Acero liviano con buena maleabilidad en frío y alta resistencia con la siguiente composición (en % en peso):

C: = 1, 00% Mn: 7, 00 - 30, 00% Al: 1, 00 - 10, 00% Si: >2, 50 - 8, 00% Al + Si: >3, 50 - 12, 00% B: 0, 002 -

Acero y banda o chapa de acero de alta resistencia, maleables en frío, procedimiento para la fabricación de bandasde acero y usos de dicho acero

La invención se refiere a un acero liviano de Fe–Mn–Al–Si con carbono, así como a una banda o chapa de acero5 con buena maleabilidad en frío y gran resistencia. Más allá de ello, la invención se refiere a un procedimiento para fabricar bandas de un acero de este tipo y a usos particularmente apropiados de un acero de este tipo.

Un acero liviano usado para la fabricación de componentes de carrocerías y la aplicación a bajas temperaturas seconoce del documento DE 197 27 759 C2. Contiene, además de Fe, del 10% al 30% de Mn, del 1% al 8% de Al y del 1% al 6% de Si, no superando la suma de los contenidos de Al y Si el 12%. En este acero conocido, el carbonoestá contenido en todos los casos en el rango de las impurezas.

En el caso del acero de construcción liviano conocido del documento DE 199 00 199 A1, el carbono está previsto, por el contrario, como elemento de aleación opcional. El acero liviano conocido presenta > 7% al 27% de Mn, > 1%al 10% de Al, > 0, 7% al 4% de Si, < 0, 5% de C, < 10% de Cr, < 10% de Ni y < 0, 3% de Cu. Además, en el acero pueden estar contenidos N, V, Nb, Ti, P, no pudiendo la suma de estos elementos superar el 2%.

Un acero de construcción liviano austenítico de composición comparable, de alta resistencia y muy maleable en frío se describe en el documento DE 197 27 759 A1. Este acero contiene (en % en peso) el 9, 5 – 12% de (AI + Si) , el 10

– 30% de Mn y, como resto, esencialmente hierro, incluyendo los elementos residuales usuales del acero (C, P, S, O, N) . De acuerdo con una conformación preferida, el contenido de Si de este acero es del 0, 5 – 6% y su contenidode Al es del 1 – 8% con un contenido de Mn del 15 – 30%. Debido a su resistencia a la tracción particularmenteelevada de hasta 1100 MPa, este acero es particularmente apropiado para la fabricación de chapas de carrocerías ycomponentes estructurales de refuerzo de carrocerías de automóviles.

También el acero liviano conocido del documento EP 1 067 203 A1 contiene carbono, para ser precisos del 0, 001 al1, 6%. Además, este acero presenta, además de Fe, el 6 – 30% de Mn, : 6% de Al, : 2, 5% de Si, : 10% de Cr, :10% de Ni y : 5% de Cu. Adicionalmente, en el acero pueden estar contenidos V, Ti, Nb, B, Zr y tierras raras, no

superando la suma de sus contenidos el 3%. Asimismo, el acero conocido puede contener P, Sn, Sb y As, no debiendo la suma de los contenidos de estos elementos ser mayor que el 0, 2%.

Se ha demostrado que los aceros con esta composición se pueden laminar en caliente y en frío sólo con ciertasdificultades, a pesar de la presencia de carbono. De esta manera, en los cantos de las bandas aparecen a menudoinestabilidades o fisuras que dificultan en la práctica la fabricación en gran escala de bandas o chapas a partir deestos aceros. Además, estos aceros presentan un comportamiento a la deformación fuertemente isotrópico, el cualse manifiesta en un valor Mr elevado. También como consecuencia de la mala deformabilidad, se complica laelaboración posterior de las chapas de acero generadas de acuerdo con el procedimiento conocido.

Los aceros de buena maleabilidad y altas resistencias también se requieren para la fabricación de componentesprovistos de dentados o elementos moldeados comparables. En el caso de estos componentes, se trata típicamente

de partes de engranajes provistos de dentados internos y externos. Ellos se pueden fabricar de manera económica y con gran precisión en las medidas por laminación a presión.

Un procedimiento para fabricar partes de engranajes por laminación a presión se conoce del documento DE 197 24661 C2. De acuerdo con este procedimiento conocido, a partir de un acero de construcción de alta resistencia microaleado, que posee un límite inferior de estiramiento de al menos 500 N/mm2, se moldea de una chapa unapieza en bruto. Esta pieza en bruto se moldea en frío luego por laminación a presión para formar un engranaje. En elcurso del moldeo del dentado, se deforma el material de chapa hasta el límite de su capacidad de deformación.Luego se endurece una superficie de la pieza provista de un dentado sin deformación térmica, manteniendo esencialmente la temperatura.

El objetivo de la invención consiste en lograr, a partir del estado de la técnica explicado anteriormente, un acero

45 liviano o bien una banda o chapa de acero producida a partir de él con buena maleabilidad y buena resistencia que se pueda fabricar también de manera sencilla a gran escala. Además, se deben indicar un procedimiento defabricación de una banda o chapa de acero, así como usos preferidos para el acero.

El objeto se resuelve, por un lado, por medio de un acero liviano que presenta la siguiente composición (en % enpeso) :

C: 0, 1 – 1, 00%

Mn: 7, 00 – 30, 00%

Al: 1, 00 – 10, 00%

Si: > 2, 50 – 8, 00%

Al + Si: > 3, 50 – 12, 00%

B: 0, 002 – <0, 01%

así como, opcionalmente,

Ni: < 8, 00%

Cu: < 3, 00%

5 N: < 0, 60%

Nb: < 0, 30%

Ti: < 0, 30%

V: < 0, 30%

P: < 0, 01%

el resto hierro e impurezas inevitables. A las impurezas se añadieron en este caso azufre y oxígeno.

Sorprendentemente se descubrió que la adición selectiva de boro en los aceros según la invención lleva a unamejora considerable de las propiedades y de la posibilidad de fabricación. De esta manera, el contenido de boro enel acero según la invención provoca una reducción del límite de estiramiento, con lo cual se mejora netamente la

maleabilidad. Las influencias favorables de la aleación sobre las propiedades mecánicas–tecnológicas del acero según la invención se pueden sustentar por el hecho de que el contenido de carbono es del 0, 10 –1, 00% en peso, cuando también se puede detectar una magnitud mínima del 0, 10% en peso de carbono en el acero según lainvención.

En este caso, la presencia de estos elementos tiene como consecuencia una combinación particularmente buena depropiedades mecánicas y tecnológicas. De esta manera, el acero según la invención o bien una banda y/o chapa de acero generada a partir de él presenta un valor Mr claramente inferior frente a las chapas que pertenecen a laespecie en cuestión, conocidas del estado de la técnica.

Además, las bandas y chapas de acero compuestas según la invención se caracterizan por límites de estiramientocomparativamente menores, mejor capacidad de estiramiento sobre molde con mayores exponentes de solidificación

(valor n) , mayor capacidad de embutición profunda (valor r) y menor anisotropía planar (valor Mr) , así como un mejorproducto de límite de estiramiento y alargamiento. De esta manera, la resistencia a la tracción de bandas y chapasde acero según la invención es de al menos 680 MPa. El producto de resistencia a la tracción y alargamiento es deal menos 41 000 MPa. El límite de estiramiento de chapas y bandas de acero según la invención no supera 520MPa. Al mismo tiempo, los aceros según la invención o bien las chapas y bandas generadas a partir de ellos poseenun alargamiento uniforme extraordinariamente alto del 20% hasta más del 45%. Se logran valores n de hasta 0, 7.

Como resultado, se obtiene así una banda o chapa de acero liviano particularmente bien maleable en frío que, debido a su resistencia comparativamente elevada y baja densidad, es apropiada en especial para la fabricación decomponentes de carrocerías de automóviles. Asimismo, la excelente relación de resistencia y peso hace apropiadauna chapa de acero obtenida según la invención para la fabricación de ruedas para vehículos, en especial vehículos

automotores, para la fabricación de componentes deformables por alta presión interna o alta presión externa, para la fabricación de piezas de motores de alta resistencia, como árboles de levas o bielas de émbolos, para la fabricaciónde elementos de construcción destinados a la protección contra cargas que impactan en forma de impulsos,... [Seguir leyendo]

1. Acero liviano con buena maleabilidad en frío y alta resistencia con la siguiente composición (en % en peso) :

C: 0, 1 – 1, 00% Mn: 7, 00 – 30, 00% Al: 1, 00 – 10, 00% Si: > 2, 50 – 8, 00%

Al + Si: > 3, 50 – 12, 00%

B: 0, 002 – <0, 01%

así como, opcionalmente,

Ni: < 8, 00%

Cu: < 3, 00%

N: < 0, 60%

Nb: < 0, 30% Ti: < 0, 30%

V: < 0, 30%

P: < 0, 01% resto hierro e impurezas inevitables.

15 2. Acero liviano de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contenido de Si es > 2, 70% en peso.

3. Acero liviano de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contenido de boro es del 0, 003 al 0, 008% en peso.

4. Banda o chapa de acero fabricada de un acero compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3.

20 5. Banda o chapa de acero de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque su resistencia a la tracción es de al menos 680 MPa.

6. Banda o chapa de acero de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, caracterizada porque el producto de suresistencia a la tracción y su alargamiento es de al menos 41000 MPa.

7. Banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque su límite de 25 estiramiento es de hasta 520 MPa.

8. Procedimiento para fabricar una banda o chapa de acero de alta resistencia, maleable en frío,

– en el que se funde un material de partida como desbaste plano, desbaste delgado o banda, a partir de un acerocompuesto según una de las reivindicaciones 1 a 3,

– en el que se calienta el material de partida fundido hasta º 1100 ºC o se emplea directamente a dicha temperatura,

– en el que el material de partida precalentado se lamina en caliente para formar una banda laminada en caliente a una temperatura final de laminado en caliente de al menos 800 ºC, y

– en el que la banda terminada de laminar en caliente se bobina a una temperatura de bobinado de 450 ºC a 700 ºC.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la banda laminada en caliente se lamina 35 en frío después del bobinado para formar una banda laminada en frío.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la banda laminada en frío se somete a un recocido a una temperatura de recocido de 600 ºC a 1100 ºC.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el recocido se realiza como recocido

en campana a una temperatura de recocido de 600 ºC a 750 ºC.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el recocido se realiza como recocido de pasada a una temperatura de recocido de 750 ºC a 1100 °C.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la banda laminada en frío se acaba por laminación.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque la laminación en frío se realiza con un grado de laminación en frío del 30% al 75%.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque a partir de la bandalaminada en caliente o en frío obtenida en cada caso se generan piezas en bruto que luego se terminan de malearen frío formando elementos de construcción.

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque la deformación en frío se realiza como laminación a presión.

17. Uso de un acero o de una banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 parafabricar componentes portantes de carrocerías.

18. Uso de un acero o de una banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 parafabricar partes visibles desde fuera de carrocerías de vehículos.

19. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar ruedas de vehículos, en especial vehículos automotores.

20. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar elementos de construcción no magnéticos.

21. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar elementos de construcción empleados en criotécnica.

22. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar componentes deformados por alta presión interior o alta presión exterior.

23. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 para fabricar tubos, que están destinados en especial a la fabricación de piezas de motor altamente resistentes, como árboles de levas obielas de émbolos.

24. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar elementos de construcción destinados a la protección contra cargas que impactan en forma de impulsos, comobombardeo, tal como chapas blindadas.

25. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar elementos de protección destinados a la protección de personas contra cargas que impactan en forma de impulsos, como bombardeo, tales como cascos y armaduras para el cuerpo.

26. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar componentes por laminación a presión.

27. Uso de un acero o banda o chapa de acero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 para fabricar partesde engranajes.

28. Uso de acuerdo con la reivindicación 27, caracterizado porque las partes de engranajes están provistas de dentados.

29. Uso de acuerdo con la reivindicación 27 ó 28, caracterizado porque las partes de engranajes se fabrican por laminación a presión.