tratamiento termico de cuchillos

1. TRATAMIENTOS TERMICOS
DE LOS ACEROS
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE
SAN MARCOS
FIGMMG
Escuela de Ingeniería Metalúrgica
Ing Oswaldo Gonzales Reynoso
Fabricacion de Cuchillos

2. Partes del cuchillo
Para comprender mejor los procesos, conozcamos las
partes de un cuchillo:

3. El Acero.
Los aceros al carbono están constituidos por hierro y carbono entre un 0,2 a un 2%
Los aceros inoxidables añaden al acero carbono porcentajes de cromo entre un 12 y un 17%,
Molibdeno hasta un 1% o vanadio hasta un 2%.
El Carbono asegura la dureza. Mientras que el Cromo proporciona la calidad de inoxidable.
blando, por lo que deben añadirse otros metales para endurecer e impedir que los cuchillos
pierdan filo. Por otro lado el Molibdeno y el Vanadio actúan contra la corrosión y endurecen
el acero.
No todos los cuchillos contienen estos componentes en sus aleaciones.
1085 alto carbon
0.85% de C, 1% de Manganeso, 0.03% of Phosphorus: Increases strength. 0.05%
of Sulfur: Increases machinability. Dureza 50 HRc
1095 alto carbon
0.95% de C, 0,5% de Manganeso, 0.03% of Phosphorus: Increases strength. 0.05%
of Sulfur: Increases machinability. Dureza 55 HRc

4. Diferentes calidades
X50CrMoV15 Acero inoxidable martensítico, excelente para herramientas de corte.
Equivalente: Aisi Inoxidable 440C.
contiene un 0.48 a 0.60% de C un 15% de Cr, un 0,8% de Mo 0,20% de V.
de V. X45CrMoV15. Dureza 56 HRc
7CR17MOV 440C The carbon content 0.75%. 18% de Cr, 0,75% de Mo, 1,0% de Mn,
1,0% de Si Stainless Steel Dureza: 58-60 HRC
HAP40 Core High Carbon Steel. The carbon content 1.33%. 4,7% de Cr, 5,4 Mo, 3,3 V,
8,5 Co, y 6,5 W Dureza HRC 63+-2
Acero 8670M es acero alto carbono baja aleación,.
0,75% of C. 0,5% de Cr, 0,15% de Mo, 1% Ni 0,6% de Mn 0,35% S, 0,025% de P,
W2 is water hardening Carbon Steel high in carbon
1,15% de C. 0,15% de Cr. 0,1% of Mo., 0,2% Ni, 0,25%de Mn dureza HRC 65.

6. El tratamiento térmico en la producción de cuchillos.
Una vez se ha producido el cuerpo completo del cuchillo, la hoja se calienta a una
temperatura de entre 850 y 1200 grados centígrados aproximadamente. Esta operación
llamada templado. Se lleva a cabo bajo atmósfera controlada con adición de un gas
específico.
Estas hojas se enfrían a continuación muy rápida y bruscamente sumergiéndolas en agua fría
o aceite. El contraste térmico de pasar de alta temperatura a baja temperatura genera una
fragilidad en la hoja y el riesgo de que se rompa es muy alto.
Para solucionar esta fragilidad es necesario recalentar las hojas a una temperatura de
llama «el revenido», y la temperatura estará en función del tipo de acero y de la dureza
deseada. Con el revenido se obtienen el carácter y la dureza deseados que varían según cada
producto.

7. El temple se realiza mediante la inmersión de
las piezas en un baño de sales fundidas a
1050º C aproximadamente, modificando la
temperatura en función del material a templar,
y un posterior apagado en sales , o aceite.
Luego se proseguirá introduciendo las piezas en
el horno de revenido, donde se mantienen a
una temperatura de 200º C varias horas y se
procede a reducir la temperatura de forma
gradual, y así eliminar las tensiones
moleculares como resultado del temple,
acabando de transformar la austenita residual
en martensita, y obteniendo una estructura
interna del material homogénea, que garantiza
las mismas propiedades mecánicas a lo largo de
todo el filo de la herramienta.
PROCESO DE TEMPLE

9. Proceso de Temple
El temple es el proceso más importante en el proceso de fabricación
de una herramienta de corte. Todos los esfuerzos realizados en la
mecanización, su pulido, etc. no servirían de nada si a la herramienta

10. Un cuchillo forjado es aquél en que la parte metálica está
formada de una sola pieza. Es decir, la hoja, la virola y la
virola y la espiga son de una misma pieza y se forjan por

11. Una variante del verdadero forjado 100% es la
que, siguiendo el mismo proceso anterior,
anterior, parte de una barra plana de acero
acero en lugar de una barra redonda. El
El resultado es prácticamente el mismo y
mismo y necesita de un menor esfuerzo
esfuerzo productivo.

12. Tenemos tres técnicas más de
producir la parte metálica de
los cuchillos,
el falso forjado, la hoja
cortada con virola sobrepuesta
que imita un forjado y la de
hoja simplemente cortada.
El falso forjado es el sistema que corta espiga,
virola y hoja en dos o tres piezas por separado
separado y luego las suelda creando una sola
una sola pieza metálica. La ventaja de este
este sistema es que las prensas necesarias son
necesarias son de mucha menor potencia, y
potencia, y los costes de producción son
son mucho más bajos. Si las soldaduras están
soldaduras están bien hechas y pulidas, es
pulidas, es muy difícil distinguir un verdadero
verdadero forjado de un falso forjado…
forjado… incluso para expertos.

13. Hoja simplemente cortada, es la más
económica de todas. Puede cortarse solo la
solo la hoja, o la hoja y la espiga de una sola
una sola pieza. La virola no existe.

14. Hoja cortada con virola sobrepuesta, el
sistema es idéntico al anterior, pero se
pero se sobrepone una virola postiza para
postiza para aparentar un forjado. Este
Este sistema está cada vez más en desuso.

15. Existe, para acabar, otro sistema muy
usado que es el de insertar una hoja
en un mango de plástico

16. valoración de la dureza de un cuchillo
La dureza se valora mediante la medición Rockwell HRC (Hardness Rockwell Scale).
Para cuchillos de uso diario se esperan durezas de entre 52 a 56 HRC, para cuchillos
premium se esperan durezas entre 56 y 65 HRC.
La operación del revenido es muy delicada y requiere del control riguroso de los
tiempos de calentamiento y enfriamiento, en función de la composición del acero a
tratar.
La dureza final no es el único criterio ni es suficiente para confirmar que se ha obtenido
un cuchillo de buena calidad. Por ejemplo, si el tratamiento térmico ha sido
demasiado rápido, la estructura de acero se altera de modo que la hoja perderá su
uso, incluso si tiene una gran dureza. Un tratamiento térmico rápido implica dureza en
la superficie, pero fragilidad en el corazón del acero y por eso una hoja blanda o
quebradiza, además, sensible a la corrosión.

17. El biselado y afilado.
Una vez tenemos el cuerpo del cuchillo
acabado, templado y revenido debemos rebajar
la hoja para prepararla para el afilado. Esta
operación se llama biselado.
A. Biselado simétrico plano. proporciona una buena
calidad de corte.
B. Biselado simétrico convexo. proporciona una capacidad
de corte menos eficiente que el biselado cóncavo.
C. Biselado cóncavo. proporcionará una excelente
capacidad de corte. Su parte negativa es que, al realizar
afilados con frecuencia, acaba perdiendo el área de zona de
corte.
D. Biselado asimétrico plano. El más fácil de fabricar.
E.Biselado asimétrico cóncavo. Más difícil que el asimétrico
plano, pero con mejor resultado de corte al afilar.

19. afilado
Tras el biselado se procede al afilado. Se puede afilar mediante piedras
afiladoras, amoladoras, a mano o mecánicamente. Para comprobar que
el filo del cuchillo sea perfecto, se sostiene en vertical un folio de papel
y se efectúa el corte en el lateral del folio. Si el corte es limpio, el
afilado es perfecto.
El afilado puede ser en forma de
dentado o serrado, también
llamado perlado. Se produce para
aquellos cuchillos que deben cortar o
rebanar alimentos cuyo exterior es más
duro que el interior o tiene corteza. Este
afilado es muy común en los cuchillos
paneros, los de cortar congelados, los
chuleteros y los tomateros.
Para el acabado de la hoja se procede
al pulido mediante bandas de papel
esmeril de grano finísimo rebajando
cada vez el grano hasta conseguir un
pulido uniforme sin rayas o espejo.

20. La espiga.
La espiga, que no es más que la prolongación de la hoja, sirve para
poder insertarla correctamente al mango. Las espigas pueden tener
distintas formas y longitudes. A mayor longitud, mejor fijación al
mango. Veamos las distintas formas de espiga
Espiga para insertar. No es visible a
simple vista. Muy usada con mangos
plásticos.
Media Espiga. Es corta y se inserta
mediante uno o dos remaches.
Espiga tres cuartos. Es más larga que
la media y se inserta con dos o tres
remaches.
Espiga completa. Es tan larga como el
mango y se inserta casi siempre con
tres remaches.

23. Los aceros al carbono mas empleados en cuchillos son:
- 52100: El acero por excelencia para los cuchillos de caza, su elevado grado de carbono hace que adquiera un filo
superior, su elevada concentración en cromo, lo hace poco oxidable. Al principio comenzó siendo un acero poco
empleado, pero con el tiempo la industria fue mejorando sus características hasta obtener actualmente un gran
acero. Presente en los grandes cuchillos artesanos de la actualidad.
- O1: Junto con el 5160, es un acero de los aceros mas populares entre los artesanos, sobre todo en EEUU.
Resistente al desgaste, presenta buena dureza y tenacidad, ademas de un buen pulido a espejo. Pese a las
creencias populares, de que es un acero normal y fácilmente oxidable, os puedo decir que Randall, lo emplea en la
mayoría de los cuchillos. Con un buen grado de dureza, tiene un fácil afilado.
- L6: Este acero apareció como la opción superior al O1, hace unos 20 años. Muy resistente, buen filo, pero con un
mal mantenimiento se oxida fácilmente, como el O1. Si el mantenimiento, no es un inconveniente, este es uno de los
mejores aceros para cuchillos que va a encontrar, especialmente por su dureza. Buen acero para forjar.
- 9260: Junto con el acero 5160, es uno de los aceros más empleados y conocidos por todos. Su popularidad se
debe a que es un acero fácil de encontrar, es el llamado acero de ballesta, pero hay que tener claro, que no todas las
ballestas están hechas de estos aceros, aunque sean los mas comunes, el 9260, 9262 y 5160. Es un acero simple, de
fácil forja, ideal para principiantes. La resistencia al desgaste es buena.
- 5160: De características similares al 9260, es un acero empleado en muelles y resortes. De calidad superior,
presenta mayor concentración de Cromo, y el proceso de fabricación es mejor, eliminando el Silicio de su
composición. Sin duda, es uno de los mejores acero al carbono simples. El tratamiento térmico es sencillo y su forja
también.

24. - A2: Es un acero para herramientas, con un alto contenido el cromo, aunque no lo hace inoxidable. Fácil de trabajar, más
duro que el acero D2, pero con menor resistencia al desgaste. Mayoritariamente se emplea en espadas por su
flexibilidad. Pese a su extrema dureza, es un acero de calidad empleado en EEUU por grandes artesanos como Chris
Reeve, para cuchillos con mucho uso diario, por su facilidad para el afilado.
- D2: De todos los aceros al carbono, es el que menos mantenimiento necesita, su alto contenido en cromo, hace que sea
el menos oxidable de todos, también denominado semi-inoxidable. Con una elevada concentración de Molibdeno y
Vanadio que le confiere gran dureza y retención de filo. Todo ello hace que solamente suela encontrarse en cuchillos
profesionales. La conocida marca Benchmade comenzado a usarlo en algunos de sus modelos hace un tiempo.
- 1095/10XX: Aceros al carbono simples, de aleaciones basicas por ello se cree o se dice que son la herencia de aceros
medievales. Empleados en todo el mundo, bajo las distintas denominaciones de cada sistema, aunque son mas
conocidos en EEUU. El porcentaje de carbono, es indicado por las dos ultimas cifras, de esta forma sabemos fácilmente
el tipo de acero. Ejemplo: 1095, contiene un 0.95% de carbono. Empleado en cuchillería básica y espadas. Es un buen
acero para iniciarse en la forja.
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- 15N20: Aceros al carbono, cuya principal aleacion es el Niquel. Este acero se emplea principalmente en la fabricacion
de acero damasco, dado que su elevado contenido en niquel hace que tenga un gran contraste brillante claro, con las
otras capas de aceros. Se suelen emplear composiciones basicas empleando: 1095 + 15n20 ó 1095 + 1075 + 15N20,
algunos artesanos tambien emplean acero O1 y 5160.

25. Tipos de aceros inoxidables más comunes en cuchillería:
- 440: El acero 440C es posiblemente el acero inoxidable mas empleado del mundo para cuchillos y navajas de alta
calidad, bisturís,… excelente relación calidad y precio. El principal problema es la dificultada para el reafilado, claro
esta tiene una muy buena retención de filo. Unos de sus hermanos más empleado en cuchillería es el 440A, usado en
cuchillos y navajas artesanales por facilidad para el reafilado. Se trabaja muy bien, en la escala es el siguiente superior
al 420, junto con el 12C27. El 440B, de similares características, pero con una concentración de carbono mas baja, A
(75%) a B (9%) a C (1.2%).
- 420: Empleado principalmente en Asia, para cuchillos de cocina. Es un acero muy empleado, principalmente por su
relación calidad-precio, es económico. La retención de fijo no es muy alta. Al igual que con el 440, encontramos
muchas variantes. El 420J, de origen japonés. El 420J2, menos oxidable, pero menos resistente al corte. El 420HC,
enriquecido con níquel y cromo, le confiere mayor resistencia a la corrosión. La ultima novedad es el 420MoV,
enriquecido con molibdeno y vanadio, lo cual le confiere una características superiores al 420.
- ATS-34: Este tipo de acero es usado exclusivamente para hacer cuchillos de alta gama. De características similares al
154CM, la variacion mas significativa es que uno de origen japones y el otro americano. Una aleación de carbono,
cromo y molibdeno, algunos critican su falta de vanadio.
- BG42: Probablemente uno de los mejores aceros inoxidables para cuchillos. Retención de filo excelente y alta
resistencia. Fabricado con una aleación especial a alta presión, en EEUU. De precio elevado ya que requiere un
tratamiento térmico muy complejo en su proceso de fabricación.

26. - 12C27: Acero de herramienta de origen nórdico (sueco, noruego), de idénticas características al 440 A. En teoría
este acero es algo superior, ya que supone que es mas puro, por lo cual a la hora del tratamiento térmico, es mas
exacto el acabado. Típicamente empleado en los cuchillos de la zona.
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- CPMS30V: Fabricado especialmente para cuchilleria, por Crucible Materials Corporation, a peticion del famoso
cuchillero Chris Reeves. Con una de las mejores combinaciones entre tenacidad, resistencia al desgaste y a la
corrosion. Su composicion química promueve la formación de carburos de vanadio que son más duros y más
eficaces que los de cromo en la resistencia al desgaste.
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