Un polvo basado en hierro, recocido, pre-aleado y atomizado con agua,

que comprende: 15-30% en peso de Cr, 0,5-5% en peso de cada uno de al menos uno de Mo, W y V, y 0,5-2%, preferentemente 0,7-2% y, lo más preferentemente, 1-2% en peso de C; siendo el resto hierro, opcionalmente otros elementos aleantes como W hasta 3% en peso, V hasta 3% en peso y silicio hasta 2% en peso, e impurezas inevitables; en que el polvo basado en hierro tiene una matriz que comprende menos de 10% en peso de Cr y comprende carburos de cromo que tienen un tamaño medio de 8-45 μm

Composición en polvo metalúrgica y método de producción.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un polvo basado en hierro. Especialmente, la invención se refiere a un polvo adecuado para la preparación de productos resistentes al desgaste.

Técnica anterior

Los productos que tienen una elevada resistencia al desgaste son ampliamente usados y hay una constante necesidad de productos menos costosos que tengan el mismo o mejor rendimiento que los productos existentes.

La fabricación de productos que tienen una elevada resistencia al desgaste puede estar basada, por ejemplo, en polvos, como polvos de hierro o basados en hierro, que incluyen carbono en la forma de carburos.

Generalmente, los carburos son muy duros y tienen puntos de fusión elevados, características que les proporcionan una elevada resistencia al desgaste en muchas aplicaciones. Esta resistencia al desgaste a menudo hace que los carburos sean deseables como componentes en aceros, por ejemplo, aceros rápidos (HSS) que requieren una elevada resistencia al desgaste, como aceros para taladros, tornos, asientos de válvulas y similares.

Ejemplos de polvos basados en hierro convencionales con una elevada resistencia al desgaste se describen, por ejemplo, en la patente de EE.UU 6.679.932, que se refiere a una mezcla de polvos que incluye un polvo de acero para herramientas con carburos finamente dispersados, y la patente de EE.UU. 5.856.625, que se refiere a un polvo de acero inoxidable.

El W, V, Mo, Ti y Nb son elementos formadores de carburos resistentes, lo que hace que estos elementos sean especialmente interesantes para la preparación de productos resistentes al desgaste. El Cr es otro elemento formador de carburos. La mayoría de estos metales formadores de carburos convencionales, sin embargo son caros y dan lugar a un producto de precio inconvenientemente elevado. Por tanto, hay una necesidad en la industria metalúrgica de polvos de un polvo basado en hierro menos caro, o de acero rápido, que proporcione una suficiente resistencia al desgaste para productos comprimidos y sinterizados como asientos de válvulas y similares.

Como el cromo es un metal formador de carburos mucho más barato y más fácilmente disponible que otros metales de este tipo usados en polvos convencionales y fases duras con elevada resistencia al desgaste, sería deseable hacer posible el uso del cromo como metal principal formador de carburos. De esta forma el polvo y, por tanto, el producto compactado, puede ser producido de forma más económica.

Los carburos de aceros rápidos regulares son habitualmente bastante pequeños, pero, de acuerdo con la presente invención, se ha mostrado ahora inesperadamente que pueden ser obtenidos polvos que tienen una resistencia al desgaste igualmente ventajosa, por ejemplo, para aplicaciones de asientos de válvulas con cromo como metal principal formador de carburo, con la condición de que los carburos sean suficientemente grandes.

Sumario de la invención

Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un polvo basado en hierro económico para la fabricación de productos metalúrgicos en polvo que tengan una elevada resistencia al desgaste. Los objetivos se consiguen mediante las soluciones proporcionadas en las reivindicaciones.

Este objetivo, así como otros objetivos evidentes a partir de la explicación que sigue, se consiguen según la presente invención por medio de un polvo basado en hierro recocido, pre-aleado y atomizado con agua que comprende 15-30% en peso de Cr, 0,5-5% en peso de cada uno de al menos de uno de Mo, W y V y 0,5-2%, preferentemente 0,7-2% y, lo más preferentemente, 1-2% en peso de C, en que el polvo basado en hierro tiene una matriz que comprende menos de 10% en peso de Cr y en que el polvo basado en hierro comprende carburos de cromo grandes.

Incluso aunque se ha encontrado que un contenido de Cr en el intervalo de 15-30% en peso puede dar lugar a cantidades suficientes de carburos de tipo, tamaño y dureza adecuados, se encontró que un contenido de Cr de 18% en peso o más mejora adicionalmente este efecto y da lugar a una cantidad particularmente elevada de carburo de un tipo, tamaño y dureza adecuados. Consecuentemente, en algunas realizaciones, el polvo basado en hierro recocido, pre-aleado y atomizado con agua comprenden 18-30% en peso de Cr.

En algunas realizaciones, el polvo basado en hierro recocido, pre-aleado y atomizado con agua comprende 15-30% en peso de Cr, 0,5-5% en peso de Mo y 1-2% en peso de C.

De acuerdo con la presente invención, este polvo nuevo que consigue los objetivos anteriores puede ser obtenido por medio de un método de producción de polvo basado en hierro que comprende someter una materia fundida basada en hierro que incluye 15-30% en peso de Cr, 0,5-5% en peso de al menos de uno de Mo, W y V y 0,5-2%, preferentemente 0,7-2% y, lo más preferentemente, 1-2% en peso de C, a una atomización con agua con el fin de obtener partículas de polvo basadas en hierro y recocer las partículas de polvo a una temperatura y durante un período de tiempo suficientes para obtener carburos grandes en las partículas.

En las realizaciones preferidas, se ha encontrado que las temperaturas en el intervalo de 900-1100ºC y tiempos de recocido en el intervalo de 15-72 horas son suficientes para obtener los carburos deseados en las partículas.

En algunas realizaciones, la materia fundida basada en hierro comprende 18-30% en peso de Cr.

En algunas realizaciones, la materia fundida basada en hierro comprende 15-30% en peso de Cr, 0,5-5% en peso de Mo y 1-2% en peso de C.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra la microestructura de un material de ensayo basado en A3.

La figura 2 muestra la microestructura de un material de ensayo basado en M3/2.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

El polvo pre-aleado de la invención contiene cromo, 15-30%, preferentemente 18-25% en peso, al menos uno de molibdeno, wolframio y vanadio, 0,5-5% en peso de cada uno, y carbono, 0,5-2%, preferentemente 0,7-2% y lo más preferentemente 1-2% en peso, siendo el resto hierro, opcionalmente otros elementos aleantes e impurezas inevitables.

El polvo pre-aleado puede incluir opcionalmente otros elementos aleantes como wolframio, hasta 3% en peso, vanadio hasta 3% en peso de silicio hasta 2% en peso. Pueden ser incluidos opcionalmente otros elementos aleantes o aditivos. En una realización, el polvo pre-aleado incluye silicio, hasta 2% en peso.

Debe apreciarse específicamente que los metales formadores de carburos muy caros niobio y titanio no son necesarios en el polvo de la presente invención.

El polvo pre-aleado tiene preferentemente un tamaño medio de partículas en el intervalo de 40-100 μm, preferentemente de aproximadamente 80 μm.

En las realizaciones preferidas, el polvo pre-aleado consiste en 20-25% p de Cr, 1-2% p de Mo, 1-2% p de W, 0,5-1,5% p de V, 0,2-1% p de Si, 1-2% p de C y el resto Fe o 20-25% p de Cr, 2-4% p de Mo, 1-2% p de C y el resto Fe.

En otras realizaciones preferidas, el polvo pre-aleado consiste en 19-23% de p de Cr, 1-2% p de Mo, 1,5-3,5 p de W, 0,5-1,5% de W, 0,2-1% p de Si, 1-2% p de C y el resto Fe o en 20-25% p de Cr, 2-4% de Mo, 1-2% p de C y el resto Fe. Los carburos del polvo de la invención tienen un tamaño medio en el intervalo de 8-45 μm, preferentemente en el intervalo de 8-30 μm y preferentemente constituyen un 20-40% en volumen del polvo total.

Como los carburos tienen una forma irregular, mediante "tamaño" se quiere indicar la extensión más larga medida en un microscopio.

Incluso aunque son adecuados otros tipos de carburos grandes, en algunas realizaciones, los carburos grandes del polvo de la invención son de tipo M₂₃C₆ (M = Cr, Fe, Mo, W), es decir, a parte de Cr como el elemento formador de carburo dominante, pueden estar presentes uno o más de Fe, Mo y W. Los carburos grandes pueden contener también otros elementos formadores de carburos distintos de los anteriormente especificados en pequeñas cantidades.

Con el fin de obtener estos carburos grandes, el polvo pre-aleado es sometido a un recocido prolongado, preferentemente bajo vacío. El recocido se realiza preferentemente en el intervalo de 900-1100ºC, lo más preferentemente a ... [Seguir leyendo]

1. Un polvo basado en hierro, recocido, pre-aleado y atomizado con agua, que comprende:

15-30% en peso de Cr,

0,5-5% en peso de cada uno de al menos uno de Mo, W y V, y

0,5-2%, preferentemente 0,7-2% y, lo más preferentemente, 1-2% en peso de C;

siendo el resto hierro, opcionalmente otros elementos aleantes como W hasta 3% en peso, V hasta 3% en peso y silicio hasta 2% en peso, e impurezas inevitables;

en que el polvo basado en hierro tiene una matriz que comprende menos de 10% en peso de Cr y comprende carburos de cromo que tienen un tamaño medio de 8-45 μm.

2. Un polvo basado en hierro de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende 18-25% en peso de Cr.

3. Un polvo basado en hierro de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

15-30% en peso de Cr,

0,5-5% en peso de Mo, y

1-2% en peso de C.

4. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que incluye carburos que tienen un tamaño medio de 8-30 μm.

5. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende 20-40% en volumen de carburos.

6. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en que la matriz no es inoxidable.

7. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en que el polvo comprende 0-2% de Si.

8. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que tiene un tamaño medio ponderal de partículas de 40-100 μm.

9. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que consiste en 20-25% p de Cr, 1-2% p de Mo, 1-2% p de W, 0,5-1,5% p de W, 0,2-1% p de Si, 1-2% p de C y el resto Fe.

10. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que consiste en 19-23% p de Cr, 1-2% p de Mo, 1,5-3,5% p de W, 0,5-1,5% p de V, 0,2-1% p de Si, 1-2% p de C y el resto Fe.

11. Un polvo basado en hierro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que consiste en 20-25% p de Cr, 2-4% p de Mo, 1-2% p de C y el resto Fe.

12. Un método para producir un polvo basado en hierro, que comprende:

someter una masa fundida basada en hierro, que incluye 15-30% en peso de Cr, 0,5-5% en peso de cada uno de al menos uno de Mo, W y V, 0,5-2%, preferentemente 0,7-2%, lo más preferentemente 1-2% en peso de C, y el resto hierro, opcionalmente otros elementos aleantes como wolframio hasta 3% en peso, vanadio hasta 3% en peso y silicio hasta 2% en peso e impurezas inevitables, a una atomización con agua con el fin de obtener partículas de polvo basadas en hierro, y

recocer las partículas de polvo a una temperatura y durante un período de tiempo suficientes para obtener una matriz que comprende menos de 10% de Cr y obtener carburos de cromo que tienen un tamaño medio de 8-45 μm.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la masa fundida basada en hierro incluye 18-25% en peso de Cr.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la masa fundida basada en hierro incluye:

15-30% en peso de Cr,

0,5-5% en peso de Mo, y

1-2% en peso de C.