Acero al cromo inoxidable martensítico.

Acero al cromo inoxidable martensítico con

0,4 hasta 0,80% de carbono

0,

2 hasta 1,50% de silicio

0,15 hasta 1,00% de níquel

0,3 hasta 1,00% de manganeso

0,015 hasta 0,035% de azufre

16 hasta 18% de cromo

1,25 hasta 1,50% de molibdeno

hasta 0,8% de tungsteno

0,04 hasta 0,08% de nitrógeno

0,15 hasta 0,20% de vanadio

hasta 0,05% de titanio

hasta 0,05% de niobio

0,001 hasta 0,03% de aluminio

0,02 hasta 0,5% de cobre

hasta 0,5% de cobalto

hasta 0,040% de boro

resto hierro, incluidas impurezas generadas por la fundición.

Acero al cromo inoxidable martensítico

Descripción La invención se refiere a un acero al cromo inoxidable martensítico y a su uso.

Estos tipos de aceros son ampliamente conocidos y son adecuados, en función de su composición, para muy diferentes espectros de aplicaciones.

De este modo, por ejemplo, la patente alemana 100 27 049 B4 describe un acero al cromo martensítico con 0, 4 hasta 0, 75% de carbono, hasta 0, 7% de silicio, hasta 0, 2% de níquel, 0, 4 hasta 1, 6% de manganeso, 0, 02 hasta 0, 15% de azufre, 12 hasta 19% de cromo, 0, 5 hasta 1, 5% de molibdeno, hasta 1, 5% de tungsteno, hasta 0, 1% de nitrógeno y 0, 05 hasta 0, 3% de vanadio, titanio y niobio, por separado o conjuntamente, así como hasta 0, 008% de boro. Este acero posee una buena procesabilidad, resistencia a la corrosión y escasa deformabilidad plástica, así como una elevada resistencia al desgaste y a la abrasión; por lo tanto, sin un revestimiento galvánico es un material apropiado para agujas industriales y permite, en especial, una elevada velocidad de costura.

Sin embargo, el material es menos adecuado para un uso cuya característica principal sea el contacto abrasivo o deslizante de metal sobre metal en presencia de una película de lubricante. Esto es especialmente válido para piezas que se encuentran en contacto con carburantes, sobre todo biocombustibles, en las que, además de otras propiedades del material, se considera fundamental una buena formación o adhesión a la película lubricante, cuya duración depende, por consiguiente, de la abrasión del material cuando se produce un contacto abrasivo entre metales como sucede en el caso de válvulas y dosificadores de aguja, así como de anillos rascadores de aceite de compresores.

Sin embargo, una película de este tipo, capaz de reducir el desgaste por roce, no requiere en todos los casos de la aplicación un lubricante como aceite y grasa, es decir, compuestos de hidrocarburos de alto peso molecular, sino que las piezas pueden estar lubricadas, al igual que en los sistemas de inyección o anillos rascadores de aceite, por el propio carburante, por ejemplo un combustible. En este caso, resulta siempre decisiva la existencia de una película capaz de inhibir el desgaste. En la práctica se utiliza una serie de aditivos, en parte caros y en parte perjudiciales para el medio ambiente, tales como aditivos EP (de presión extrema) , detergentes, aditivos HD, compuestos de plomo y difenilos clorados para influir y, en particular, para estabilizar y fijar la capa que inhibe el desgaste.

En estos casos, especialmente en los sistemas para transportar o comprimir carburantes o, también, en aros de émbolos y sellos rascadores, así como válvulas o dosificadores de aguja, también para mezclas químicas o farmacéuticas, resulta decisiva la estabilidad así como la fuerza de adhesión de la capa superficial que reduce el desgaste. No obstante, en diferentes sistemas no es posible alcanzar una estabilización, como ocurre por ejemplo con los nuevos combustibles que contienen metanol y etanol.

A ello se añade que la legislación, por motivos ecológicos, prohíbe en numerosos casos el uso de aditivos y suplementos tales como, por ejemplo, compuestos que contienen plomo.

En investigaciones exhaustivas se ha puesto de manifiesto ahora que la abrasión en los aceros al cromo martensíticos está fuertemente influida por la humectabilidad de la superficie. De esta forma, un acero de este tipo está sometido, también cuando tiene una elevada resistencia, a un desgaste intensivo que se puede atribuir a una humectación insuficiente de la superficie de acero por parte del lubricante. Bajo la acción de determinadas fuerzas se puede producir un desplazamiento localizado del lubricante, y este riesgo es especialmente importante en los casos en que elevaciones microscópicas de la superficie están sometidas a una presión específica correspondientemente alta. Esto tiene su origen en un desplazamiento de las moléculas del lubricante sobre dichas elevaciones y puntas que, como consecuencia del desgaste dinámico, se separan y sufren desgarros. El resultado de un desgaste de adhesión de este tipo es un incremento de la rugosidad de la superficie metálica y un desgaste consiguientemente mayor.

Por lo tanto, la invención tiene como tarea encontrar un acero al cromo inoxidable martensítico que, debido a su afinidad química y a su mayor fuerza de adhesión, posea una mejor humectabilidad y forme una película lubricante estable, y que sea mucho más difícil de alterar o desplazar que en los aceros actuales de este tipo y, por consiguiente, provoque un desgaste menor.

La solución de este problema se halla en un acero al cromo martensítico con 0, 40 hasta 0, 80% de carbono 0, 20 hasta 1, 50% de silicio 0, 15 hasta 1, 00% de níquel

0, 30 hasta 1, 00% de manganeso 0, 015 hasta 0, 035% de azufre 16 hasta 18% de cromo 1, 25 hasta 1, 50% de molibdeno

hasta 0, 8% de tungsteno 0, 04 hasta 0, 08% de nitrógeno 0, 15 hasta 0, 20% de vanadio

hasta 0, 05% de titanio

hasta 0, 05% de niobio 0, 001 hasta 0, 03% de aluminio 0, 02 hasta 0, 5% de cobre

hasta 0, 5% de cobalto

hasta 0, 004% de boro resto hierro, incluidas las impurezas generadas por la fundición.

Preferiblemente, el acero contiene de manera individual o conjunta 0, 55 hasta 0, 75% de carbono

hasta 0, 65% de silicio

hasta 0, 8% de manganeso

al menos 0, 001% de tungsteno.

La práctica se ha orientado hasta la fecha a ensayos de desgaste en seco, es decir, a los resultados de ensayos realizados sin lubricante. Se demostró que el desgaste por fricción causada por el contacto también es considerable cuando se utiliza un lubricante.

El carbono forma austenita y, por lo tanto, estabiliza la red cristalina austenítica. Sin embargo, junto con los formadores de carburo, el carbono contribuye al mismo tiempo a la formación de precipitados carbídicos, que determinan un aumento de la dureza y resistencia a la abrasión del acero. Con el fin de evitar la separación de grano grueso y en disposición lineal de carburos de cromo, es recomendable proceder a la eliminación previa de otros carburos en estado austenítico, los cuales mejoran la homogeneidad de los carburos. Por lo tanto, el acero contiene 0, 40 hasta 0, 80%, preferiblemente 0, 55 hasta 0, 75% de carbono.

El silicio actúa como agente de desoxidación. Sin embargo, contenidos mayores pueden conducir a la formación de fases intermetálicas. Por otra parte, el silicio también es un formador de ferrita. El acero contiene, por lo tanto, 0, 2 hasta 1, 5% de silicio, preferiblemente hasta 0, 65% de silicio.

El níquel pertenece a los formadores de austenita, si bien la proporción de austenita en la estructura conlleva el riesgo de un empeoramiento de las propiedades de desgaste. Por otra parte, el níquel es conveniente como componente de la red cristalina debido a su efecto sobre la proporción c/a de la martensita. El acero contiene por lo tanto 0, 15 hasta 1% de níquel.

El manganeso estabiliza la austenita y desplaza de forma conveniente la formación de martensita a temperaturas más bajas. El contenido máximo de manganeso es, por lo tanto, de 1%, si bien no se debe bajar de un contenido mínimo de 0, 30%, porque el manganeso modifica al mismo tiempo también la proporción c/a de la martensita recién formada e influye favorablemente sobre el comportamiento de precipitación de los precipitados finos en el entorno austenítico.

El contenido de azufre está limitado a un valor máximo de 0, 035%, puesto que con contenidos mayores de azufre pueden formarse precipitados sulfídicos molestos.

El cromo es necesario para garantizar la resistencia a la corrosión del acero en combinación con su contenido de molibdeno de 1, 25% hasta 1, 50%, especialmente una resistencia suficiente contra la corrosión por picaduras. El contenido de cromo asciende, por lo tanto, a por lo menos 16%. En relación con la acción que ejerce el cromo sobre el aumento de ferritina, su contenido está limitado a 18%. La acción sinérgica de cromo y molibdeno con respecto a la resistencia a las picaduras está especialmente garantizada entonces cuando los contenidos de cromo, molibdeno y tungsteno satisfacen la ecuación siguiente:

(% de Cr) + 3 (% de Mo) + (% de W) = 19, 7 hasta 23, 3

El acero contiene 0, 001 hasta 0, 8% de tungsteno, preferiblemente al menos 0, 001% de tungsteno que, junto con el hierro y el molibdeno, forma carburos mixtos que contribuyen de manera considerable a la resistencia térmica del acero y que en el revenido da lugar a la generación de precipitados secundarios en forma de carburos superiores.

El nitrógeno forma junto... [Seguir leyendo]

1. Acero al cromo inoxidable martensítico con 0, 4 hasta 0, 80% de carbono 0, 2 hasta 1, 50% de silicio 0, 15 hasta 1, 00% de níquel 0, 3 hasta 1, 00% de manganeso 0, 015 hasta 0, 035% de azufre 16 hasta 18% de cromo 1, 25 hasta 1, 50% de molibdeno

hasta 0, 8% de tungsteno 0, 04 hasta 0, 08% de nitrógeno 0, 15 hasta 0, 20% de vanadio

hasta 0, 05% de titanio

hasta 0, 05% de niobio 0, 001 hasta 0, 03% de aluminio 0, 02 hasta 0, 5% de cobre

hasta 0, 5% de cobalto hasta 0, 040% de boro resto hierro, incluidas impurezas generadas por la fundición.

2. Acero al cromo según la reivindicación 1, que contiene de forma individual o conjunta 0, 55 hasta 0, 75% de carbono hasta 0, 65% de silicio hasta 0, 8% de manganeso

al menos 0, 001% de tungsteno.

3. Acero al cromo según las reivindicaciones 1 o 2, con un contenido total de cromo, molibdeno y tungsteno de (% de Cr) + 3 (% de Mo) + (% de W) = 19, 7 hasta 23, 3

4. Acero al cromo según una de las reivindicaciones 1 a 3, que satisface la norma K1 = (% de Nb) + (% de Ti) + (% de V) = 0, 15 hasta 0, 25%

5. Acero al cromo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que satisface la norma K2 = 100 x (% de N-0, 03) % x (%) N/ (% de C) = 0, 053 hasta 0, 730

6. Acero al cromo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que satisface la norma K3 =