Acero de alta velocidad vs acero de tungsteno: Comparación de materiales de rendimiento

Imagine herramientas de máquina de alta precisión operando a velocidades increíbles, cortando metales duros con chispas volando. ¿Qué permite a estas herramientas de corte soportar condiciones tan extremas manteniendo la nitidez y la durabilidad? La respuesta a menudo reside en su composición material: acero rápido o acero al tungsteno. Ambos son aceros para herramientas esenciales en la industria moderna, pero ¿qué los distingue exactamente y cómo debería elegir entre ellos para aplicaciones específicas? Este artículo proporciona un análisis en profundidad de sus propiedades, aplicaciones y criterios de selección.

El acero rápido (HSS) es un acero aleado complejo reconocido por su excepcional dureza, resistencia al desgaste y resistencia al calor. No es un material de un solo componente, sino más bien una aleación que contiene múltiples elementos formadores de carburos como tungsteno, molibdeno, cromo, vanadio y cobalto, con un contenido total de aleación que generalmente oscila entre el 10% y el 25%. Esta combinación estratégica de elementos le da al HSS sus propiedades únicas.

• Alta dureza: Después del temple y el revenido a baja temperatura, el HSS logra una dureza notable, lo que permite un corte eficaz de varios metales.
• Resistencia al desgaste: El HSS mantiene el filo durante un uso prolongado con un desgaste mínimo de la herramienta.
• Resistencia al calor (dureza en rojo): Incluso a altas temperaturas (500°C/932°F) durante el corte rápido, el HSS conserva una dureza significativa sin ablandarse, su característica más distintiva.
• Buena tenacidad: En comparación con otros materiales de alta dureza, el HSS ofrece una mejor resistencia al impacto, lo que reduce el riesgo de astillamiento.

El HSS se utiliza principalmente para fabricar herramientas complejas de borde delgado, implementos de corte de metales resistentes a impactos, cojinetes de alta temperatura y matrices de extrusión en frío, incluyendo:

• Herramientas de corte: Herramientas de torneado, brocas, fresas, brochas, fresas madre, hojas de sierra
• Matrices: Matrices de alta precisión y larga duración como moldes de extrusión en frío
• Cojinetes: Componentes que operan en entornos de alta temperatura

El HSS aborda las limitaciones del acero para herramientas al carbono, que pierde dureza rápidamente por encima de 200°C (392°F) y se vuelve ineficaz a 500°C (932°F). Con su dureza en rojo superior, el HSS mantiene la capacidad de corte a altas temperaturas, lo que permite el mecanizado a alta velocidad.

El acero al tungsteno, o carburo cementado, es un material compuesto sinterizado compuesto principalmente de carburo de tungsteno (WC). Ofrece una dureza, resistencia al desgaste, resistencia, tenacidad, resistencia al calor y resistencia a la corrosión excepcionales, manteniendo la estabilidad hasta 500°C (932°F) y conservando una dureza considerable incluso a 1000°C (1832°F).

El acero al tungsteno consta principalmente de carburo de tungsteno (70%-95%) y metales aglutinantes como el cobalto (5%-30%). Se pueden agregar carburos adicionales (titanio, tantalio o niobio) para mejorar el rendimiento.

• Dureza extrema: Con clasificaciones de dureza de HRA86-93, el acero al tungsteno supera con creces al HSS, lo que permite el mecanizado de materiales más duros.
• Resistencia al desgaste superior: El acero al tungsteno dura varias veces más que el HSS, lo que reduce la frecuencia de reemplazo de herramientas.
• Excelente resistencia al calor: Mantiene una alta dureza y resistencia a temperaturas elevadas.
• Tenacidad ajustable: Las modificaciones en la composición y el tamaño del grano pueden mejorar la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto.

Conocido como "los dientes de la industria moderna", el acero al tungsteno se utiliza ampliamente en:

• Herramientas de corte: Herramientas de torneado, fresas, taladros, barras de mandrinar, escariadores, machos de roscar, matrices
• Matrices: Matrices de trefilado, matrices de forja en frío, matrices de estampado
• Herramientas de minería: Brocas, brocas para rocas
• Piezas de desgaste: Boquillas, guías, anillos de sellado
• Herramientas geológicas: Brocas para exploración de petróleo/gas

Considere estos factores al seleccionar entre HSS y acero al tungsteno:

• Material de la pieza de trabajo: Elija acero al tungsteno para materiales duros (acero endurecido, acero inoxidable); el HSS es suficiente para materiales más blandos (acero al carbono, acero aleado).
• Velocidad de corte: Opte por acero al tungsteno para corte a alta velocidad; el HSS funciona para velocidades más bajas.
• Geometría de la herramienta: El HSS es mejor para formas complejas que requieren tenacidad; el acero al tungsteno se adapta a geometrías más simples.
• Costo: El HSS es más rentable; el acero al tungsteno ofrece una vida útil de la herramienta más larga y una mayor eficiencia.

Tanto el acero rápido como el acero al tungsteno son materiales de herramientas vitales con propiedades y aplicaciones distintas. El HSS proporciona buena tenacidad y menores costos para herramientas de uso general, mientras que el acero al tungsteno ofrece una dureza y resistencia al desgaste extremas para aplicaciones exigentes. Al evaluar cuidadosamente los requisitos operativos, los fabricantes pueden optimizar la eficiencia del mecanizado y la rentabilidad.