Producto longitudinal laminado en caliente con una fracción en peso

de 0,

20 a 0,25% de carbono,

de 0,90 a 1,35% de silicio,

hasta 0,20% de níquel,

hasta 0,5% de molibdeno,

de 0,04 a 0,25% de azufre,

hasta 0,01% de aluminio,

hasta 0,035% de fósforo,

hasta 0,0008% de boro,

hasta 0,02% de titanio,

hasta 0,3% de plomo,

hasta 0,3% de bismuto,

hasta 1,93% de manganeso,

hasta 4,0% de cromo,

hasta 0,02% de nitrógeno y

hasta 0,01% de oxígeno unido a inclusiones oxídicas, con un residuo de hierro así como impurezas inevitables, endonde

(contenido en manganeso - 1,72 contenido de azufre)< 1,50% y

contenido en cromo + (contenido en manganeso - 1,72 contenido en azufre) >2,6% en peso.con los siguientes componentes estructurales:

de 50 a 90% bainita,

hasta 50% de martensita,

hasta 10% de ferrita y

hasta 10% de austenita residual.

Producto longitudinal laminado en caliente y procedimiento para su fabricación

Campo técnico

La invención se refiere a un producto longitudinal laminado en caliente según el concepto general de la reivindicación 1 así como a un procedimiento para su fabricación.

Estado de la técnica

Para poder producir piezas fabricadas de acero y que a la vez tengan mayor resistencia y mayor tenacidad, por lo general se tienen en cuenta aceros para temple y revenido. Con aceros para temple y revenido se pueden alcanzar resistencias a la tracción superiores a 1.000 MPa con estricción de rotura superior al 45% al mismo tiempo. El tratamiento térmico necesario (calentamiento, enfriamiento repentino, recocido) es intensivo en costes y presenta carga ambiental. En caso de que se lleve a cabo en la pieza fabricada puede ser necesario debido a la demora temporal un procesamiento posterior caro (enderezado, amolado) . Aceros templados y revenidos presentan claramente desventajas en el procesamiento por mecanizado (virutas alargadas, bajos tiempos de permanencia en máquina) . Estas desventajas de procesamiento se pueden recudir mediante la adición de 0, 04% en peso como máximo de azufre. Mayores contenidos de azufre empeoran la procesabilidad y el grado de pureza microscópico de estos aceros aleados con Al.

Para evitar un agrandamiento de la partícula de austenita durante el tratamiento térmico necesario se alean los aceros para temple y revenido con al menos 0, 015% de aluminio. Durante la fabricación del acero se generan oclusiones de óxidos que contienen Al2O3 duros y abrasivos en el proceso de mecanizado, que provocan de forma desventajosa tiempos de permanencia en la máquina. Para conseguir una buena mecanizabilidad se deben transformar estas oclusiones en un proceso metalúrgico costoso mediante adición de calcio en oclusiones de aluminato de calcio menos abrasivas.

De forma alternativa a los aceros para temple y revenido se desarrollaron aceros de fase dual ferríticos-martensíticos. La estructura de estos aceros se consigue mediante un tratamiento termomecánico durante la laminación térmica. Con estos aceros se puede ajustar luego buenas propiedades de tenacidad, en tanto quedan las islas de martensita depositadas suficientemente pequeñas. La resistencia a la tracción que se puede conseguir se limita a menos de 1.000 MPa.

Un desarrollo adicional son los aceros martensíticos blandos que se endurecen directamente. Es desventajoso en estos aceros que se consiga la estructura martensítica requerida ya durante un enfriamiento acelerado con mayor velocidad de enfriamiento repentino del calor de conformación. Por este motivo este procedimiento es de aplicación principalmente en piezas de pared delgada (piezas fraguadas, tubos) . En productos con alargamiento medio o superior la estructura propia por la sección transversal llega a ser inaceptablemente no homogénea. Para la producción de productos longitudinales laminados en caliente como alambrón y acero en barras en dimensiones convencionales no son adecuados estos aceros.

Se propone otra dirección de desarrollo con los aceros AFP (ferríticos-perlíticos endurecidos por segregación) . Mediante un enfriamiento regulado del calor de conformación se separan carbonitruros de elementos titanio, vanadio y niobio. Estos conducen debido al endurecimiento por dispersión a una resistencia mayor de la materia de base. En comparación con los aceros de temple y revenido estos poseen un límite de estiramiento bajo y menores tenacidades. Por tanto no son adecuados para la aplicación en el campo de cargas elevadas. Un ajuste controlado de los productos de segregación exige rigurosos datos de análisis para el acero y un control exacto del enfriamiento del calor de conformación.

Los desarrollos más novedosos muestran que se puede conseguir ya con enfriamiento al aire directamente del calor de conformación muy buenas combinaciones de propiedades con aceros de fase compleja. Estos aceros presentan por lo general una estructura bainítica-martensítica con porciones residuales de ferrita y austenita residual.

Las primeras aplicaciones de aceros de fase compleja son de uso hoy en día en la fabricación de tubos de acero plano así como en la fabricación de raíles.

Los aceros para la fabricación de tubos deben caracterizarse de forma particular por una buena tenacidad y termosellabilidad. Con esto se puede conseguir un contenido en carbono menor por debajo de 0, 13% en peso. La estructura tenaz de alta resistencia deseada se consigue mediante un enfriamiento acelerado del calor de laminación. En el intervalo de temperatura de 800 a 500º C (intervalo de transformación) se aplican tasas de enfriamiento de 10 a 40 K/s. La estructura de estos aceros se compone de ferrita y bainita alotriomorías (al menos 20%) . El contenido en carbono bajo garantiza en el enfriamiento acelerado la reducción de porciones de martensita elevadas, lo que ya hace

posible las buenas propiedades de tenacidad. La resistencia a la tracción queda limitada de este modo por debajo de

1.000 MPa.

En la fabricación de acero para raíles juegan un importante papel particularmente la resistencia a la abrasión y a la fatiga. En el documento WO 96/22396 se describe la fabricación de un raíl bainítico con enfriamiento continuo convencional del calor de laminación. Se consigue con ello la resistencia a la abrasión deseada, debiendo suprimirse la formación de partículas de cementita gruesas (“bainita sin carburo”) . Esto puede lograrse mediante la adición de silicio. Se prolonga la cinética de la separación de cementita. Para el procesamiento por mecanizado no son adecuados estos aceros.

El documento US 2003 0084 965 da a conocer un acero procesable con 0, 1-0, 6 de C, 0, 01-2, 0 de Si y 0, 005-0, 20 de S.

El acero bainítico-martensítico descrito en el documento CN 1477226 (C = 0, 15 a 0, 34%) consigue una resistencia a la tracción superior a 900 MPa. Se prevén contenidos en manganeso por encima del 1, 8%. Este contenido en manganeso elevado facilita concretamente la regulación de la estructura bainítica con tasas de enfriamiento convencionales en laminación en caliente. Sin embargo se llega al mismo tiempo a problemas de segregación difícilmente controlables que se manifiestan en vetas de martensita no deseadas. Las propiedades mecánico-tecnológicas están sujetas para productos longitudinales laminados en caliente convencionales a oscilaciones inaceptables. El procesamiento por mecanizado se ve perjudicado fuertemente por las vetas de martensita presentes no uniformes.

En el documento EP 0845544 (C º 0, 12%) se describe un acero bainítico microaleado, que presenta a temperatura ambiente una resistencia a la tracción superior a 1.000 MPa. Para conseguir estas propiedades se austenitiza de nuevo el acero tras la laminación y a continuación se enfría repentinamente con una tasa de enfriamiento de 17 a 150 K/s. Estas tasas de enfriamiento se encuentran claramente por encima de los productos longitudinales enfriados al aire en laminación convencional.

El documento DE 102005052069 describe un acero bainítico-martensítico aleado con B/Ti para productos longitudinales laminados en caliente. El contenido en N requerido exige un tratamiento de desgasificación adicional. El acero descrito es adecuado para dimensiones de alambre finas con enfriamiento al aire o para dimensiones de alambre más gruesas con enfriamiento acelerado. En comparación con aceros para temple y revenido ferríticosperlíticos se cuenta con un procesamiento claramente peor en el mecanizado. El concepto de aleación limita (debido a la formación de carbosulfuros de titanio) el uso de aditivos que mejoran el mecanizado como azufre. Por este motivo se limita el uso económico a la conformación masiva.

Un acero de fase compleja bainítico-martensítico de buen procesamiento en el mecanizado para la producción de productos longitudinales laminados en caliente convencionales con enfriamiento con aire en un intervalo de dimensiones de 5, 0 a 70 mm no se encuentra aún hoy en día disponible. El concepto de material debe ser extendido a este respecto de modo que las diferencias condicionadas por dimensiones en la velocidad de enfriamiento no conduzcan en la tasa de enfriamiento de aproximadamente 0, 1 a 8, 0 K/s a fuertes oscilaciones de las propiedades mecánico-tecnológicas en el producto final.

Síntesis de la invención

Es... [Seguir leyendo]

1. Producto longitudinal laminado en caliente con una fracción en peso de 0, 20 a 0, 25% de carbono, de 0, 90 a 1, 35% de silicio, hasta 0, 20% de níquel, hasta 0, 5% de molibdeno, de 0, 04 a 0, 25% de azufre, hasta 0, 01% de aluminio, hasta 0, 035% de fósforo, hasta 0, 0008% de boro, hasta 0, 02% de titanio, hasta 0, 3% de plomo, hasta 0, 3% de bismuto, hasta 1, 93% de manganeso, hasta 4, 0% de cromo, hasta 0, 02% de nitrógeno y hasta 0, 01% de oxígeno unido a inclusiones oxídicas, con un residuo de hierro así como impurezas inevitables, en

donde (contenido en manganeso – 1, 72 contenido de azufre) < 1, 50% y contenido en cromo + (contenido en manganeso – 1, 72 contenido en azufre) > 2, 6% en peso. con los siguientes componentes estructurales: de 50 a 90% bainita, hasta 50% de martensita, hasta 10% de ferrita y hasta 10% de austenita residual.

2. Producto longitudinal laminado en caliente según la reivindicación 1, caracterizado porque contiene inclusiones oxídicas con menos de 50% en peso de Al2O3, preferiblemente se encuentran inclusiones oxídicas con las siguientes proporciones en peso relativas: de 20 a 50% de CaO, de 35 a 65% de SiO2 y menos de 25% de Al2O3.

3. Producto longitudinal laminado en caliente según la reivindicación 1 ó 2, con un contenido en plomo de 0, 05 a 0.3% en peso.

4. Producto longitudinal laminado en caliente según una de las reivindicaciones 1 a 3, con un contenido en bismuto de 0, 05 a 0, 3% en peso.

5. Producto longitudinal laminado en caliente según una de las reivindicaciones 1 a 4, con una resistencia a la tracción Rm de 1.000 a 1.400 MPa.

6. Uso de un producto longitudinal según una de las reivindicaciones 1 a 5 para el mecanizado con arranque de viruta.

7. Procedimiento para la preparación de un producto longitudinal laminado en caliente según una de las reivindicaciones 1 a 5 en donde:

- el tamaño medio de grano de partícula de la austenita según la última etapa de conformación en caliente es menor de 50 µm;

- el enfriamiento del calor de conformación en aire en reposo o en movimiento se consigue porque se hace discurrir el intervalo de temperatura entre 800 y 500º C con una tasa de enfriamiento de 0, 1 a 8, 0 K/s.

8. Procedimiento para la producción de un producto longitudinal según la reivindicación 7, en donde el envejecimiento de la estructura del acero tras la laminación en caliente se acelera mediante un tratamiento térmico adicional subsiguiente durante 0, 5 a 2 horas de 300 a 500º C.