaciones de corte.
Aeroespacial	Matrices para conformado	Dureza, resistencia al desgaste	Capacidad de soportar altas cargas y desgaste.
Fabricación	Punzones y matrices	Dureza, resistencia al impacto	Esencial para producción de gran volumen.

Otras aplicaciones del acero para herramientas S2 incluyen:
- Moldes para inyección de plástico
- Herramientas para trabajo en frío
- Cuchillas de tijera

La selección del acero para herramientas S2 para estas aplicaciones se debe principalmente a su capacidad para mantener bordes afilados y resistir el desgaste, lo cual es crucial en entornos de alta precisión.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	[Acero para herramientas S2]	[Acero para herramientas A2]	[ Acero para herramientas D2 ]	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Dureza moderada	Alta resistencia al desgaste	El S2 ofrece una dureza superior pero puede ser quebradizo.
Aspecto clave de la corrosión	Resistencia justa	Buena resistencia	Resistencia justa	S2 es menos resistente a la corrosión que A2.
Soldabilidad	Desafiante	Moderado	Pobre	S2 requiere un manejo cuidadoso durante la soldadura.
Maquinabilidad	Bajo	Moderado	Bajo	S2 es más difícil de mecanizar que A2.
Formabilidad	Pobre	Moderado	Pobre	S2 no es adecuado para operaciones de conformado.
Costo relativo aproximado	Moderado	Moderado	Alto	El costo varía según las condiciones del mercado.
Disponibilidad típica	Común	Común	Menos común	El S2 está ampliamente disponible en los mercados de acero para herramientas.

Al seleccionar el acero para herramientas S2, es crucial considerar la rentabilidad, la disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Sus propiedades únicas lo hacen adecuado para aplicaciones de alto rendimiento, pero los usuarios deben ser conscientes de sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión y maquinabilidad. Además, deben tenerse en cuenta las consideraciones de seguridad, especialmente en aplicaciones con cargas elevadas o condiciones extremas.

En conclusión, el acero para herramientas S2 es un material versátil y de alto rendimiento que destaca en aplicaciones que requieren durabilidad y precisión. Su combinación única de propiedades lo convierte en la opción preferida en diversas industrias, a pesar de algunos desafíos en cuanto a fabricación y resistencia a la corrosión.