ALEACIÓN DE HIERRO Y NÍQUEL CON ALTA DUCTILIDAD Y BAJO COEFICIENTE DE DILATACIÓN.

Aleación de hierro y níquel endurecida con solución sólida con un coeficiente de dilatación < 5 x 10 -6 /K en el intervalo de temperaturas entre temperatura ambiente y -200 °C,

compuesta por, en % en peso: C 0,005-0,05% S < 0,02% Cr 1-2 Ni 35-38% Mn 0,3-1,5% Si < 0,5% Al 0,8-2,0% Ti 0,2-1,0% Nb 0,2-1,0% P < 0,02% Co 1,0-4,0% Fe resto e impurezas causadas por la producción

La invención se refiere a una aleación de hierro y níquel endurecida con solución sólida con alta ductilidad y un bajo coeficiente de dilatación en el intervalo de bajas temperaturas.

El documento JP–A 60221193 revela una aleación de hierro y níquel de la siguiente composición (en % en peso):

C < 0,2% 5

S < 0,006%

Ni 35–37%

Mn 1–3%

Si < 0,1%

Ti 0,2–0,5% 10

P < 0,02%

Fe resto más impurezas debidas a la producción.

Esta aleación se puede emplear como aditivo de material de aportación depositado a aleaciones de Ni 36.

Del documento DE–T 69125684 puede tomarse nota de una aleación de la siguiente composición (en % en peso):

C 0,1–0,35% 15

S 0–0,05%

Cr 0–2%

Ni 31–45%

Mn 0–2,5%

Si 0–1% 20

Al 0–0,5%

Ti 0–0,75%

Nb 0,1–4%

P 0–0,05%

Fe resto e impurezas debidas a la producción. 25

Aquí se describe una material de aportación depositado con bajo coeficiente de dilatación.

Las aleaciones pertenecientes a este estado de la técnica se pueden emplear no necesariamente también debido a su composición química en el intervalo de temperaturas bajas, por ejemplo, entre temperatura ambiente y al menos –165 °C, de modo que se requieren correspondientes modificaciones de la composición química.

A través del documento DE 1558714 A1, se ha dado a conocer una aleación de níquel endurecible de la siguiente 30 composición: 36 – 42% de níquel, 0 – 4% de niobio, 0 – 4% de tantalio, con un contenido total de niobio y la mitad del contenido de tantalio de 1,8 – 4%, 1 – 2% de titanio, 0 – 0,1% de carbono, 0 – 1% de cobalto, 0 – 0,5% de aluminio, 0 – 0,5% de silicio y 0 – 0,5% de manganeso, resto de hierro incluyendo impurezas. Esta aleación se puede usar como material para objetos que se emplean a temperaturas de 20 °C a –251 °C.

El documento DE 3222292 A1 revela una aleación de tipo Invar con bajo coeficiente de dilatación térmica y una 35 resistencia extremadamente buena a fisuras por calor durante el material de aportación depositado. La aleación se caracteriza por 30 – 45% de níquel, no más del 0,04% de carbono, 0,05 – 0,25% de silicio, 0,1 – 0,4% de manganeso, no más de un total del 0,02% de fósforo y azufre, no más del 0,006% de oxígeno. Más allá de ello, también se puede emplear al menos un elemento adicional seleccionado de 0,005 – 0,5% de tantalio, 0,001 – 0,1% de hafnio, 0,1 – 2% de molibdeno y 0,1 – 2% de wolframio. 40

Del documento US 3573897 puede tomarse nota de una aleación a base de hierro, que contiene al menos el 30% de níquel, 0,02 – 0,1% de al menos uno de los elementos del grupo de vanadio, titanio, circonio, niobio, resto de hierro e impurezas.

En el documento JP 57207160 A, se describe una aleación con bajo coeficiente de dilatación térmica, que contiene 30 – 45% de Ni, < 0,04% de C, 0,05 – 0,25% de Si, 0,1 – 0,4% de Mn y 0,01 – 1,5% de Co, resto de hierro e impurezas. En 45 caso de necesidad, se puede añadir a esta aleación al menos uno de los elementos 0,005 – 0,1% de Ca, 0,5 – 3% de Cr,

0,5 – 3% de Co, 0,01 – 0,5% de Ti y 0,01 – 0,5% de Zr.

El documento AT 246517 revela un material de aportación de material de aportación depositado a base de hierro y níquel para material de aportación depositado por fusión bajo atmósfera de gas de protección. El material contiene 30 – 60% de níquel, 0,5 – 3% de titanio, hasta 8% de manganeso, hasta 0,8% de carbono, hasta 2,5% de silicio, hasta 0,1% de calcio, hasta 40% de cobalto, hasta 10% de cromo, hasta 5% de wolframio, hasta 5% de molibdeno y hasta 5% de 5 aluminio, resto de hierro.

Si se suelda una aleación de hierro con 36% de Ni (Ni36) con materiales de aportación de material de aportación depositados del mismo tipo o de tipo similar usuales en el mercado, entonces el material de aportación depositado presentará una menor resistencia que el material de base, independientemente del proceso de material de aportación depositado. Con una parte preponderante de la aplicación en el intervalo de temperaturas por encima de 0 °C, esto no 10 constituye una desventaja fundamental, porque las propiedades mecánicas sólo desempeñan un papel secundario. Frente a ello está el coeficiente de dilatación térmica que, en esta aleación de hierro y níquel, es particularmente pequeño de manera conocida.

Es objetivo de la invención proporcionar para aplicaciones a bajas temperaturas, en especial en el intervalo de < –165 °C, una aleación que, además de un bajo coeficiente de dilatación térmica, también presente buenas propiedades 15 mecánicas, debiendo ser la aleación, más allá de ello, bien soldable.

Este objetivo se logra por medio de una aleación de hierro y níquel endurecida con solución sólida con un coeficiente de dilatación < 5 x 10–6/K en el intervalo de temperaturas entre temperatura ambiente y –200 °C, compuesto por (en % en peso):

C 0,005–0,05% 20

S < 0,02%

Cr 1–2%

Ni 35–38%

Mn 0,3–1,5%

Si < 0,5% 25

Al 0,8–2,0%

Ti 0,2–1,0%

Nb 0,2–1,0%

P < 0,02%

Co 1,0–4,0 30

Fe resto e impurezas causadas por la producción.

De las respectivas correspondientes reivindicaciones subordinadas se desprenden variantes ventajosas del objeto de la invención.

La aleación según la invención se puede emplear preferentemente como material de aportación de material de aportación depositado para aplicaciones en un intervalo de bajas temperaturas de menos de –196 °C, en especial para 35 materiales de base de hierro–níquel con un bajo coeficiente de dilatación térmica.

Es particularmente ventajoso que estén previstos valores de resistencia a bajas temperaturas del material de aportación depositado por encima de aquellos valores de aleaciones binarias de hierro–níquel con contenidos de Ni entre el 32 y el 42%.

La aleación según la invención se puede unir eficazmente por material de aportación depositado de MSG, WIG o 40 plasma con un material básico a base de una aleación de hierro y níquel con un bajo coeficiente de dilatación.

Un caso de aplicación especial de la aleación según la invención está prevista en el campo de la construcción de tuberías, en especial en el campo de las tuberías que están expuestas a bajas temperaturas < –160 °C. Esto se refiere en especial a tuberías en las que se transporta gas líquido.

Una composición particularmente ventajosa de la aleación según la invención se indica de la siguiente manera: 45

C 0,01 –0,04%

S < 0,01%

Cr 1,0–1,8%

Ni 35,5 – 37,5 %

Mn 0,5–1,3%

Si máx. 0,3 %

Al 1,0–1,8%

Ti 0,4–0,8% 5

Nb 0,4–0,8%

P < 0,01%

Co 1,2–3,0%

Fe resto e impurezas causadas por la producción.

Para la posterior reducción del coeficiente de dilatación, se propone la siguiente composición de aleación: 10

C 0,02 – 0,03 %

S < 0,01%

Cr 1,2–1,8%

Ni 36–37%

Mn 0,8–1,3% 15

Si máx. 0,3%

Al 1,0–1,5%

Ti 0,4–0,7%

Nb 0,4–0,7%

P < 0,01% 20

Co 1,2–1,8%

Fe resto e impurezas causadas por la producción.

Finalmente, respecto de la aleación según la invención, se puede pensar... [Seguir leyendo]

1. Aleación de hierro y níquel endurecida con solución sólida con un coeficiente de dilatación < 5 x 10–6/K en el intervalo de temperaturas entre temperatura ambiente y –200 °C, compuesta por, en % en peso:

C 0,005–0,05%

S < 0,02%

Cr 1–2 5

Ni 35–38%

Mn 0,3–1,5%

Si < 0,5%

Al 0,8–2,0%

Ti 0,2–1,0% 10

Nb 0,2–1,0%

P < 0,02%

Co 1,0–4,0%

Fe resto e impurezas causadas por la producción.

2. Aleación de acuerdo con la reivindicación 1, compuesta por, en% en peso: 15

C 0,01 – 0,04%

S < 0,01%

Cr 1,0–1,8%

Ni 35,5 – 37,5 %

Mn 0,5–1,3% 20

Si máx. 0,3%

Al 1,0–1,8%

Ti 0,4–0,8%

Nb 0,4–0,8%

P < 0,01% 25

Co 1,2–3,0%

Fe resto e impurezas causadas por la producción.

3. Aleación de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, compuesta por, en % en peso:

C 0,02 – 0,03 %

S < 0,01% 30

Cr 1,2–1,8%

Ni 36–37%

Mn 0,8–1,3%

Si máx. 0,3 %

Al 1,0–1,5% 35

Ti 0,4–0,7%

Nb 0,4–0,7%

P < 0,01%

Co 1,2–1,8%

Fe resto e impurezas causadas por la producción. 40

4. Aleación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el contenido en % en peso de Al es de 1,1 y < 1,4%.

5. Aleación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el contenido en % en peso de Co es > 1,4 y <1,7%.

6. Aleación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que en el intervalo de temperaturas < –165 °C se 5 puede ajustar un coeficiente de dilatación de < 4,5 x 10–6/K.

7. Uso de la aleación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 como material de aportación de material de aportación depositado.

8. Uso de acuerdo con la reivindicación 7 de la aleación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 como material de aportación de material de aportación depositado para aleaciones de hierro y níquel, en especial con 10 aproximadamente el 36% en peso de níquel, con bajo coeficiente de dilatación térmica.

9. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 7, 8, caracterizado porque los valores de resistencia a baja temperatura del material de aportación depositado están por encima de los valores del material de base.

10. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la aleación se puede unir eficazmente por material de aportación depositado de MSG, WIG o plasma con un material de base a base de una aleación de hierro 15 y níquel, en especial con aproximadamente el 36% en peso de níquel.

11. Uso de la aleación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 en la construcción de tuberías expuestas a bajas temperaturas, en especial para el transporte de gases licuados.