Acero de alta resistencia y usos de un acero de este tipo.

Acero con una elevada resistencia a la tracción, que contiene (en % en peso)

C:

0,15 - 0,3 %,

Si: 0,1 - 0,5 %,

Mn: 0,6 - 1,8 %,

Cr: 1,0 - 1,8 %,

Mo: 0,10 - 0,50 %,

Ni: hasta el 0,50 %,

Nb: 0,030 - 0,150 %,

Ti: 0,020 - 0,060 %,

Al: 0,010 - 0,060 %,

N: 0,008 - 0,030 %,

P:< 0,030 %,

S:< 0,030 %,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

Acero de alta resistencia y usos de un acero de este tipo La invención se refiere a un acero que tiene una elevada resistencia a tracción y a usos de un acero de este tipo.

La industria busca materiales rentables para tensiones mecánicas cada vez mayores de los componentes para máquinas y motores que, partiendo de tensiones medias elevadas, están expuestos a cargas permanentes cada vez mayores en el intervalo de las tensiones de tracción intermitentes. Cuanto mayor es la tensión media, a la que se aplica la tensión de tracción intermitente, mayor es la sensibilidad de los aceros de alta resistencia con respecto a la tensión continua. Especialmente para componentes que se deforman a altas presiones por encima de 2000 bar, se da una gran importancia a la sensibilidad a la tracción media de un material. Además, se requiere una buena soldabilidad y una viabilidad de mecanizado suficientes para estos materiales.

Se conoce una serie completa de aceros de alta resistencia de la técnica anterior. Estos incluyen los aceros normalizados según DIN EN 10084, 10269 o 10083 (por ejemplo, los aceros 30CrNiM08 (1, 6580) ; 34CrNiM06 (1, 6582) , 36CrNiM04 (1, 6511) , 18CrNiMo 7-6 (1, 6587) , 17CrNi6-6 (1, 5918) , 14NiCrMo13-4 (1, 6657) ) o los aceros 31CrMoV9 (1, 8519) , 33CrMoV12-9 (1, 8522) o 21CrMoV5-7 (1, 7709) englobados bajo la norma DIN EN 10085. Sin embargo, cada uno de estos aceros de alta resistencia conocidos está aleado con níquel, molibdeno o vanadio.

Estos elementos de aleación recientemente se han visto afectados negativamente por precios altamente fluctuantes. Debido a esta volatilidad en los precios, los costes de producción de los componentes que se producen a partir de los aceros especificados previamente no pueden estimarse con la fiabilidad necesaria para hacer una planificación de una manera comercial razonable. Como resultado, por lo tanto, la producción de componentes a partir de aceros conocidos frecuentemente ha resultado antieconómica.

Aunque otros materiales, tales como los aceros 51CrV4 (1, 8159) , 50CrM04 (1, 7228) , 42CrM04 (1, 7225) o 46SiCrM06 (1, 8062) normalizados según DIN EN 10084 o 10089, contienen menos elementos de aleación críticos en términos del movimiento de su precio, tienen una soldabilidad que es simplemente inadecuada para las aplicaciones en cuestión.

Otros aceros, tales como los denominados "aceros AFP" normalizados según DIN EN 10267 y que tienen una microestructura de ferrita/perlita, no consiguen la combinación de altos valores característicos de resistencia y deformación a fractura requeridos aquí.

Adicionalmente, una desventaja común de los materiales de alta resistencia conocidos es que solo alcanzan el nivel de resistencia particular después de un tratamiento de endurecimiento y templado adicional.

Un acero con buenas propiedades de deformación que, sin embargo, al mismo tiempo debería tener también una resistencia suficiente, se conoce a partir del documento EP 1 264 910 A1. El acero conocido contiene (en % en peso) , además de hierro e impurezas inevitables, como los constituyentes esenciales un 0, 0005 - 0, 30 % de C, un 0, 001 - 2, 0 % de Si y un 0, 01 - 3, 0 % de Mn. El acero conocido puede contener, adicionalmente, un gran número de elementos de aleación añadidos opcionalmente adicionales, para acentuar ciertas propiedades de este acero. Por tanto, los contenidos de Nb, Ti y V con un total de los contenidos de estos elementos de un 0, 001 - 0, 5 % en peso y

0, 001 - 0, 20 % en peso de P, así como un 0, 0001 - 0, 03 % en peso de N pueden añadirse también opcionalmente al acero conocido para aumentar su resistencia. Para aumentar la dureza, el acero conocido, además, puede contener en total un 0, 001 - <1, 5 % en peso de Cr, Mo, Ni, Co y/o W. Los aceros ensayados específicamente de acuerdo con el documento EP 1 274 910 A1 tenían consistentemente contenidos de Cr del 0, 2 % en peso, mientras que los contenidos de Nb eran consistentemente del 0, 02 % en peso. Sin embargo, el documento EP 1 264 910 A1 no 50 desvela qué nivel de resistencia alcanzaba realmente el acero conocido en cada caso añadiendo elementos de aleación que aumentaban la dureza y resistencia.

Un acero de alta ductilidad también se conoce a partir del documento EP 0 725 156 B1 que, además de hierro e impurezas inevitables, contiene (en % en peso) un 0, 15 % - 0, 303 % de C, <=3 % de Si, <=3 % de Al, un 0, 1 % 55 4, 5 % de Mn, <=9 % de Ni, <=5 % de Cr, <=3 % de Mo + W/2, <=0, 5 V, <= 0, 5 % de Nb, <=0, 5 % de Zr y N <=0, 3 %, en el que el total de los contenidos de Al y Si debe ser al menos del 1 % y como máximo del 3 %. Además, este acero conocido puede tener opcionalmente un 0, 0005 % - 0, 005 % de B, un 0, 005 % - 0, 1 % de Ti y, cuando sea apropiado, al menos uno de los elementos Ca, Se, Te, Si y Pb, cada uno con contenidos de menos de 0, 2 %. Adicionalmente, los contenidos de C, Mn, Ni, Mo, W y Cr del acero conocido tienen que determinarse de forma más 60 precisa como una función del contenido de B del acero. Como con el acero definido anteriormente, además de otros elementos de aleación, los contenidos de Cr, N, Mo y Nb pueden añadirse también al acero descrito en el documento EP 0 725 156 B1, para aumentar su resistencia. Sin embargo, en el documento EP 0 725 156 B1 no se desvela nada sobre el efecto del Ti sobre el acero conocido. Tampoco se encuentra ningún ejemplo de realización en el documento EP 0 735 156 B1 a partir de la cual pueda entenderse el efecto de Nb, Ti o N con el acero 65 conocido.

Finalmente, se conoce un método a partir del documento EP 0 974 678 B1 para fabricar recipientes que consisten en un acero que, además de hierro e impurezas inevitables, contiene (en % en peso) un 0, 03 % - 0, 15 % de C, <=0, 5 % de Si, un 0, 4% - 2, 5 % de Mn, un 0, 5 % - 3 % de Ni, <=1 % de Cr, <=0, 5 % de Mo, <=0, 07 % de Al, <=0, 04 % de Ti, <= 0, 004 % de B, <=0, 02 % de V, <=0, 05 % de Nb, <=1 % de Cu, <=0, 015 % de S, <=0, 03 % de P.

Los contenidos de C, Mn, Mo, Cr, Cu y Ni se combinan entre sí de tal manera que se obtiene una buena soldabilidad. El contenido de Cr del acero conocido está preferentemente por debajo del 0, 6 %, de manera que se asegura que el recipiente formado a partir del acero conocido tenga un nivel suficientemente bajo de dureza, especialmente en el área de las costuras soldadas. Los ejemplos de realización explicados en el documento EP 0 974 678 B1 contienen cada una, correspondientemente, contenidos de Cr en el intervalo de menos del 0, 3 %. Adicionalmente, ninguno de estos ejemplos de realización tiene contenidos eficaces de Nb, Ti o N, puesto que estos elementos también, de acuerdo con los hallazgos resumidos en el documento EP 0 974 678 B1, pueden aumentar la dureza en el área de las juntas soldadas a un nivel indeseadamente alto.

Además de la técnica anterior esbozada anteriormente, se conoce un acero a partir del documento JP 2000 054069

A que, además de hierro contiene (en % en peso) un 0, 1 - 0, 45 % de C, un 0, 35 - 1, 3 % de Si, un 0, 3 - 1, 8 % de Mn, un 0, 001 - 0, 02 % de S, un 0, 015 - 0, 04 % de Al, un 0, 005 - 0, 04 % de Nb, un 0, 006 - 0, 02 % de N, así como uno o más elementos del grupo de Cr, Mo y Ni, en el que el contenido de Cr es del 0, 4 - 1, 8 %, el contenido de Mo es del 0, 02 - 1, 0 % y el contenido de Ni es del 0, 1 - 0, 35 %. Además, el acero conocido puede tener también un contenido de Ti hasta el 0, 005 %.

El objetivo del concepto de aleación descrito en el documento FR 2 847 273 A1 es tener una capacidad de interrupción del endurecimiento mejorada sin que, al mismo tiempo, disminuya la buena soldabilidad. Para conseguir esto, este acero tiene contenidos suficientemente altos de silicio en combinación con un contenido de boro. Por este medio puede conseguirse un aumento en el efecto de interrupción del endurecimiento del 30-50 %. El contenido B

añadido específicamente en cada caso se calcula de acuerdo con una fórmula de cálculo en función de los contenidos de N, Ti y Al del acero.

Se conoce un gran número de ejemplos para el acero adicionalmente a partir del documento US 6 312 529 B1, que en cada caso tiene contenidos de C, Mn, Si, Cr, Ni, Mo, P, S, Al y alguna extensión también de Nb, V, N, O y Al. Ninguno de los aceros en cuestión contiene titanio.

Finalmente, se conocen diversos ejemplos de aceros a partir del documento US 2004/048217 A1, que en cada caso contienen contenidos de C, Si, Mn, P, S, Ni, Cr, Mo, Al y N. Análogamente a la técnica anterior de acuerdo con el documento FR 2 847 273 A1, los aceros en cuestión adicionalmente en cada caso tienen contenidos de B, para aumentar su capacidad de endurecimiento.

Frente a estos antecedentes... [Seguir leyendo]

1. Acero con una elevada resistencia a la tracción, que contiene (en % en peso)

2. Acero de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que su contenido de Cr es del 1, 5 - 1, 8 % en peso.

C: Si: 0, 15 - 0, 3 %, 0, 1 - 0, 5 %,

Mn: Cr: Mo: Ni: 0, 6 - 1, 8 %, 1, 0 - 1, 8 %, 0, 10 - 0, 50 %, hasta el 0, 50 %,

Nb: Ti: Al: N: P: 0, 030 - 0, 150 %, 0, 020 - 0, 060 %, 0, 010 - 0, 060 %, 0, 008 - 0, 030 %, < 0, 030 %,

5 S: < 0, 030 %,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

3. Acero de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que su contenido de Cr es del 1, 5 - 1, 7 % en peso.

4. Acero de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de Mn es del 1, 6 - 1, 8 % en peso.

5. Acero de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de Mo es del 0, 2 - 0, 4 % en peso.

6. Acero de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de Nb es del

0, 08 - 0, 12 % en peso. 20

7. Acero de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de Ti es del 0, 025 - 0, 045 % en peso.

8. Acero de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de Ni es como 25 máximo del 0, 2 % en peso 9. Acero de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que tiene una microestructura doble ferrítica-martensítica con un contenido de ferrita de.

15. 30 % y un contenido de martensita de.

70. 85 %.

10. Uso de un acero constituido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para componentes herméticos a la presión para sistemas de inyección de combustible diesel, que están sometidos a presiones de hasta 3000 bar.

11. Uso de un acero constituido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 para componentes que están sometidos a esfuerzo de una manera oscilante en el intervalo para tensiones de tracción intermitentes y en el intervalo de compresión-tensión.

12. Uso de un acero constituido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 para componentes de alta resistencia, tales como eslingas de cadena, uniones de cadena, cadenas de minería y cadenas para inmovilizar 40 motocicletas y bicicletas.

13. Uso de un acero constituido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 para fabricar elementos de sujeción.

14. Uso de un acero constituido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 para fabricar componentes de automoción de alta resistencia, conformados en frío.

15. Uso de un acero constituido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 para fabricar un pilar B de la carrocería de un vehículo a motor. 50

16. Uso de un acero constituido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para tubos o barras planas conformados en caliente y expuestos al aire.

17. Uso de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que los tubos o las barras planas se usan para

reforzar las puertas contra colisiones laterales en turismos y vehículos comerciales.

18. Uso de un acero constituido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 para fabricar componentes de alta resistencia, conformados en caliente o conformados en frío y usados en ingeniería mecánica en general.

Imagen 1: Estructura típica (100 % martensita de grano fino) del acero de acuerdo con la invención según la Tabla 1 después del enfriamiento a velocidades de 0, 5 K/s a 50 K/s