PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE UNA PIEZA DE ACERO BAINITICO.
Procedimiento para la fabricación de una pieza de acero, caracterizado porque:
- se elabora y se cuela un acero cuya composición, en porcentajes ponderales, es de 0,06% <= C <= 0,25%; 0,5% <= Mn <= 2%; trazas <= Si <= 3%; trazas <= Ni <= 4,5%; trazas <= Al <= 3%; trazas <= Cr <= 1,2%; trazas <= Mo <= 0,30%; trazas <= V <= 2%; trazas <= Cu <= 3,5%; y respetándose al menos una de las condiciones:
-0,5% <= Cu <= 3,5%
- 0,5% <= V <= 2%
- 2% <= Ni <= 4,5% y 1% <= Al <= 2% de manera opcional desde 5 hasta 50 ppm de B; de manera opcional desde 0,005 hasta 0,04% de Ti; de manera opcional desde 0,005 hasta 0,06% de Nb; de manera opcional desde 0,005 hasta 0,2% de S; de manera opcional, al menos, uno de los elementos Ca hasta un 0,007%, Te hasta un 0,03%, Se hasta un 0,05%, Bi hasta un 0,05% y Pb hasta un 0,1%; siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración; - se efectúa, al menos, una deformación en caliente del acero colado, con objeto de obtener un desbaste de la pieza a una temperatura comprendida entre 1.100 y 1.300ºC; - se efectúa una refrigeración controlada del desbaste de la pieza con aire en calma o con aire pulsado, con una velocidad menor que 3ºC/s entre 600 y 300ºC, con el fin de conferirle una microestructura bainítica; - y se recalienta el acero para efectuar un revenido de precipitación, antes o después de la mecanización de la pieza a partir de dicho desbaste
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03292950.
Solicitante: ASCOMETAL.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: IMMEUBLE "LE COLISEE", 10 AVENUE DE L' ARCHE, FAUBOURG DE L' ARCHE,92400 COURBEVOIE.
Inventor/es: DIERICKX,PIERRE, ANDRE,GAELLE.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 27 de Noviembre de 2003.
Fecha Concesión Europea: 2 de Septiembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C21D1/02 QUIMICA; METALURGIA. › C21 METALURGIA DEL HIERRO. › C21D MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES FERROSOS; DISPOSITIVOS GENERALES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO DE METALES O ALEACIONES FERROSOS O NO FERROSOS; PROCESOS DE MALEABILIZACION, p.ej. POR DESCARBURACION O REVENIDO (cementación por procesos de difusión C23C; tratamiento de la superficie de materiales metálicos utilizando al menos un proceso cubierto por la clase C23 y al menos un proceso cubierto por la presente subclase, C23F 17/00; solidificación unidireccional de materiales eutécticos o separación unidireccional de materiales eutectoides C30B). › C21D 1/00 Métodos o dispositivos generales para tratamientos térmicos, p. ej. recocido, endurecido, temple o revenido. › Endurecimiento de artículos o materiales formados por forjado o laminado, sin más calentamiento que el preciso para dar la forma.
- C21D8/00A
- C22C38/06 C […] › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS. › C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › que contienen aluminio.
- C22C38/42 C22C 38/00 […] › con cobre.
- C22C38/44 C22C 38/00 […] › con molibdeno o tungsteno.
- C22C38/46 C22C 38/00 […] › con vanadio.
- C22C38/58 C22C 38/00 […] › con más de 1,5% en peso de manganeso.
Clasificación PCT:
- C21D1/02 C21D 1/00 […] › Endurecimiento de artículos o materiales formados por forjado o laminado, sin más calentamiento que el preciso para dar la forma.
- C21D8/00 C21D […] › 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).
- C22C38/04 C22C 38/00 […] › que contienen manganeso.
- C22C38/06 C22C 38/00 […] › que contienen aluminio.
- C22C38/08 C22C 38/00 […] › que contienen níquel.
- C22C38/16 C22C 38/00 […] › que contienen cobre.
Clasificación antigua:
- C21D1/02 C21D 1/00 […] › Endurecimiento de artículos o materiales formados por forjado o laminado, sin más calentamiento que el preciso para dar la forma.
- C21D8/00 C21D […] › 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).
- C22C38/04 C22C 38/00 […] › que contienen manganeso.
- C22C38/06 C22C 38/00 […] › que contienen aluminio.
- C22C38/08 C22C 38/00 […] › que contienen níquel.
- C22C38/16 C22C 38/00 […] › que contienen cobre.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento para la fabricación de una pieza de acero bainítico.
La invención se refiere a la metalurgia y, de una manera más precisa, se refiere al campo de los aceros destinados a la fabricación de piezas que deben resistir a importantes solicitaciones.
Con frecuencia, tales piezas son realizadas con un acero templado y revenido o, en la medida de lo posible, con un acero forjado con estructura ferrito-perlítica, que se supone que ofrece un mejor compromiso técnico-económico, pero cuyas prestaciones mecánicas están igualmente limitadas.
Los aceros con estructura ferrito-perlítica, que son empleados con frecuencia con esta finalidad, son los tipos XC70, 45Mn5, 30MnSiV6 y 38MnSiV5 y sufren tras la laminación o el forjado, una simple refrigeración en línea con aire en calma. Su método de realización es, por lo tanto, relativamente económico pero su duración de vida está limitada en presencia de fuertes solicitaciones.
Se ha propuesto ya realizar tales piezas con acero bainítico a partir de una clase de tipo 25MnSiCrVBS, teniendo lugar al aire la refrigeración después del forjado o de la laminación. Las prestaciones de comportamiento están sensiblemente mejoradas con relación a los ejemplos precedentes pero siguen estando relativamente limitadas con relación a lo que es posible conseguir con un acero templado o revenido.
El documento JP-A-10-102184 divulga un procedimiento de fabricación de pieza de acero que comprende las etapas siguientes:
- - colada de un acero cuya composición, en porcentaje en peso, es: C 0,04 - 0,08%; Mn 1,20 - 1,70%; Si 0,10 - 0,30%; Mo 0,100 - 0,500%; Ti 0,020 - 0,070%; Nb 0,030 - 0,080%; siendo el resto Fe e impurezas;
- - calentamiento entre 1.200 y 1.300ºC;
- - laminación en caliente; y
- - bobinado entre 450 y 560ºC.
El objeto de la invención consiste en proponer una asociación entre una clase de acero y un procedimiento de fabricación de una pieza, que presente ventajas económicas con relación a las asociaciones existentes sin que las prestaciones metalúrgicas sean alteradas, incluso mejorándose estas prestaciones. La pieza fabricada de este modo deberá resistir a importantes solicitaciones en fatiga. En el caso de las piezas forjadas, este procedimiento de fabricación deberá ser adaptable, en particular, en cualquiera línea de forja.
Con esta finalidad, la invención tiene por objeto un procedimiento para la fabricación de una pieza de acero, caracterizado porque:
- - se elabora y se cuela un acero cuya composición, en porcentajes ponderales, es de
- 0,5% = Cu = 3,5%
- 0,5% = V = 2%
- 2% = Ni = 4,5% y 1% = Al = 2%
- - estando constituido el resto por hierro y por impurezas que resultan de la elaboración;
- - se efectúa, al menos, una deformación en caliente del acero colado, con objeto de obtener un desbaste de la pieza a una temperatura comprendida entre 1.100 y 1.300ºC;
- - se efectúa una refrigeración controlada del desbaste de la pieza con aire en calma o con aire pulsado a una velocidad menor que 3ºC/s entre 600 y 300ºC, con el fin de conferirle una microestructura bainítica;
- - y se recalienta el acero para efectuar un revenido de precipitación, antes o después de la mecanización de la pieza a partir de dicho desbaste.
De manera preferente, el acero contiene entre 5 y 50 ppm de B.
De manera preferente, el acero contiene desde un 0,005 hasta un 0,04% de Ti.
Cuando esté presente B, el contenido en Ti es preferentemente igual a, al menos, 3,5 veces el contenido en N del acero.
De manera preferente, el acero contiene desde un 0,005 hasta un 0,06% de Nb.
De manera preferente, el acero contiene desde un 0,005 hasta un 0,2% de S.
En este caso, de manera preferente, el acero contiene, al menos, uno de los elementos Ca hasta un 0,007%, Te hasta un 0,03%, Se hasta un 0,05%, Bi hasta un 0,05% y Pb hasta un 0,1%.
De conformidad con una variante de la invención, el contenido en C del acero está comprendido entre un 0,06 y un 0,20%.
El contenido en Mn del acero está comprendido entonces, de manera preferente, entre un 0,5 y un 1,5%, y el contenido en Cr está comprendido, de manera preferente, entre un 0,3 y un 1,2%.
El contenido en Ni del acero puede estar comprendido entonces, de manera preferente, entre trazas y un 1%.
El contenido en Ni del acero puede estar contenido entonces, de igual modo, entre un 2 y un 4,5% y el contenido en Al está comprendido entonces entre un 1 y un 2%.
El revenido de precipitación se efectúa, en el caso general, de manera preferente entre 425 y 600ºC.
Cuando el acero contenga desde un 0,5 hasta un 3,5% de Cu, el revenido de precipitación se efectúa, de manera preferente, entre 425 y 500ºC durante 1 hasta 10 horas.
Cuando el acero contenga desde un 0,5 hasta un 2% de V, el revenido de precipitación se efectúa, de manera preferente, entre 500 y 600ºC durante más de 1 hora.
Cuando el acero contenga desde un 2 hasta un 4,5% de Ni y desde un 1 hasta un 2% de Al, el revenido de precipitación se efectuará, de manera preferente, entre 500 y 550ºC durante más de 1 hora.
La citada deformación en caliente puede ser una laminación.
La citada deformación en caliente puede ser un forjado.
De manera preferente, la refrigeración controlada del desbaste se efectúa a una velocidad menor que 3ºC/s entre 600 y 300ºC.
Una pieza de acero, obtenida de conformidad con el procedimiento según la invención, tiene una microestructura bainítica y, de manera típica, tiene una resistencia a la tracción Rm comprendida entre 750 y 1.300 MPa y un límite de elasticidad Re mayor o igual que 500 MPa.
Como se habrá comprendido, la invención consiste en la combinación de una clase de acero y de un procedimiento de tratamiento que sigue a la colada, que comprende una etapa de conformación en caliente de la pieza, una refrigeración controlada que puede ser efectuada con aire en calma o con aire pulsado y un revenido de precipitación que se lleva a cabo antes o después de la mecanización de la pieza. La composición del acero elegido garantiza que, independientemente del modo de refrigeración, los resultados de comportamiento en fatiga de las piezas fabricadas a partir de este acero serán suficientes para responder a las exigencias de los usuarios.
La operación de conformación en caliente puede consistir en una o en varias laminaciones, o en una laminación seguida de un forjado, o en un forjado solo. Lo esencial consiste en que la última deformación en caliente conduzca al acero entre 1.100 y 1.300ºC y que la refrigeración controlada tenga lugar a partir de esta temperatura.
Las características químicas del acero y sus tratamientos térmicos realizados después de la colada tratan de obtener una microestructura bainítica y, de igual modo, tratan de obtener características mecánicas optimizadas. Esta microestructura bainítica debe poder ser obtenida después de una refrigeración con aire en calma, pero también debe ser compatible con una refrigeración con aire pulsado. De esta forma, las piezas del procedimiento de la invención pueden ser producidas sobre cualquier instalación existente, ya sea que ésta permita tras el forjado o la laminación una refrigeración con aire pulsado, o ya sea que no permita más que una refrigeración con aire en calma. De este modo, una instalación de forjado concebida, inicialmente, para tratar piezas de acero con microestructura ferrito-perlítica, podrá tratar sin dificultades y sin adaptaciones particulares, piezas con microestructura bainítica del procedimiento de la invención. Los aceros con microestructura bainítica, empleados precedentemente para estos usos, exigían una refrigeración con aire pulsado, y por lo tanto no podían ser tratadas siempre sobre instalaciones de...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para la fabricación de una pieza de acero, caracterizado porque:
- - se elabora y se cuela un acero cuya composición, en porcentajes ponderales, es de
- 0,5% = Cu = 3,5%
- 0,5% = V = 2%
- 2% = Ni = 4,5% y 1% = Al = 2%
- - se efectúa, al menos, una deformación en caliente del acero colado, con objeto de obtener un desbaste de la pieza a una temperatura comprendida entre 1.100 y 1.300ºC;
- - se efectúa una refrigeración controlada del desbaste de la pieza con aire en calma o con aire pulsado, con una velocidad menor que 3ºC/s entre 600 y 300ºC, con el fin de conferirle una microestructura bainítica;
- - y se recalienta el acero para efectuar un revenido de precipitación, antes o después de la mecanización de la pieza a partir de dicho desbaste.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el acero contiene B y Ti y porque el contenido en Ti es igual a 3,5 veces, al menos, el contenido en N del acero.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el contenido en C del acero está comprendido entre un 0,06 y un 0,20%.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el contenido en Mn del acero está comprendido entre un 0,5 y un 1,5%, y porque el contenido en Cr está comprendido entre un 0,3 y un 1,2%.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque el contenido en Ni del acero está comprendido entre trazas y un 1%.
6. Procedimiento según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque el contenido en Ni del acero está comprendido entre un 2 y un 4,5%, y porque el contenido en Al está comprendido entre un 1 y un 2%.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el revenido de precipitación se efectúa entre 425 y 600ºC.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el acero contiene desde un 0,5 hasta un 3,5% de Cu y porque el revenido de precipitación se efectúa entre 425 y 500ºC durante 1 a 10 horas.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el acero contiene desde un 0,5 hasta un 2% de V y porque el revenido de precipitación se efectúa entre 500 y 600ºC durante más de 1 hora.
10. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el acero contiene desde un 2 hasta un 4,5% de Ni y desde un 1 hasta un 2% de Al y porque el revenido de precipitación se efectúa entre 500 y 550ºC durante más de 1 hora.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha deformación en caliente es una laminación.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha deformación en caliente es un forjado.
Patentes similares o relacionadas:
Acero inoxidable martensítico, del 15 de Julio de 2020, de JFE STEEL CORPORATION: Acero inoxidable martensítico que comprende una composición química que contiene, en % en masa: C: el 0,020% o más y menos del 0,10%, Si: más del 0,3% y […]
Acero inoxidable de alta resistencia con excelentes características de fatiga y el procedimiento de fabricación del mismo, del 24 de Junio de 2020, de Nippon Steel Stainless Steel Corporation: Una chapa de acero inoxidable: con un espesor de 20 a 500 μm; con una composición química que contiene, en términos de porcentaje en […]
Acero austenítico resistente al calor Cr-Mn-N y un procedimiento de fabricación del mismo, del 24 de Junio de 2020, de Tianjin New Wei San Industrial Co., Ltd: El acero austenítico resistente al calor Cr-Mn-N, que comprende, en porcentaje en peso: carbono 0,30% a 0,45%, silicio 0,80% a 1,50%, […]
Acero estabilizador que tiene alta resistencia y excelente resistencia a la corrosión, estabilizador del vehículo que lo emplea y método para fabricar el mismo, del 17 de Junio de 2020, de NHK SPRING CO.LTD.: Un acero estabilizador que consiste en, en % en masa: C: 0,21 % a 0,35 %; Si: 0,60 % o menos, pero sin incluir el 0 %; Mn: 0,30 […]
Método para fabricar una herramienta de conformación en caliente y herramienta de conformación en caliente fabricada con este, del 10 de Junio de 2020, de Buderus Edelstahl Gmbh: Método para la producción de una herramienta de conformación en caliente para el endurecimiento y conformación o el endurecimiento en prensa […]
Acero inoxidable de doble fase, del 13 de Mayo de 2020, de ATI Properties LLC: Un acero inoxidable ferrítico-martensítico de doble fase que consiste, en peso, en: del 11,5 % a 12 % de cromo; del 0,8 % al 1,5 % de manganeso; […]
Lámina de acero con alto contenido de carbono y método de fabricación de la misma, del 13 de Mayo de 2020, de NIPPON STEEL CORPORATION: Una lámina de acero con alto contenido de carbono, que comprende: una composición química representada por, en % en masa: C: de 0.30% a […]
Resorte de alta resistencia, procedimiento de producción del mismo, acero para resorte de alta resistencia, y procedimiento de producción del mismo, del 13 de Mayo de 2020, de MITSUBISHI STEEL MFG. CO., LTD.: Un resorte de alta resistencia que contiene, en % en masa, C: de 0,40 a 0,50%, Si: de 1,00 a 3,00%, Mn: de 0,30 a 1,20%, Ni: de 0,05 a 0,50%, Cr: de 0,35 a 1,50%, Mo: de 0,03 […]