Bohler K110 (AISI D2 / JIS SKD11, DIN 1.2379) es uno de los principales aceros que utilizo para mis cuchillos de cocina. Está clasificado como un acero hipereutectoide para herramientas de trabajo en frío que se suele utilizar para matrices de corte, cuchillas de corte, matrices de conformación, moletas, calibradores (de tapón y de rosca), punzones, matrices de recorte, etc.
El rendimiento de una herramienta (en este caso una hoja de cuchillo) depende del diseño de la herramienta, la precisión con la que se fabrica, la elección del acero y la elección del tratamiento térmico.
Bohler K110 Composición química (% promedio)
C: 1,55, Mn: 0,30 , Si: 0,30, Cr: 11.30%. V: 0,75, y Mo: 0,75.
Por qué me gusta
- El alto contenido de carbono para una alta dureza: 60+HRC
- Alta resistencia al desgaste. Aproximadamente 8 veces mayor que la de los aceros simples al carbono debido a la presencia de carburos.
- Inoxidable. Bien casi. Debido al alto porcentaje de carbono en el acero, extrae la mayor parte del 12% de cromo en carburos de cromo, lo que deja un 5,8% restante para la resistencia a las manchas.
- Estabilidad durante el tratamiento térmico.
- El D2 se ha utilizado en muchos cuchillos, famosos por fabricantes como Bob Dozier.
- Buena retención del filo: Mejor que el N690, el ATS-34/154CM y el 440C.
Preocupaciones
- Las altas temperaturas de autentificación aumentan / hacen más grueso el tamaño del grano, lo que no es deseable en las hojas de los cuchillos ya que disminuye la tenacidad.
- La protección durante el tratamiento térmico es vital ya que una atmósfera abierta da hasta .014″(.35mm) de capa de descarbonización y una notable pérdida de elementos de aleación.
- Los tiempos de mantenimiento más largos aumentarán la disolución de los carburos, lo que dará lugar a un aumento de la dureza al temple. Pero disminuye la tenacidad.
La receta del tratamiento térmico:
- El objetivo es reducir el tamaño de grano, distribuir los carburos uniformemente en la matriz y obtener 60+ HRC, minimizando la austenita retenida.
Preenfriamiento:
- Recocido intercrítico por calentamiento y mantenimiento de una temperatura entre las temperaturas Ac1 y Ac3 (830°C) para obtener una austenitización parcial. A esto le sigue un enfriamiento lento en el horno o el uso de vermiculita u otro medio aislante, lo que conduce a la microestructura final de carburos esferoidales distribuidos uniformemente en una matriz de ferrita.
- Subcrítico / Esferoidización: mediante calentamiento a temperaturas más bajas (690-720°C) y tiempos de mantenimiento más largos (15 min).
Austinización
- Debe evitarse una temperatura de austenización elevada.
- Se debe utilizar un recubrimiento/hoja protectora para evitar la descarbonización, ya que el núcleo con mayor contenido de carbono puede expandirse y pone en tensión la capa exterior.
- Temperatura de austenización: 1025°C (temperatura ideal si no se usa crio)
- Tiempo de remojo: 15-30 min
Enfriamiento:
Suelo utilizar placas de aluminio para enfriar la cuchilla. Esto mantiene las cuchillas rectas y verdaderas. Un enfriamiento de placa es un poco más rápido que el enfriamiento en el aire (a pesar de que los aceros son de «endurecimiento al aire»), pero sigue siendo lo suficientemente lento como para no poner tensiones indebidas en el acero y el riesgo de agrietamiento.
Puedes enfriar la placa con la lámina de acero inoxidable todavía cubriendo la hoja.
Tratamiento en frío/criogénico.
En la austenita altamente aleada, una fracción considerable de la austenita puede quedar retenida en la microestructura a temperatura ambiente (10% RA), lo que da lugar a una dureza mucho menor que la esperada para microestructuras más completamente transformadas.
El tratamiento criogénico promueve la transformación de la austenita retenida en martensita, afina el tamaño de los carburos secundarios, aumenta su cantidad y densidad de población, y conduce a su distribución más uniforme en las microestructuras, a temperaturas criogénicas, lo que se atribuye a la mejora de la dureza y la resistencia al desgaste (hasta un 817%) del acero.
Incluso un tratamiento en frío (4% RA) puede dar resultados beneficiosos, pero las temperaturas criogénicas superficiales o profundas (-196°C) son mejores (0% RA). El D2 tiene un punto Mf por debajo de la temperatura ambiente -125,1°C, lo que significa que es necesario un tratamiento bajo cero.
El tiempo en nitrógeno líquido o hielo seco no debe ser mayor que el que necesita el cuchillo para alcanzar las temperaturas frías. En otras palabras, 30-60 minutos son suficientes.
¡NB! Para que sea eficaz, el tratamiento criogénico debe realizarse lo antes posible después del temple y antes del revenido. Esto se debe a que el AR se transforma en martensita no templada que es frágil y necesita ser templada. Es decir, no haga un revenido rápido en K110 (D2) si está haciendo un tratamiento en frío.
El revenido
El revenido reduce las tensiones residuales, aumenta la ductilidad, la tenacidad y asegura la estabilidad dimensional.
El revenido de la martensita templada precipita carburos finos, que se denominan carburos de transición.
El revenido 3 veces en comparación con 2 veces, puede aumentar la tenacidad hasta un 25%. Esto se debe a la distribución óptima de los elementos de aleación entre los carburos y la matriz, a la distribución más fina de los carburos y a la periodización del carburo en los límites interfaciales de la martensita.
Sembrar durante al menos sesenta (60) minutos, retirar del horno y dejar enfriar al aire. El segundo y tercer revenido deben ser una repetición del primero. (Es decir, mantener constantes las temperaturas y la duración)
- Temperatura de revenido: 205°C
- Tiempo: 2 – 3 veces
- Duración: 1 hora (60 minutos)
Resumen:
- 1025°C y 205°C deberían equivaler a 63HRC (Impacto 1.4)
- 1038°C y 205°C deberían equivaler a 62HRC (Impacto 1.9)
- 1065°C y 205°C deberían equivaler a 60HRC (Impacto 1.8)
Enlaces:
- Hobler K110 Spec Sheet
- Heat Treatment and Toughness Behavior of Tool Steels (D2 and H13) for Cutting Blades by Attaullah. (Ayooq) Arain 1999
- Evaluación del tratamiento criogénico en la desestabilización de la austenita retenida en el acero AISI D2 por R. Minaya Huamán, Lauralice de Campos Franceschini Canale 2017
- Todo sobre el acero D2: desarrollo, uso en cuchillos y propiedades
- ¿Cuánto cromo más necesita el D2 para ser inoxidable?
- Tratamientos bajo cero del acero AISI D2: Parte I. Microestructura y dureza 2010
- Comparación de los efectos del tratamiento criogénico en diferentes tipos de aceros: Una Revisión
- Ingeniería de Cuchillas: Steel, Heat Treating, and Geometry by Dr. Larrin Thomas
Disclaimer:
Toda la información anterior es de mis lecturas de los documentos de investigación, los mensajes del foro, y las discusiones con la gente. No soy un metalúrgico y lo anterior se presenta aquí para el beneficio de todos los cuchilleros. Usted no tiene que seguirlos y no seré responsable de cualquier pérdida o daño que pueda experimentar.