Se trata del acero para herramientas de trabajo en frío que en el mercado argentino se continúa denominando Special K. La empresa Acerías 4 C a pedido de un cliente lo desarrolló para facilitar la fabricación de piezas de alta resistencia a la abrasión. Las piezas se colaron por gravedad en moldes de arena - resina y se realizaron los tratamientos térmicos correspondientes, para obtener la dureza preestablecida

1. Desarrollo de acero para
herramientas D2 para piezas
coladas por gravedad en molde
de arena
H. Chazarreta, R. Dángelo, C. Genzano, J. Madias
Parque Tecnológico de Miguelete, 7 de noviembre de 2019
4a Jornada sobre Tecnologías de Fundición

2. Contenido
 Introducción
 Antecedentes
 Coladas de prueba
 Oportunidades de mejora
 Conclusiones
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3. Perfil de
 Fundición de aceros al carbono y de baja aleación,
fundición nodular y aleaciones especiales
 Moldeo en arena resina y a la cera perdida
 Hornos de inducción y eléctrico de arco
 Piezas para petróleo y gas, maquinaria agrícola,
repuestos viales, minería, ingenios azucareros,
ferrocarril, industria naval, industria papelera
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Video institucional

4. Perfil de
4
 Empresa de servicios técnicos para cadena de valor
del acero y la fundición
 Asistencia técnica
 Cursos in company en empresas e instituciones
 Cursos abiertos y de auto aprendizaje en la nube
 Estudios metalográficos
 Servicios de bibliografía
 Exportación de servicios tecnológicos (60-80% de la
facturación es al exterior)

5. Introducción
 Acero D2 (Special K)
 Acero para herramientas para trabajo en frío, de alto carbono y alto
cromo
 Norma ASTM A681
 wrought steel (acero laminado o forjado)
 Pero hay ofertas comerciales y estudios técnicos sobre piezas fundidas
(generalmente a la cera perdida)
 Acero ledeburítico (como las fundiciones blancas)
 Durante el temple al aire, en aceite o polímeros, la austenita
se transforma en parte a martensita
 Análisis químico
5
C (%) Mn (%) P (%) S (%) Si (%) Cr (%) V (%) Mo (%)
1,40-1,60 0,10-0,60 0,030
máx.
0,030
máx.
0,10-0,60 11,00-13,00 0,5-1,10 0,70-1,20

6. Introducción
 Estructura metalográfica
 Rodillo para conformado de tubos
 Martensita de revenido
 Red de carburos
6
64X 256X

7. Introducción
 Solidificación en el molde
 Efecto del cromo
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8. Introducción
 Temperatura de colado alta
 En un estudio, 1512oC al final del tratamiento en vacío,
antes de ir a colar los lingotes
 Aumenta el número de carburos con tamaño excesivo y
los carburos están más segregados.
 Velocidad de enfriamiento lenta
 En un estudio, 1,8; 0,25 y 0,16 oC/s
 Velocidades más bajas: mayor tamaño de carburos y
eventualmente precipitación de carburos eutécticos
adicionales
8

9. Introducción
 Tratamiento térmico, según norma ASTM A681
 Precalentamiento
 820ºC
 Austenización
 1010ºC bajo atmósfera controlada, 10 a 20 minutos
 Enfriamiento al aire
 Revenido
 200ºC, 2 horas
 Dureza mínima 59 HRC
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10. Introducción
 Tratamiento térmico
 Curva enfriamiento continuo- transformación
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11. Antecedentes
 Acerías 4C
 Fusión de matrices de corte de espesor grueso en acero
DIN 1.2382, un acero equivalente al D2
 Dificultades para el corte de montante
 Aceros Zapla
 Horno eléctrico de arco de 20 t
 Desgasificación en vacío en equipo DH
 Colado en lingotes
 Refusión bajo electro escoria
 Forjado de los lingotes resultantes
 Acindar Planta Tablada
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12. Antecedentes
 Pieza entregada por un cliente
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C (%) Mn (%) P (%) S (%) Si (%) Cr (%) V (%) Mo (%) Al (%)
Pieza 1,54 0,29 0,026 0,010 0,45 12,1 0,71 0,88 0,058
Norma
ASTM
1,40-
1,60
0,10-
0,60
0,030
máx.
0,030
máx.
0,10-
0,60
11,00-
13,00
0,50-
1,10
0,70-
1,20
Tamaño de grano pequeño; carburos primarios aislados, carburos secundarios
pequeños en borde e interior de los granos y martensita revenida

13. Coladas de prueba
 Pieza
 Moldeo horizontal en arena-resina
 Colado vertical para favorecer alimentación
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14. Coladas de prueba
 Fusión
 Horno de inducción con cuba de
100 kg
 Carga de retornos de acero SAE
1045, chapa de acero
inoxidable AISI 430,
ferrovanadio, ferromolibdeno y
grafito
 Temperatura en horno 1600ºC
(baja a 1570ºC)
 Colado en cuchara de 250 kg
 Dos probetas y dos piezas
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15. Coladas de prueba
 Colada de las piezas
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Primera pieza Segunda pieza

16. Coladas de prueba
 Desmoldeo y rebabado
16

17. Coladas de prueba
 Metalografía
17

18. Coladas de prueba
 Metalografía
18
Muestra 1 16,1% de carburos eutécticos
Muestra 2 19,4% de carburos eutécticos

19. Coladas de prueba
 Tratamiento térmico
 El enfriamiento al aire no fue suficiente para obtener la
dureza requerida
 Se debió hacer enfriamiento en solución de polímeros
en agua
19

20. Coladas de prueba
 Comparación
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Microestructura Dureza
Brinell
Pza.
Cliente
Martensita de revenido y
carburos.
Carburos primarios y
secundarios relativamente
dispersos y discontinuos;
tamaño de grano pequeño
Pza. 4 C Martensita de revenido y
carburos.
Carburos eutécticos ocupando
totalmente el borde de los
granos; tamaño de grano
grande
578
ASTM
A681
No define microestructura 578
C (%) Mn
(%)
P (%) S (%) Si (%) Cr (%) V (%) Mo
(%)
Al
(%)
Muestra 1,54 0,29 0,026 0,010 0,45 12,1 0,71 0,88 0,058
Pza. 4 C 1,40 0,48 0,020 0,028 0,36 12,5 0,81 0,80
Norma
ASTM
1,40-
1,60
0,10-
0,60
0,030
máx.
0,030
máx.
0,10-
0,60
11,00-
13,00
0,50-
1,10
0,70-
1,20

21. Oportunidades de mejora
 Si para otros usos se requiriera mejorar tenacidad
 Disminuir la temperatura de colada para afinar el
grano, buscando extender a toda la pieza el efecto que
se observó en la piel de la pieza colada a menos
temperatura (1451ºC)
 La temperatura de solidus calculada es de 1377ºC por lo que
habría margen para bajarla hasta por ejemplo 1420ºC
 Agregar niobio para afinar tamaño de grano
 Agregar tierras raras para modificar favorablemente
los carburos eutécticos
 Colar por gravedad en molde a la cera perdida
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22. Conclusiones
 Se pudo obtener mediante colado por gravedad en molde de
arena piezas de acero AISI D2 con la composición química
establecida por la norma y la dureza requerida, obtenida
mediante tratamiento térmico de temple y revenido
 Análisis químico
 Similar al de la pieza original y cumple especificación de acero D2
según la norma ASTM A681
 Microestructura
 Martensita y carburos en ambos casos
 Diferencias en distribución de los carburos y tamaño de grano
 Dureza
 Similar a la especificada por la norma
 Se puede mejorar la tenacidad si fuera necesario
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23. Muchas gracias!
 Héctor Chazarreta producción@acerias4c.com.ar
 Rubén D´angelo calidad@acerias4c.com.ar
 Cristian Genzano cristian.genzano@metallon.com.ar
 Jorge Madias jorge.madias@metallon.com.ar
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