Acero S390 (Bohler HSS): Propiedades y aplicaciones clave

El acero S390, también conocido como Bohler HSS, es un grado de acero de alta velocidad (HSS) reconocido por su excepcional dureza, resistencia al desgaste y capacidad para mantener el rendimiento de corte a temperaturas elevadas. Clasificado como acero para herramientas, el S390 se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste y tenacidad. Su composición incluye cantidades significativas de tungsteno, molibdeno y vanadio, lo que contribuye a sus propiedades únicas.

Descripción general completa

El acero S390 se clasifica como acero de alta velocidad, diseñado específicamente para herramientas de corte y aplicaciones que exigen alta dureza y resistencia al desgaste. Los principales elementos de aleación del S390 incluyen tungsteno (W), molibdeno (Mo) y vanadio (V), que mejoran su dureza y tenacidad. La presencia de carbono (C) también es crucial, ya que forma carburos que contribuyen a la dureza del acero.

Las características más significativas del acero S390 incluyen:

• Alta dureza : los niveles de dureza alcanzables pueden alcanzar hasta 67 HRC, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de corte exigentes.
• Excelente resistencia al desgaste : la estructura de carburo proporciona una excelente resistencia al desgaste, lo que prolonga la vida útil de la herramienta.
• Buena tenacidad : a pesar de su dureza, S390 mantiene un nivel de tenacidad que evita que se astille y se agriete durante el uso.

Ventajas :
- Rendimiento excepcional en aplicaciones de corte de alta velocidad.
- Mantiene el filo por más tiempo que muchos otros aceros para herramientas.
- Versátil para diversos procesos de mecanizado.

Limitaciones :
- Más caro que los aceros para herramientas convencionales.
- Requiere un tratamiento térmico cuidadoso para lograr propiedades óptimas.
- Puede resultar complicado mecanizarlo debido a su dureza.

Históricamente, el S390 ha sido importante en la fabricación de herramientas de corte, particularmente en industrias como la automotriz y la aeroespacial, donde la precisión y la durabilidad son primordiales.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	T11302	EE.UU	Equivalente más cercano a Bohler S390
AISI/SAE	M2	EE.UU	Pequeñas diferencias de composición
ESTRUENDO	1.3343	Alemania	Propiedades similares, pero diferente tratamiento térmico.
JIS	SKH51	Japón	Rendimiento comparable en aplicaciones de corte
ISO	4957	Internacional	Norma para aceros de alta velocidad

Las sutiles diferencias entre estos grados pueden afectar el rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, si bien el M2 es una alternativa común, podría no alcanzar la misma dureza que el S390 en condiciones idénticas de tratamiento térmico.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo)	Rango porcentual (%)
Carbono (C)	1,40 - 1,60
Molibdeno (Mo)	4.00 - 5.00
Tungsteno (W)	9.00 - 10.00
Vanadio (V)	2.00 - 3.00
Cromo (Cr)	3.00 - 4.00
Hierro (Fe)	Balance

La función principal del tungsteno y el molibdeno en el acero S390 es mejorar la dureza y la resistencia al desgaste, mientras que el vanadio contribuye a la formación de carburos finos, mejorando la tenacidad y la estabilidad durante aplicaciones de alta temperatura.

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	2000 - 2200 MPa	290 - 320 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	1800 - 2000 MPa	261 - 290 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	2 - 5%	2 - 5%	ASTM E8
Dureza	Templado y revenido	Temperatura ambiente	64 - 67 HRC	64 - 67 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-20 °C	20 - 30 J	15 - 22 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al rendimiento, junto con una excelente dureza, hace que el acero S390 sea adecuado para aplicaciones que involucran altas cargas mecánicas y resistencia al desgaste, como herramientas de corte y matrices.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
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	17,3 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	Temperatura ambiente	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F

La densidad y el punto de fusión del acero S390 indican su robustez, mientras que su conductividad térmica es esencial para aplicaciones que generan calor durante los procesos de corte. La capacidad calorífica específica también es crucial para comprender la gestión térmica en el mecanizado de alta velocidad.

Resistencia a la corrosión

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

El acero S390 presenta una resistencia aceptable a los cloruros, pero es susceptible a la corrosión por picaduras en entornos agresivos. En comparación con otros aceros de alta velocidad como el M2 y el SKH51, la resistencia a la corrosión del S390 es generalmente menor, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones en entornos altamente corrosivos.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	600	1112	Adecuado para cortes de alta velocidad.
Temperatura máxima de servicio intermitente	650	1202	Sólo exposición a corto plazo
Temperatura de escala	700	1292	Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura

A temperaturas elevadas, el acero S390 mantiene su dureza y resistencia al desgaste, lo que lo hace ideal para aplicaciones de corte a alta velocidad. Sin embargo, la exposición prolongada a temperaturas superiores a 650 °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	ER80S-D2	Argón	Se recomienda precalentar
MIG	ER70S-6	Argón/CO2	Tratamiento térmico posterior a la soldadura

El acero S390 generalmente no se recomienda para soldadura debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar grietas. El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura son esenciales para mitigar estos riesgos.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	[Acero S390]	[AISI 1212]	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	30	100	El S390 es significativamente más duro
Velocidad de corte típica (torneado)	20 metros por minuto	60 metros por minuto	Utilice herramientas de carburo para S390

El mecanizado de acero S390 requiere herramientas y condiciones especiales debido a su dureza. Se recomiendan herramientas de carburo para un mecanizado eficaz.

Formabilidad

El acero S390 no suele ser conocido por su conformabilidad debido a su alta dureza. El conformado en frío es complejo, mientras que el conformado en caliente puede ser viable con un control adecuado de la temperatura. Puede producirse endurecimiento por acritud, lo que requiere un control cuidadoso de los radios de curvatura.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 850	1 - 2 horas	Aire	Reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad
Endurecimiento	1200 - 1250	30 - 60 minutos	Aceite	Conseguir la máxima dureza
Templado	550 - 600	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad.

Los procesos de tratamiento térmico influyen significativamente en la microestructura del acero S390, mejorando su dureza y tenacidad mediante la formación de carburos finos.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Aeroespacial	Herramientas de corte para la fabricación de turbinas	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Mayor vida útil de la herramienta
Automotor	Matrices para operaciones de estampación	Dureza, resistencia al desgaste.	Durabilidad bajo estrés
Metalurgia	Taladros de alta velocidad	Conservación de la nitidez, resistencia al calor.	Eficiencia en el corte

Otras aplicaciones incluyen:

• • Moldes para moldeo por inyección
• • Sierras y hojas para cortar metales
• • Herramientas para operaciones de mecanizado

El acero S390 se elige para estas aplicaciones debido a su capacidad de mantener el rendimiento en condiciones de alto estrés, lo que garantiza longevidad y eficiencia.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	[Acero S390]	[M2]	[SKH51]	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Moderado	Alta dureza	S390 ofrece una resistencia superior al desgaste
Aspecto clave de la corrosión	Justo	Bien	Justo	M2 tiene mejor resistencia a la corrosión.
Soldabilidad	Pobre	Justo	Justo	El S390 es un desafío para soldar
Maquinabilidad	Bajo	Moderado	Alto	M2 es más fácil de mecanizar
Costo relativo aproximado	Alto	Moderado	Moderado	El S390 es más caro
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Alto	M2 y SKH51 son más comunes

Al seleccionar el acero S390, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad y los requisitos específicos de la aplicación. Si bien ofrece un rendimiento excepcional en cortes de alta velocidad, su mayor costo y menor maquinabilidad en comparación con alternativas como el M2 pueden ser factores limitantes. Además, la seguridad durante la manipulación y el mecanizado es fundamental debido a la dureza del acero y al potencial desgaste de la herramienta.

En resumen, el acero S390 es una opción premium para herramientas de corte de alto rendimiento, ya que ofrece una combinación única de dureza, resistencia al desgaste y tenacidad, lo que lo hace adecuado para aplicaciones industriales exigentes.