Procedimiento de preparación de piezas compactadas de polvo de acero inoxidable que comprende las etapas de:

- someter un polvo de acero inoxidable prealeado que consiste en el 10%-30% en peso de cromo, el 0,5-1,5% en peso de silicio, menos del 0,1% en peso de carbono, menos del 0,07% en peso de nitrógeno, vanadio en una cantidad de al menos 4 veces las cantidades combinadas de carbono y nitrógeno, el resto hierro, en el que la cantidad de vanadio es del 0,1-1% en peso, y níquel en una cantidad de menos del 1% en peso opcionalmente mezclado con un lubricante para la compactación - sinterizar la pieza compactada a una temperatura de 1150-1350ºC

Pieza sinterizada compuesta por polvo de acero inoxidable.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una pieza sinterizada compuesta por un polvo de acero inoxidable.

La pieza pulvimetalúrgica sinterizada tiene una alta densidad.

Antecedentes de la invención

Un objetivo principal en la pulvimetalurgía es lograr una alta densidad de cuerpos compactados y sinterizados. El documento JP 59 047358 da a conocer polvo de acero para sinterización. Existen varios métodos para mejorar la densidad, uno de esos métodos es la compactación en caliente que mejora la compresibilidad del polvo proporcionando un cuerpo en verde con una mayor densidad en verde. Aplicando lubricación a la pared del molde, lo que hace posible minimizar la cantidad de lubricantes internos usados, también puede aumentarse la densidad en verde. El uso de altas presiones de compactación en combinación con bajas cantidades de lubricantes también da como resultado densidades en verde elevadas. Un recocido suave de un polvo de acero inoxidable, en el que se alivia el esfuerzo del material y se recristaliza, también mejora la compresibilidad. Tras la compactación se somete el cuerpo en verde a una operación de sinterización con el fin de obtener un cuerpo sinterizado. Las altas temperaturas en la sinterización, es decir por encima de aproximadamente 1180-1200ºC conducen a un aumento de la contracción durante la sinterización y una mayor densidad del cuerpo. Sin embargo, la alta temperatura de sinterización requiere hornos de sinterización especialmente equipados. Adicionalmente el consumo de energía aumentará.

Se encuentran problemas especiales cuando se fabrican piezas de PM de acero inoxidable de alta densidad debido a la presencia de cromo, que hace que el acero sea resistente a la corrosión.

Los aceros inoxidables tienen aproximadamente por encima del 10% de cromo. Lo más frecuentemente hay carbono presente en los aceros y provocará la formación de carburos de cromo. La formación de carburos de cromo reduce el contenido en cromo de la matriz, lo que a su vez provoca una menor resistencia a la corrosión. Con el fin de evitar que se reduzca el contenido en cromo de la matriz, con frecuencia se usan estabilizadores formadores de carburo, tales como niobio. De esta manera puede evitarse la formación de carburos de cromo y en vez de eso se forman carburos de niobio, cuyo resultado es que puede mantenerse la resistencia a la corrosión. Sin embargo, un problema con el uso de niobio es que se necesitan altas temperaturas de sinterización para obtener altas densidades sinterizadas y el consumo de energía es considerable.

Ahora se ha descubierto que, usando el nuevo polvo según la presente invención, pueden reducirse los costes energéticos para producir piezas de PM de acero inoxidable sinterizadas. Otra ventaja significativa de usar el nuevo polvo es que puede obtenerse una densidad sinterizada comparativamente superior.

Las piezas sinterizadas fabricadas usando el nuevo polvo son de interés particular dentro de la industria del automóvil en la que las demandas tanto de costes como de rendimiento de las piezas son altas. El nuevo polvo también puede usarse para piezas sinterizadas en sistemas de escape, y especialmente para bridas en sistemas de escape.

La presente invención se refiere a piezas compactadas y sinterizadas obtenidas a partir de composiciones de polvo de acero inoxidable que tienen altas densidades.

Sumario de la invención

Ahora se ha descubierto sorprendentemente que, añadiendo vanadio como estabilizador a un polvo de acero inoxidable, puede reducirse la temperatura de sinterización y por consiguiente el consumo de energía, mientras que la densidad sinterizada es similar o incluso se aumenta en comparación con el estabilizador de niobio usado actualmente. Además se ha descubierto que el vanadio debe estar presente en una cantidad de al menos 4 veces las cantidades combinadas de carbono y nitrógeno, mediante lo cual la cantidad de nitrógeno debe ser de menos del 0,07% en peso y la cantidad de carbono debe ser de menos del 0,1% en peso. La cantidad de vanadio debe estar en el intervalo del 0,1-1% en peso.

Se dan a conocer composiciones de acero inoxidable que incluyen vanadio en la publicación WO 03/106077 y en la patente estadounidense n.º 5 856 625. En el documento WO 03/106077 no se da a conocer ningún efecto ni ningún ejemplo real de polvos que incluyan vanadio. Según la patente estadounidense 5 856 625 el polvo de acero inoxidable comprende preferiblemente el 1,5-2,5% de vanadio. Este polvo de acero inoxidable conocido está previsto para materiales con alta resistencia al desgaste y se necesita un alto contenido en carbono para lograr una cantidad apropiada de carburos duros en la matriz formada principalmente a partir de elementos formadores de carburos resistentes tales como Mo, V y W. Además la publicación de patente JP 59-47358 da a conocer un polvo de acero que comprende cromo, silicio, carbono y nitrógeno. Este polvo puede comprender además níquel y/o cobre y vanadio. El propósito del polvo de acero según el documento JP 59-47358 es fabricar por ejemplo una superficie deslizante.

Descripción detallada de la invención

El polvo de acero inoxidable según la invención comprende el 10-30% de cromo, el 0,1-1% de vanadio, el 0,5-1,5% de silicio, menos del 0,1% de carbono y menos del 0,07% de nitrógeno. Preferiblemente, el polvo de acero inoxidable comprende el 10-20% de cromo, el 0,15-0,8% de vanadio, el 0,7-1,2% de silicio, menos del 0,05% de carbono y menos del 0,05% de nitrógeno.

Según la invención se proporciona un procedimiento de preparación de piezas compactadas de polvo de acero inoxidable que comprende las etapas de: someter un polvo de acero inoxidable prealeado que consiste esencialmente en el 10%-30% en peso de cromo, el 0,5-1,5% en peso de silicio, menos del 0,1% en peso de carbono, menos del 0,07% en peso de nitrógeno, vanadio en una cantidad de al menos 4 veces las cantidades combinadas de carbono y nitrógeno, el resto hierro, en el que la cantidad de vanadio es del 0,1-1% en peso, y níquel en una cantidad de menos del 1% en peso opcionalmente mezclado con un a lubricante para la compactación; y sinterizar la pieza compactada a una temperatura de 1150-1350ºC.

Según la invención se proporciona una pieza sinterizada que tiene la composición de polvo de acero inoxidable que consiste esencialmente en el 10%-30% en peso de cromo, el 0,5-1,5% en peso de silicio, menos del 0,1% en peso de carbono, menos del 0,07% en peso de nitrógeno, el resto hierro, vanadio en una cantidad de al menos 4 veces las cantidades combinadas de carbono y nitrógeno, en la que la cantidad de vanadio es del 0,1-1% en peso, y níquel en una cantidad de menos del 1% en peso, que tiene una densidad sinterizada de al menos 7,20 g/cm³.

Ya que la resistencia a la corrosión en los aceros inoxidables es de gran interés, el contenido en vanadio debe elegirse de modo que se formen carburos y nitruros de vanadio en vez de carburos y nitruros de cromo. Preferiblemente, el contenido en vanadio se elegirá en relación con el contenido en carbono y nitrógeno real en el componente sinterizado para poder formar carburos y nitruros de vanadio. Se cree que los carburos y nitruros de vanadio formados son de tipo VC y NC y según el conocimiento actual, el contenido en vanadio debe ser preferiblemente como mínimo de 4 veces el contenido en carbono y nitrógeno del polvo. El contenido en carbono y nitrógeno real en el componente sinterizado puede ser superior al contenido de los elementos en el polvo debido a la captación durante la eliminación del lubricante.

La cantidad de silicio debe ser de entre el 0,5% y el 1,5%. El silicio es un elemento importante ya que crea una capa de óxido coherente delgada durante la atomización de la masa fundida de acero inoxidable, es decir el contenido en silicio debe ser del 0,5% en peso o superior. La capa de óxido impide la oxidación adicional. Un nivel de silicio demasiado alto conducirá a una disminución de la compresibilidad, por tanto el contenido en silicio debe ser del 1,5% en peso o inferior.

La cantidad de nitrógeno debe ser lo más baja posible ya que el nitrógeno puede tener la misma influencia que el carbono, es decir sensibilizar el material mediante la formación de nitruros de cromo o carbonitruros de cromo. El nitrógeno también tiene un efecto de endurecimiento por precipitación que disminuirá la compresibilidad. Por tanto, el contenido en nitrógeno...

1. Procedimiento de preparación de piezas compactadas de polvo de acero inoxidable que comprende las etapas de:

- someter un polvo de acero inoxidable prealeado que consiste en el 10%-30% en peso de cromo, el 0,5-1,5% en peso de silicio, menos del 0,1% en peso de carbono, menos del 0,07% en peso de nitrógeno, vanadio en una cantidad de al menos 4 veces las cantidades combinadas de carbono y nitrógeno, el resto hierro, en el que la cantidad de vanadio es del 0,1-1% en peso, y níquel en una cantidad de menos del 1% en peso opcionalmente mezclado con un lubricante para la compactación

- sinterizar la pieza compactada a una temperatura de 1150-1350ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la sinterización se realiza hasta una densidad de al menos 7,20 g/cm³.

3. Pieza sinterizada que tiene la composición de polvo de acero inoxidable que consiste en el 10%-30% en peso de cromo, el 0,5-1,5% en peso de silicio, menos del 0,1% en peso de carbono, menos del 0,07% en peso de nitrógeno, vanadio en una cantidad de al menos 4 veces las cantidades combinadas de carbono y nitrógeno, el resto hierro, en la que la cantidad de vanadio es del 0,1-1% en peso, y níquel en una cantidad de menos del 1% en peso, que tiene una densidad sinterizada de al menos 7,20 g/cm³.