Resorte de alta resistencia y método para la fabricación del mismo.

Un método de fabricación de un resorte de alta resistencia, donde un acero para resorte de alta resistencia que contiene en por ciento en masa: C: 0,36 - 0,48 %; Si: 1,80 - 2,80 %; Mn: 0,20 - 1,40 %; P: 0,015 % o menos; S: 0,010 % o menos; Cu: 0,10 - 0,50 %; Ni: 0,10 - 2,00 %; Cr: 0,05 - 1,20 %; Ti: 0,020 - 0,070 %; s-Al: 0,005 - 0,04 %; N: 0,002 - 0,012 %; O: 0,002 % o menos, y que contiene además, de forma opcional, uno o dos de Nb: 0,020 - 0,050 % y B: 0,0005 - 0,0030 %, y que contiene además, de forma opcional, uno o dos de Mo: 0,01 - 0,50 % y V: 0,05 - 0,30 %, mientras que el resto está constituido por Fe e impurezas inevitables, donde las siguientes ecuaciones

(1), (2), (3) se satisfacen cuando no está contenido B alguno y las siguientes ecuaciones (1), (2)', (3) se satisfacen cuando está contenido B y la cantidad de inclusiones de un diámetro de 10 μm o mayor por campo de visión de 100 mm2 es de 10 o menos, que se conforma para dar una forma de resorte mediante conformación en caliente o conformación en frío:

1,2 % ≤ C (%) + Mn (%) + Cr (%) ≤ 2,0 % ecuación (1)

1,4 % ≤ Si (%) / 3 + Cr (%) / 2 + Mn (%) ≤ 2,4 % ecuación (2)

1,4 % ≤ Si (%) / 3 + Cr (%) / 2 + Mn (%) + 170 B (%) ≤ 2,4 % ecuación (2')

0,4 % ≤ Cu (%) + Ni (%) ecuación (3)

caracterizado por que el método mediante conformación en frío comprende las etapas de: calentamiento para templado, templado, revenido a HRC52 o más alta, bobinado en frío, recocido de atenuación de esfuerzos internos, chorreo por granalla en caliente, fraguado en este orden, y

el método mediante conformación en caliente comprende las etapas de: calentamiento para templado, bobinado en caliente, templado, revenido a HRC52 o más alta, chorreo por granalla en caliente, fraguado en este orden, donde el chorreo por granalla en caliente se ejecuta en un intervalo de temperaturas de 200 - 350 ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2004/012277.

Solicitante: DAIDO TOKUSHUKO KABUSHIKI KAISHA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 11-18, Nishiki 1-chome, Naka-ku Nagoya-shi Aichi 460-8581 JAPON.

Inventor/es: TANGE,AKIRA, KOYAMA,HIROSHI, OKUYAMA,ISAMU, KIMURA,KAZUYOSHI, HISANO,YOSUKE, YONEGUCHI,AKIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > C21D8/00 (Modificación de las propiedades físicas por deformación en combinación con, o seguida por, un tratamiento térmico (endurecido de objetos o de materiales formados por forja o laminado sin otro calentamiento que el necesario para dar la forma C21D 1/02))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > C22C38/00 (Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO CON MUELA; PULIDO > TRATAMIENTO POR CHORRO ABRASIVO O CHORRO ANALOGO,... > Métodos para la utilización del chorro abrasivo... > B24C1/10 (para compactar superficies, p. ej. por granallado (para deformar chapas, tubos o perfiles metálicos B21D 31/06; tratamiento metalúrgico C21D 7/00, C22F 1/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero... > C22C38/38 (con más de 1,5% en peso de manganeso)

PDF original: ES-2524326_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Resorte de alta resistencia y método para la fabricación del mismo Solicitudes relacionadas

La presente memoria descriptiva se basa en la solicitud de patente PCT con N° PCT/JP24/12277 presentada el 26 de agosto de 24.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método de fabricación de un acero para resorte de alta resistencia de acuerdo con la parte de preámbulo de la reivindicación 1, conocida a partir del documento JP 23253391 A.

2. Descripción de la técnica relacionada

En los últimos años, la reducción en la cantidad de emisión de gas de dióxido de carbono se ha considerado como un problema a resolver desde un punto de vista de moderar el calentamiento global. Por lo tanto, se ha considerado importante en el campo de los automóviles una reducción en el peso de un vehículo que dé como resultado una potenciación de la eficiencia de combustible, de tal modo que se ha buscado una reducción en el peso de una diversidad de resortes tales como un resorte en espiral de suspensión. Con el fin de lograr una reducción en el peso del resorte a la vez que se mantienen las características de resorte requeridas, se requiere tener un resorte de alta resistencia que tenga un esfuerzo de diseño, TmáX de 1176 MPa o más alto y una dureza de HRC52 o más alta en la escala C de dureza Rockwell.

Por cierto, la reducción en el peso del resorte puede lograrse mediante el aumento del esfuerzo de diseño del resorte. El esfuerzo de diseño está determinado por la resistencia a la deformación permanente y la durabilidad, y estas características pueden mejorarse por los siguientes medios. Una mejora en la resistencia a la deformación permanente puede obtenerse, desde un punto de vista del material mediante el uso de un grado de calidad del acero (SUP7) que tiene una cantidad aumentada de Si como un elemento de endurecimiento de ferrita, o un grado de calidad del acero (SUP12V) que tiene V adicionalmente como elemento de refinado de grano, o desde un punto de vista del procesamiento mediante la realización de fraguado. Por otro lado, una mejora en la durabilidad puede obtenerse mediante el aumento del carbono y los elementos aleantes con el fin de aumentar la dureza después del revenido desde el punto de vista del material, o mediante chorreo por granalla con el fin de dar un esfuerzo residual de compresión desde el punto de vista del procesamiento.

No obstante, convencionalmente, incluso si se usan los medios que se han descrito en lo que antecede, el aumento en la resistencia solo puede lograrse hasta HRC52 en cuanto a la dureza del resorte y 19 MPa en cuanto a la resistencia a la tracción desde el punto de vista de la durabilidad. Es decir, si la resistencia del resorte se intensifica, la tenacidad a la fractura disminuye de tal modo que aumenta la sensibilidad a entalla, dando como resultado de ese modo una dispersión en la durabilidad y una disminución en la fiabilidad. Además, también es un problema que las inclusiones que actúan como entallas disminuyen la durabilidad. Además, también hay otros problemas tales como que la adición de cualquier elemento especial tiene un coste alto con el fin de evitar la disminución en la tenacidad a la fractura, o que la adicción de una gran cantidad de elementos de aleación aumenta la dureza después del laminado en caliente de tal modo que tiene lugar un agrietamiento o rotura de alambre cuando se estira el alambre.

Por otro lado, en los últimos años, se ha pulverizado un agente para derretir la nieve que está constituido principalmente por cloruro con el fin de evitar que la superficie de la carretera se congele en el invierno y, por lo tanto, la potenciación de la resistencia a la fatiga por corrosión se ha vuelto un problema importante a resolver. No obstante, en los aceros para resorte convencionales tales como SUP7 y SAE9254, aumentar la dureza conduce a la disminución en la resistencia a la fatiga por corrosión y en el acero convencional, hay un límite en el aumento de la dureza más de un nivel actual. En un resorte que se usa bajo un entorno de corrosión, una picadura por corrosión sirve como una entalla, induciendo de ese modo una disminución en la resistencia a la fatiga por corrosión. Incluso si se añade un elemento anti-corrosión para fines de evitar el fenómeno que se ha mencionado en lo que antecede, se induce un aumento en la dureza después del laminado de tal modo que la maquinabilidad disminuye.

Si la dureza de un resorte es más alta que la de un material de chorreo por granalla (SP, shot peening), un esfuerzo residual compresivo que contribuye en gran medida a la potenciación de la resistencia a la fatiga no se ha cargado lo suficiente. Adicionalmente, hay otros problemas tales como que el material de SP se vuelve fácil de romper, conduciendo de ese modo a un coste más alto, y que los granos que han colisionado penetran en un resorte, reduciendo de ese modo su durabilidad.

Un objeto de la presente invención es la provisión de un método de fabricación de un acero para resorte de alta resistencia que tiene una resistencia a la fatiga alta y una resistencia a la fatiga por corrosión alta.

Documento de patente 1: publicación de solicitud de patente de Japón con N° 364672 Sumario de la invención

Para lograr el objeto en lo que antecede, la Invención proporciona un método de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1 de un acero para resorte de alta resistencia que contiene en por ciento en masa, C: ,36 - ,48 %, Si: 1,8-2,8 %, Mn: ,2- 1,4 %, P: ,15 % o menos, S: ,1 % o menos, Cu: ,1-,5%, Ni: ,1-2,%, Cr: ,5- 1,2 %, s-AI: ,5-,4 %, N: ,2-,12%, O: ,2 % o menos mientras que el resto está constituido por Fe e impurezas inevitables, donde las siguientes ecuaciones (1), (2), (3) se satisfacen y la cantidad de inclusiones de un diámetro de 1 pm o mayor por campo de visión de 1 mm2 es de 1 o menos:

1,2 % < C (%) + Mn (%) + Cr (%) <S 2, %... ecuación (1)

1,4 % < Si (%) / 3 + Cr (%) / 2 + Mn (%) <S 2,4 %... ecuación (2)

,4 % < Cu (%) + Ni (%)... ecuación (3).

El acero para resorte de alta resistencia tiene las siguientes tres características cuando se clasifica de forma general. En primer lugar, la dureza del mismo después del templado y el revenido se ajusta a HRC52 o más alta a la vez que se modera la dureza después del laminado, mediante la adición y el ajuste de componentes tales como Si, Mn, Cr o similar.

En segundo lugar, la cantidad de inclusiones (en particular, la inclusión de óxidos) que tienen un diámetro de 1 pm o mayor, que puede volverse un origen de fractura, se reduce al desoxidar lo suficiente (de forma más específica, desoxidar mediante Al), proporcionando de ese modo una resistencia a la fatiga alta.

En tercer lugar, la resistencia a la fatiga por corrosión se potencia mediante la adición y el ajuste de elementos anticorrosión tales como Cu y Ni, y mediante la optimización de la cantidad de elementos que aceleran la corrosión.

De la forma que se ha descrito en lo que antecede, se obtiene un acero para resorte de alta resistencia que tiene una durabilidad excelente incluso si la dureza es tan alta como HRC52 o más alta. A continuación, se logra un resorte de alta resistencia que tiene un esfuerzo cortante máximo de 1176 Mpa o más mediante la realización de chorreo en caliente en un intervalo de temperaturas de 2 - 35 °C sobre un acero para resorte de alta resistencia de este tipo tal como se describe posteriormente.

En lo sucesivo en el presente documento, la presente invención se explicará con más detalle mediante la descripción de las razones para cada limitación numérica.

*C (carbono): ,36- ,48%

El C es efectivo para obtener una resistencia previamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de fabricación de un resorte de alta resistencia, donde un acero para resorte de alta resistencia que contiene en por ciento en masa: C: ,36- ,48%; Si: 1,8-2,8 %; Mn: ,2- 1,4 %; P: ,15% o menos; S: ,1% o menos; Cu: ,1-,5%; Ni: ,1-2,%; Cr: ,5- 1,2 %; Ti: ,2-,7 %; s-AI: ,5- ,4 %; N: ,2-,12 %; O: ,2 % o menos, y que contiene además, de forma opcional, uno o dos de Nb: ,2- ,5 % y B: ,5 - ,3 %, y que contiene además, de forma opcional, uno o dos de Mo: ,1 - ,5 % y V:

. 5-,3 %, mientras que el resto está constituido por Fe e impurezas inevitables, donde las siguientes ecuaciones (1), (2), (3) se satisfacen cuando no está contenido B alguno y las siguientes ecuaciones (1), (2), (3) se satisfacen cuando está contenido B y la cantidad de inclusiones de un diámetro de 1 pm o mayor por campo de visión de 1 mm2 es de 1 o menos, que se conforma para dar una forma de resorte mediante conformación en caliente o conformación en frío:

1,2 % < C (%) + Mn (%) + Cr (%) < 2, % ecuación (1)

1.4 % < Si (%) / 3 + Cr (%) / 2 + Mn (%) <S 2,4 % ecuación (2)

1.4 % < Si (%) / 3 + Cr (%) / 2 + Mn (%) + 17 B (%) < 2,4 % ecuación (2)

,4 % < Cu (%) + Ni (%) ecuación (3)

caracterizado por que el método mediante conformación en frío comprende las etapas de: calentamiento para templado, templado, revenido a HRC52 o más alta, bobinado en frío, recocido de atenuación de esfuerzos internos, chorreo por granalla en caliente, fraguado en este orden, y

el método mediante conformación en caliente comprende las etapas de: calentamiento para templado, bobinado en caliente, templado, revenido a HRC52 o más alta, chorreo por granalla en caliente, fraguado en este orden, donde el chorreo por granalla en caliente se ejecuta en un intervalo de temperaturas de 2 - 35 °C.

2. Un resorte de alta resistencia que se produce mediante el método de fabricación de acuerdo con la reivindicación

1,

donde la dureza se reviene a HRC52 o más alta y el esfuerzo cortante máximo es de 1176 MPa o más alto.