Aleación resistente al desgaste.
Material que comprende una aleación que incluye del 13 al 16 por ciento en peso de níquel (Ni,
del 13, 5 al 16, 5 por ciento en peso de cromo (Cr), del 0, 5 al 3 por ciento en peso de molibdeno (Mo), del 3, 5 al 4, 5 por ciento en peso de silicio (Si), del 3, 5 al 4 por ciento en peso de boro (B) y del 1, 5 al 2, 1 por ciento en peso de carbono (C) y,
opcionalmente, del 0, 2 al 0, 5 por ciento de cobre y menos del 1 por ciento de vanadio, siendo el resto hierro (Fe) .
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09152975.
Solicitante: MEC HOLDING GMBH.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: Messer-Platz 1 65812 Bad Soden ALEMANIA.
Inventor/es: HEATH, GARY ROBERT, DR.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B22F1/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B22 FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS. › B22F TRABAJO DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE OBJETOS A PARTIR DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE POLVOS METALICOS (fabricación de aleaciones mediante metalurgia de polvos C22C ); APARATOS O DISPOSITIVOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA POLVOS METALICOS. › Tratamiento especial de polvos metálicos, p. ej. para facilitar su trabajo, para mejorar sus propiedades; Polvos metálicos en sí , p. ej. mezclas de partículas de composiciones diferentes.
- C22C38/44 QUIMICA; METALURGIA. › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS. › C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › con molibdeno o tungsteno.
- C22C38/54 C22C 38/00 […] › con boro.
- C22C38/56 C22C 38/00 […] › con más de 1,7% en peso de carbono.
- C23C4/08 C […] › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL. › C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 4/00 Revestimiento por pulverización del material de revestimiento en estado fundido, p. ej. por pulverización a la llama, con plasma o por descarga eléctrica (soldadura de recarga B23K, p. ej. B23K 5/18, B23K 9/04). › que contienen únicamente elementos metálicos (C23C 4/073 tiene prioridad).
PDF original: ES-2418135_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Aleación resistente al desgaste La invención se refiere a un material que comprende una aleación basada en hierro que contiene C, B, Cr, Ni, Si y Mo.
El material o la aleación se pueden utilizar para la producción de productos conformados, productos moldeados por colada, revestimientos, componentes, componentes revestidos, alambres, electrodos, polvos y mezclas en polvo.
En la industria existe la necesidad de un material de aleación que presente una excelente resistencia frente al desgaste y la corrosión y de bajo coste.
Hace tiempo se conoce la utilización de aleaciones basadas en níquel con adición de cromo y molibdeno para protegerlas contra el desgaste y la corrosión. Estas aleaciones se describen, por ejemplo, en las patentes US 6.027.583 A, US 6.187.115 A y US 6.322.857 A.
El documento EP 1 788 104 A1 describe un material para producir componentes o revestimientos adaptados de alto desgaste y aplicaciones de alta resistencia. El material comprende una aleación basada en níquel con adición de partículas duras, tales como WC.
Los elementos Ni y W son caros y se buscan alternativas.
Las aleaciones autofundentes basadas en hierro constituyen un grupo alternativo de materiales más baratos, pudiendo encontrarse muchos materiales con una resistencia razonable al desgaste.
Una aleación basada en hierro de este tipo se conoce del documento DE 197 33 306 C1. En éste se describe un material de revestimiento térmico basado en hierro. La aleación se utiliza como material de adición en forma de mezcla, aleación atomizada con gas, polvo de metal aglomerado, alambre con núcleo de carga, tira con núcleo de carga, tira sinterizada o electrodo de barra revestido por moldeado por colada y utilizado para el revestimiento térmico de componentes expuestos a la fricción. Una composición preferente de la aleación para aplicar una capa de baja fricción y bajo desgaste para un componente de deslizamiento junto con una buena fatiga y resistencia al impacto es la siguiente (en peso) : del 20-25% de Mn, del 13-20% de Cr, del 0, 1-2% de Ni, del 3-6% de W, del 0, 1-0, 15% de C, del 1, 5-2, 5% de B, siendo el resto Fe. Otra composición preferente de la aleación para aplicar una capa de baja fricción con una gran resistencia a la abrasión y una mayor capacidad de carga térmica es la siguiente (en peso) : del 18-25% de Mn, del 1325% de Cr, del 0, 1-2% de Ni, del 3-5% de W, del 0, 1-0, 15% de C, del 4-6% de B, siendo el resto Fe.
El documento DE 199 01 170 A1 describe otra aleación de hierro con un alto contenido en carbono, boro, vanadio, cromo, molibdeno y níquel. Se propone la siguiente composición (en peso) : del 2, 0-4, 0% de C, del 2, 0-4, 5% de B, del 0, 5-3, 5% de Si, del 6, 0-15, 0% de Cr, del 1, 5-7, 5% de Mo, del 6, 0-14, 0% de V, del 0-3, 0% de W, del 0-1, 5% de Mn, del 0-2, 0% de Cu, del 2, 0-7, 0% de Ni, siendo el resto Fe e impurezas. La aleación se utiliza como capa interna dura para cilindros de metal obtenidos mediante moldeo por centrifugación o prensado isostático en caliente.
El documento CA 2 416 950 A1 describe un material para fabricar componentes y herramientas de uso a temperaturas elevadas que tiene una aleación basada en hierro con C, Si, Mn, Cr, Ni y N en determinadas concentraciones. La aleación se conforma en frío hasta un grado de dureza de al menos 230 HB.
Sin embargo, siguen existiendo dos problemas con estas aleaciones basadas en hierro. En primer lugar, la resistencia al desgaste de estas aleaciones basadas en Fe es todavía inferior al de las aleaciones basadas en Ni con WC. Para acercarse a estas características, la aleación de base debe utilizar elementos de aleación costosos, como son W, Nb, o añadir grandes partículas de WC. Estos elementos de aleación aumentan el precio y endurecen mucho el material (superior a 65 HRC) , lo que causa problemas adicionales de procesamiento y aplicación, apareciendo agrietamientos. En segundo lugar, los materiales basados en Fe no tienen la buena resistencia a la corrosión de las aleaciones basadas en Ni, en particular en entornos de corrosión mixta.
Así, el objeto de la invención es proporcionar un material alternativo más barato que sea adecuado para producir componentes o revestimientos de alta resistencia al desgaste y también química.
Este objeto se consigue con un material que comprende una aleación que contiene del 13 al 16 por ciento en peso de níquel (Ni) , del 13, 5 al 16, 5 por ciento en peso de cromo (Cr) , del 0, 5 al 3 por ciento en peso de molibdeno (Mo) , del 3, 5 al 4, 5 por ciento en peso de silicio (Si) , del 3, 5 al 4 por ciento en peso de boro (B) , del 1, 5 al 2, 1 por ciento en peso de carbono (C) y del 0, 2 al 0, 5 por ciento en peso de cobre (Cu) y que opcionalmente puede contener del 0, 2-0, 5 por ciento y menos del 1 por ciento de vanadio, siendo el resto hierro (Fe) .
Se ha descubierto que estas aleaciones basadas en hierro con C, B, Cr, Ni, Si y Mo tienen una mayor resistencia al desgaste y sorprendentemente mayor resistencia química.
El material comprende una aleación basada en hierro junto con los otros componentes C, B, Cr, Ni, Si y Mo. El material incluye la aleación pura y revestimientos con una composición de la aleación.
La aleación sólo contiene como componentes principales C, B, Cr, Ni, Si y Mo además del componente principal Fe y, opcionalmente, puede contener cobre y vanadio. En general, la aleación contiene trazas o cantidades menores de otros elementos que habitualmente son impurezas comunes.
La aleación es útil para producir bien revestimientos sobre un sustrato metálico o para fabricar productos conformados, productos moldeados por colada, revestimientos, componentes, componentes revestidos, alambres, electrodos o polvos.
En general, la aleación incluye del 13 al 16 por ciento en peso (% en peso) de níquel (Ni) , del 13, 5 al 16, 5 por ciento en peso de cromo (Cr) , del 0, 5 al 3 por ciento en peso de molibdeno (Mo) , del 3, 5 al 4, 5 por ciento en peso de silicio (Si) , del 3, 5 al 4 por ciento en peso de boro (B) y del 1, 5 al 2, 1 por ciento en peso de carbono (C) , siendo el resto hierro (Fe) y posibles impurezas.
Normalmente existen impurezas que, en general, son inevitables. El contenido de impurezas en la aleación es normalmente inferior al 1 por ciento en peso, preferentemente inferior al 0, 5 por ciento en peso y en especial inferior al 0, 2 por ciento en peso. Todos los porcentajes en peso indicados son con respecto al peso total de la composición, que es del 100 por ciento en peso.
Una composición preferente de la aleación es del 13 al 14 por ciento en peso de níquel (Ni) , del 14 al 16 por ciento en peso de cromo (Cr) , del 1 al 3 por ciento en peso de molibdeno (Mo) , del 3, 5 al 4, 5 por ciento en peso de silicio (Si) , del 3, 5 al 4 por ciento en peso de boro (B) , del 1, 8 al 2, 1 por ciento en peso de carbono (C) y del 0, 2 al 0, 5 por ciento en peso de cobre (Cu) , siendo el resto hierro (Fe) y posibles impurezas.
La aleación tiene una resistencia a la corrosión inusualmente buena en condiciones mixtas de corrosión, donde la mayoría de los materiales resistentes al desgaste basados en Ni o Fe no son satisfactorios. Es de señalar que a la aleación basada en Fe no se añaden otras partículas duras para aumentar su dureza, como puede ser carburo de wolframio (WC) .
En general, las aleaciones tienen una dureza en el rango de 35 HRC a 60 HRC, en particular en el rango de 55 HRC a 60 HRC, típicamente de alrededor de 58 HRC, que normalmente es baja para este material resistente al desgaste. Por tanto, existen ventajas de procesamiento y operación, ya que esta aleación es menos sensible al agrietamiento.
Aquí, la unidad "HR" es la llamada "dureza Rockwell". Existen varias escalas Rockwell para diferentes rangos de dureza. Las más comunes son la escala B (HRB) , apropiada para metales blandos, y la escala C (HRC) para metales duros. El método para medir la dureza de acuerdo con Rockwell está especificado en la norma DIN EN ISO 6508-ASTM E-18. Los números de dureza Rockwell no son proporcionales a los valores de la dureza Vickers, pero existen tablas de conversión de acuerdo con las cuales el rango arriba dado de 35 a 60 HRC corresponde a una dureza Vickers de entre 345 y 780 HV/10.
En general, las aleaciones tienen un punto de fusión en el rango de 1.000 a 1.150ºC, típicamente alrededor de 1.080ºC. Esta temperatura de fusión es muy baja para una aleación de este tipo con estas características, lo que reduce el coste del procesamiento y proporciona ventajas de aplicación.
La aleación se produce de la forma convencional mediante la fusión de los componentes o la mezcla de polvos o compuestos.
La aleación se... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Material que comprende una aleación que incluye del 13 al 16 por ciento en peso de níquel (Ni, del 13, 5 al 16, 5 por ciento en peso de cromo (Cr) , del 0, 5 al 3 por ciento en peso de molibdeno (Mo) , del 3, 5 al 4, 5 por ciento en peso de silicio (Si) , del 3, 5 al 4 por ciento en peso de boro (B) y del 1, 5 al 2, 1 por ciento en peso de carbono (C) y,
opcionalmente, del 0, 2 al 0, 5 por ciento de cobre y menos del 1 por ciento de vanadio, siendo el resto hierro (Fe) .
2. Material según la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación no contiene ningún otro elemento excepto impurezas.
3. Material según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la aleación tiene una composición del 13 al 14 por ciento en peso de níquel (Ni) , del 14 al 16 por ciento en peso de cromo (Cr) , del 1 al 3 por ciento en peso de molibdeno
(Mo) , del 3, 5 al 4, 5 por ciento en peso de silicio (Si) , del 3, 5 al 4 por ciento en peso de boro (B) , del 1, 8 al 2, 1 por ciento en peso de carbono (C) y del 0, 2 al 0, 5 por ciento en peso de cobre (Cu) , siendo el resto hierro (Fe) .
4. Material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aleación tiene una dureza inferior a 60 HRC.
5. Material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aleación tiene un punto de 15 fusión inferior a 1.150ºC.
6. Material según cualquiera de las reivindicaciones, caracterizado porque la aleación está en forma de polvo o de alambre o la aleación es un revestimiento sobre un sustrato metálico.
7. Material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aleación no contiene ninguna partícula dura preformada, en particular de carburo de wolframio.
8. Material según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aleación contiene menos del 1 por ciento en peso de vanadio, preferentemente la aleación no contiene vanadio.
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