ACERO PARA TRABAJO EN FRÍO Y HERRAMIENTA PARA TRABAJO EN FRÍO.

Acero para trabajo en frío y herramienta para trabajo en frío. ÁMBITO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un acero para trabajo en frío, es decir, un acero destinado a usarse para trabajar un material en el estado frío del material. Como ejemplos típicos del uso del acero se pueden citar punzones y cojinetes para forja en frío y otras herramientas de prensado en frío, herramientas extrusión en frío y cojinetes de roscar laminados, además de herramientas de corte, p. ej., cuchillas de cizallamiento para cortar planchas, cuchillas circulares y similares. La invención también se refiere al uso del acero para la fabricación de herramientas para trabajo en frío, así como a las herramientas hechas de acero. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El propósito de la invención es dar a conocer un acero para trabajo en frío que se puede utilizar, entre otras cosas, para las aplicaciones mencionadas anteriormente y que, por consiguiente, debe presentar las siguientes características: Buena ductilidad / tenacidad Buena templabilidad que permita el temple en profundidad mediante temple convencional en un horno de vacío de productos con espesores de hasta 300 mm como mínimo, Dureza adecuada, como mínimo de 60 HRC, después del temple y revenido a alta temperatura, que imparta alta resistencia a la deformación plástica y, por lo menos en cuanto a ciertas aplicaciones se refiere, también una adecuada resistencia al desgaste sin nitruración ni recubrimiento superficial con carburo de titanio y/o nitruro de titanio o similares por medio de, p. ej., una técnica de PVD o CVD, Buena resistencia al revenido con el fin de permitir la nitruración o el revestimiento superficial con carburo de titanio y/o nitruro de titanio o similares por medio de, p. ej., cualquiera de dichas técnicas, sin reducción de la dureza del material, para aplicaciones que requieran una resistencia al desgaste particularmente buena de la herramienta. Otras características importantes del producto son: Buena estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico, Larga vida a fatiga, Buena capacidad de amolado, mecanización, mecanización por descarga eléctrica y pulido. Específicamente, la invención tiene como objetivo dar a conocer una matriz de acero que se pueda utilizar para las aplicaciones mencionadas anteriormente, es decir, un acero que esté esencialmente exento de carburos primarios y que, en condiciones de uso, presente una matriz constituida por martensita revenida. Descripción de la invención Los fines y las características mencionados anteriormente se pueden lograr por medio de un acero que se caracteriza por lo que se indica en las reivindicaciones de patente adjuntas. Por cuanto concierne a los elementos individuales de la aleación de acero y su interacción mutua, se aplica lo siguiente. El acero de la invención, según se mencionó anteriormente, no debe contener carburos primarios o solo un contenido sumamente bajo de carburos primarios, es decir, debe estar esencialmente exento de carburos primarios, pero, sin embargo, presenta resistencia al desgaste, lo cual resulta adecuado para la mayoría de las aplicaciones. Esto se puede lograr mediante una dureza adecuada dentro del intervalo comprendido entre 57 y 63 HRC, adecuadamente entre 60 y 62 HRC, en el estado templado y revenido a alta temperatura del acero, al mismo tiempo, dado que el acero presentará una tenacidad muy buena. Para lograr esto, el acero contiene carbono y vanadio en cantidades bien equilibradas. Así, el acero contiene al menos el 0,60%, preferentemente al menos el 0,63% y adecuadamente al menos el 0,68% de C. Además el acero debe contener al menos el 0,30%, preferentemente al menos el 0,35% y adecuadamente al menos el 0,42% de V. Esto hace que sea posible que la matriz martensítica, en el estado templado y revenido del acero, contenga una cantidad suficiente de carbono en solución sólida con el fin de impartir la citada dureza a la matriz, y también que se forme en la matriz del acero una cantidad adecuada de carburos de vanadio muy pequeños, de precipitación secundaria, que logran un aumento de la dureza. Por otra parte, el acero contiene carburos de vanadio muy pequeños, de precipitación primaria, que contribuyen a la 2   prevención del crecimiento del grano durante el tratamiento térmico. No debería estar presente ningún otro carburo aparte de los carburos de vanadio. Con el fin de lograr las citadas condiciones, el acero no debe contener más del 0,85%, preferentemente como máximo el 0,80% y adecuadamente como máximo el 0,78% de C, mientras que el contenido de vanadio puede ascender a un máximo del 0,85%, preferentemente como máximo el 0,60% y adecuadamente como máximo el 0,55%. Nominalmente, el acero contiene el 0,72% de C y el 0,50% de V. El contenido nominal de carbono en solución sólida en el estado templado y revenido a alta temperatura del acero asciende a alrededor del 0,67%. Hay silicio presente al menos en una cantidad cuantificable como elemento residual de la fabricación del acero y está presente en una cantidad que varía entre trazas y como máximo el 1,5%. El silicio, sin embargo, merma la tenacidad del acero y, por consiguiente, no debe estar presente en una cantidad superior al 1,0%, preferentemente como máximo el 0,5%. Normalmente, hay silicio presente en una cantidad mínima de al menos el 0,05%. Un efecto del silicio es que aumenta la actividad del carbono en el acero y, por lo tanto, contribuye a permitir una dureza deseada del acero. Otro efecto positivo de silicio es que puede mejorar la capacidad de mecanización del acero. Por lo tanto, puede resultar ventajoso que el acero contenga silicio en una cantidad de al menos el 0,1%. Nominalmente, el acero contiene el 0,2% de silicio. El aluminio, hasta cierto punto, puede tener el mismo efecto o un efecto similar al del silicio, al menos en un acero del tipo actual. Ambos se pueden utilizar como agentes de oxidación en relación con la fabricación del acero. Ambos son formadores de ferrita y pueden aportar un efecto de temple en disolución de la matriz del acero. Por consiguiente, el silicio se puede reemplazar parcialmente por el aluminio hasta una cantidad máxima del 1,0%. No obstante, la presencia de aluminio en el acero hace necesario que el acero esté muy bien desoxidado y que tenga un contenido muy bajo de nitrógeno, dado que, de lo contrario, se formarían óxidos de aluminio y nitruros de aluminio que reducirían la ductilidad y la tenacidad del acero de forma considerable. Por lo tanto, por lo general el acero no debe contener más de un máximo del 1,0%, preferentemente como máximo el 0,3%. En una realización preferente, el acero contiene como máximo el 0,1% y de manera más conveniente como máximo el 0,03% de Al. Habrá manganeso, cromo y molibdeno en el acero en una cantidad suficiente con el fin de permitir una templabilidad adecuada del acero. El manganeso también tiene la función de ligar esos contenidos sumamente bajos de sulfuro que puedan estar presentes en el acero para formar sulfuros de manganeso. Por lo tanto, habrá manganeso en una cantidad comprendida entre el 0,1% y el 2%, preferentemente en una cantidad entre el 0,2% y el 1,5%. Adecuadamente, el acero contiene al menos el 0,25% y como máximo el 1,0% de manganeso. Un contenido de manganeso nominal es del 0,50%. Habrá cromo en una cantidad mínima de al menos el 3,0%, preferentemente de al menos el 4% y adecuadamente de al menos el 4,5%, con el fin de dar al acero una templabilidad deseada cuando el acero contenga manganeso y cromo en cantidades que son características del acero. Como máximo, el acero puede contener el 7,0%, preferentemente como máximo el 6,0% y adecuadamente como máximo el 5,5% de cromo. También habrá molibdeno en una cantidad adecuada en el acero con el fin de impartir al acero, en combinación con, en primer lugar, el cromo, una dureza deseada y también para aportarle un temple secundario deseado. No obstante, el molibdeno en contenidos muy alto causa la precipitación de carburos M6C, que preferentemente no deben estar presentes en el acero. Teniendo en cuenta lo anterior, el acero deberá contener al menos el 1,5% y como máximo el 4,0% de Mo. Preferentemente, el acero contiene al menos el 1,8% y como máximo el 3,2% de Mo, adecuadamente al menos el 2,1% y como máximo el 2,6% de Mo, con el fin de no forzar a que el acero contenga carburos M6C no deseados a expensas de y/o además de la cantidad deseada de carburos MC. El molibdeno, en su parte principal, se puede reemplazar por tungsteno con el fin de lograr una templabilidad deseada, pero para esto se requiere hasta dos veces la cantidad de tungsteno en comparación con el molibdeno, lo que supone una desventaja. Además de recirculación de los desechos que se producen en relación con la fabricación del acero se hace más complicada si el acero contiene una cantidad sustancial... [Seguir leyendo]

1. Un acero para trabajo en frío trabajado en caliente, caracterizado porque tiene la siguiente composición en % en peso o en ppm si así se especifica: 0,60 a 0,80 de C de trazas a 0,5 (Si + Al) 0,1 a 2,0 de Mn 4,5 a 5,5 de Cr 1,5 a 2,6 de (Mo + W/2); al menos 1,5 de Mo, como máximo 1,0 de W 0,42 a 0,65 de V como máximo 0,1 de cada uno de Nb, Ti y Zr como máximo 2,0 de Co como máximo 2,0 de Ni opcionalmente hasta 30 ppm de B 0,10 a 0,30 de S y además opcionalmente de 5 a 75 ppm de Ca y de 50 a 100 ppm de O si el acero contiene de 0,10 a 0,30 S siendo el resto hierro e impurezas inevitables. 2. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 1, caracterizado porque contiene al menos 0,63, adecuadamente al menos de 0,68 de C. 3. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 2, caracterizado porque contiene como máximo 0,78 de C. 4. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque contiene como máximo 0,60, adecuadamente como máximo 0,55 de V. 5. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque contiene como máximo 0,72 de C y 0,50 de V. 6. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque contiene al menos 0,05 de Si. 7. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 6, caracterizado porque contiene al menos 0,1, preferentemente al menos 0,2 y como máximo 0,5 de Si. 8. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque contiene como máximo 0,3, adecuadamente como máximo 0,1 y de manera más conveniente como máximo 0,03 de Al. 9. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque contiene al menos 1,8 de Mo. 10. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 9, caracterizado porque contiene al menos 2,1 de Mo. 11. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque contiene como máximo 0,3, adecuadamente como máximo 0,1 de W. 12. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 11, caracterizado porque no contiene tungsteno por encima del nivel de impurezas. 13. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque contiene como máximo 0,7 de Co. 14. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 13, caracterizado porque no contiene cobalto por encima del nivel de impurezas. 15. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado porque el contenido de cada uno de los elementos titanio, circonio y niobio no supera el 0,1%. 16. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-15, caracterizado porque contiene como 12   máximo 1,0 de Ni. 17. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 16, caracterizado porque contiene como máximo 0,7 de Ni. 18. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 17, caracterizado porque no contiene níquel por encima del nivel de impurezas. 19. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 15, caracterizado porque el contenido de cada uno de los elementos titanio, circonio y niobio no supera el 0,03%. 20. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 19, caracterizado porque el contenido de cada uno de los elementos titanio, circonio y niobio no supera 0,01, preferentemente no supera el 0,005%. 21. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-20, caracterizado porque el acero no contiene más de como máximo 0,035, preferentemente como máximo 0,015 y adecuadamente como máximo 0,010 de P. 22. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-21, caracterizado porque el acero contiene como máximo 300, preferentemente como máximo 150 y adecuadamente como máximo 100 ppm de N. 23. Acero para trabajo en frío según la reivindicación 1-22, caracterizado porque contiene de 5 a 50 ppm de Ca y de 60 a 90 ppm de O si el acero contiene de 0,10 a 0,30 de S. 24. Acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-23, caracterizado porque después del temple y revenido a alta temperatura de 500 a 600 °C, preferentemente de 520 a 560 °C, tiene una dureza de 57 a 63, preferentemente de 60 a 62 HRC. 25. Herramienta para trabajo en frío fabricada de un acero para trabajo en frío según cualquiera de las reivindicaciones 1-24. 26. Herramienta para trabajo en frío según la reivindicación 25, caracterizada porque después del temple y revenido a alta temperatura de 500 a 600 °C, preferentemente de 520 a 560 °C, tiene una dureza de 57 a 63, preferentemente de 60 a 62 HRC. 13   14     16