Fleje de aleación de acero inoxidable de resistencia ultra-alta, un método de fabricación del mismo y un método de uso del mismo para fabricar la cabeza de un palo de golf.

Un artículo de fleje fino y alargado que está formado a partir de una aleación resistente a corrosión quecomprende,

en porcentaje en peso:

C 0,03 máx.

Mn 1,0 máx.

Si 0,75 máx.

P 0,040 máx.

S 0,020 máx.

Cr 10,9-11,1

Ni 10,9-11,1

Mo 0,9-1,1

Ti 1,5-1,6

Al 0,25 máx.

Nb 0,7-0,8

Cu 1 máx.

B 0,010 máx.

N 0,030 máx.

y el resto es hierro y las impurezas habituales, teniendo dicho artículo de fleje fino y alargado una resistencia atracción a temperatura ambiente de al menos 1930,5 MPa en la solución tratada y en la condición de endurecido porenvejecimiento.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/062745.

Solicitante: CRS HOLDINGS, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1105 North Market Street, Suite 601 Wilmington, DE 19801 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KOSA, THEODORE, WERT, DAVID, E.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C21D7/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C21 METALURGIA DEL HIERRO.C21D MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES FERROSOS; DISPOSITIVOS GENERALES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO DE METALES O ALEACIONES FERROSOS O NO FERROSOS; PROCESOS DE MALEABILIZACION POR DESCARBURACION, REVENIDO U OTROS TRATAMIENTOS (cementación por procesos de difusión C23C; tratamiento de la superficie de materiales metálicos utilizando al menos un proceso cubierto por la clase C23 y al menos un proceso cubierto por la presente subclase, C23F 17/00; solidificación unidireccional de materiales eutécticos o separación unidireccional de materiales eutectoides C30B). › C21D 7/00 Modificación de las propiedades físicas del hierro o el acero por deformación (aparatos para el trabajo mecánico de metales B21, B23, B24). › por trabajo en frío.
  • C21D8/02 C21D […] › C21D 8/00 Modificación de las propiedades físicas por deformación en combinación con, o seguida por, un tratamiento térmico (endurecido de objetos o de materiales formados por forja o laminado sin otro calentamiento que el necesario para dar la forma C21D 1/02). › durante la fabricación de productos planos o de bandas (C21D 8/12 tiene prioridad).
  • C21D8/04 C21D 8/00 […] › para producir productos planos o bandas para repujado profundo.
  • C22C38/48 C […] › 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 niobio o tántalo.
  • C22C38/50 C22C 38/00 […] › con titanio o circonio.

PDF original: ES-2421431_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Fleje de aleación de acero inoxidable de resistencia ultra-alta, un método de fabricación del mismo y un método de uso del mismo para fabricar la cabeza de un palo de golf

Antecedentes de la invención Campo de la invención Esta invención se refiere a un material de fleje de acero inoxidable y, en particular, a un artículo de fleje de acero inoxidable que tiene una resistencia a tracción muy alta, a un método de fabricación del mismo y a un método de uso del material de fleje para fabricar la cabeza de un palo de golf.

Descripción de la técnica relacionada Los fabricantes de palos de golf están buscando constantemente un material para la cara anterior de alta resistencia. Una resistencia muy alta permite que la sección de la cara anterior se fabrique más fina y, por lo tanto, más ligera, lo que proporciona a los diseñadores mayor libertad de acción en el diseño de la cabeza del palo. Además, los materiales resistentes a corrosión son preferibles respecto a los materiales no inoxidables porque no se requieren revestimientos metalizados superficiales, que podrían retirarse durante su uso.

Las soluciones actuales a este problema incluyen el uso de aleaciones de acero inoxidable PH convencionales tales como la aleación CUSTOM 455 y aleaciones inoxidables diseñadas recientemente tales como las aleaciones CUSTOM 465 y CUSTOM 475. Sin embargo, las aleaciones CUSTOM 455 y CUSTOM 465 no proporcionan los niveles de resistencia deseados en los nuevos diseños de palo. La aleación CUSTOM 475 proporciona una resistencia muy alta, pero también está muy altamente aleada, haciendo que sea tanto cara para el fabricante del

palo como menos tolerante en el proceso de fabricación del palo de golf.

Además, muchas cabezas del palo típicamente se fabrican usando un cuerpo de colada con una cara anterior. El material del cuerpo de colada típicamente está formado de una acero inoxidable endurecible por precipitación, tal como el acero inoxidable 17-4 PH o 15-5 PH. Los palos de golf típicamente se fabrican por soldadura de la cara anterior al cuerpo de colada y después por tratamiento térmico de todo el conjunto para desarrollar las propiedades 25 finales. Las aleaciones usadas típicamente para el cuerpo de colada del palo tienen temperaturas de solución de aproximadamente 1900 ºF (1038 ºC) , mientras que los materiales de cara anterior conocidos tienen temperaturas de solución que varían de 1550 ºF a 1800 ºF (843 ºC a 982 ºC) . Esta falta de coincidencia en las temperaturas de tratamiento térmico da como resultado que el cuerpo del palo, o el material de la cara anterior, o posiblemente ambos, proporcionen propiedades menores que las óptimas en la condición tal cual se trata térmicamente después del montaje de la cabeza del palo. Además, la aleación CUSTOM 475 a menudo requiere un proceso de fabricación diferente también, porque la aleación no puede redisolverse después del montaje de la cabeza del palo.

Breve sumario de la invención Las desventajas de los materiales conocidos se superan en gran medida mediante un artículo de fleje de acero inoxidable de acuerdo con esta invención. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un 35 artículo de fleje de acero inoxidable que se forma a partir de una aleación resistente a corrosión que comprende, en porcentaje en peso, aproximadamente:

C 0, 03 máx. Mn 1, 0 máx. Si 0, 75 máx. P 0, 040 máx. S 0, 020 máx. Cr 10, 9-11, 1 Ni 10, 9-11, 1 Mo 0, 9-1, 1 Ti 1, 5-1, 6 Al 0, 25 máx. Nb 0, 7-0, 8 Cu 1 máx. B 0, 010 máx. N 0, 030 máx.

y el resto es hierro y las impurezas habituales. El artículo de fleje fino y alargado proporciona una resistencia a tracción a temperatura ambiente de al menos 280 ksi (1930, 5 MPa) en la solución tratada y en la condición de endurecido por envejecimiento.

De acuerdo con otro aspecto de esta invención se proporciona un método de fabricación de un artículo de fleje fino.

El método comprende las etapas de colar una aleación resistente a corrosión que tiene la composición en porcentaje en peso expuesta anteriormente para formar un lingote. El lingote se trabaja en caliente para formar un material de fleje alargado. El material de fleje se trata después térmicamente en condiciones de tiempo y temperatura para proporcionar una carga de rotura por tracción de al menos aproximadamente 280 ksi (1930, 5 MPa) a temperatura ambiente. La etapa de tratamiento térmico comprende las etapas de: calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 1038-1093 ºC; y después calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 482 ºC a 510 ºC.

De acuerdo con un aspecto adicional de esta invención se proporciona un método de fabricación de la cabeza de un palo de golf. El método incluye la etapa de colar una aleación resistente a corrosión, que tiene la composición en porcentaje en peso expuesta anteriormente, para formar un lingote. El lingote se trabaja en caliente para formar un artículo de fleje alargado que después se trata térmicamente en condiciones de tiempo y temperatura para aprovechar la capacidad de mecanizado y procesado del material de fleje. El material de fleje se mecaniza después para formar una cara anterior para la cabeza de un palo de golf. El método incluye la etapa adicional del formar el cuerpo de la cabeza de un palo de golf a partir de una aleación de acero endurecible por precipitación resistente a corrosión. La cara anterior se une al cuerpo de la cabeza del palo de golf. El conjunto se trata después con calor en condiciones de tiempo y temperatura suficientes para proporcionar un nivel deseado de dureza y resistencia en el cuerpo de la cabeza del palo de golf y una carga de rotura por tracción de al menos aproximadamente 280 ksi (1930, 5 MPa) a temperatura ambiente en la cara anterior. La etapa de tratamiento térmico comprende las etapas de: calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 1038-1093 ºF; y después calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 482 ºC a 510 ºC.

Breve descripción del dibujo:

El dibujo es un gráfico de resistencia a tracción como una función de la temperatura de envejecimiento.

Descripción detallada Una realización preferida de la invención incluye un artículo de fleje alargado que tiene la siguiente composición en porcentaje en peso:

C 0, 03 máx. Mn 1, 0 máx. Si 0, 75 máx. P 0, 040 máx. S 0, 020 máx. Cr 10, 9-11, 1 Ni 10, 9-11, 1 Mo 0, 9-1, 1 Ti 1, 5-1, 6 Al 0, 25 máx. Nb 0, 7-0, 8 Cu 1 máx. B 0, 010 máx. N 0, 030 máx.

El resto es hierro y las impurezas habituales.

La composición de aleación se funde preferentemente usando fusión por inducción al vacío (VIM) . El acero se cuela en una o más lingoteras. Para limpieza adicional, la aleación se vuelve a fundir por arco de vacío (VAR) después de la etapa VIM. Después de la solidificación, la aleación se forma en un fleje por presión intermedia del lingote para formar un tocho y después laminado en caliente del tocho para formar un fleje alargado. Como alternativa, el

material de fleje puede formarse por laminado en caliente del lingote a partir de una temperatura inicial de 1900 ºF a 2250 ºF (1038 ºC a 1232 ºC) . El fleje puede proporcionarse en la condición sobreenvejecida por calentamiento a 1110 ºF a 1350 ºF (593 ºC a 732 ºC) durante aproximadamente 2 a 8 horas y después enfriamiento al aire. Como alternativa, y para una mejor capacidad de mecanizado y procesado, el material de fleje se calienta de 1900 ºF a 1950 ºF (1038 ºC a 1065 ºC) , durante 1 hora, se enfría al aire, se refrigera a -100 ºF (-73, 3 ºC) durante 8 horas y después se calienta al aire a temperatura ambiente. Preferentemente, el material de fleje se lamina en frío a un espesor final o casi final antes de ser tratado térmicamente. El material de fleje de acuerdo con esta invención puede tratarse en solución en un horno continuo con tiempos y temperaturas ajustados en consecuencia. Para la aplicación a un palo de golf, el material de fleje se procesa a un espesor de 0, 02-0, 16 pulgadas (0, 5-4 mm) , preferentemente

0, 10-0, 12 pulgadas (2, 5-3, 0 mm) .

A diferencia de las aleaciones de acero inoxidable de alta resistencia conocidas, tal como la aleación inoxidable CUSTOM 475, el fleje de aleación de acuerdo con esta invención puede tratarse doblemente en solución sin pérdida significativa de propiedades, particularmente sin pérdida de resistencia. En otras palabras, el material de fleje de acero inoxidable de esta invención puede proporcionarse en la solución tratada más la condición refrigerada,

procesarse en componentes y después volver a suspenderse, volver a refrigerarse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un artículo de fleje fino y alargado que está formado a partir de una aleación resistente a corrosión que comprende, en porcentaje en peso:

C 0, 03 máx. Mn 1, 0 máx. Si 0, 75 máx. P 0, 040 máx. S 0, 020 máx. Cr 10, 9-11, 1 Ni 10, 9-11, 1 Mo 0, 9-1, 1 Ti 1, 5-1, 6 Al 0, 25 máx. Nb 0, 7-0, 8 Cu 1 máx. B 0, 010 máx. N 0, 030 máx.

y el resto es hierro y las impurezas habituales, teniendo dicho artículo de fleje fino y alargado una resistencia a tracción a temperatura ambiente de al menos 1930, 5 MPa en la solución tratada y en la condición de endurecido por envejecimiento.

2. Un artículo de fleje alargado de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el fleje tiene un espesor de 0, 5 a 4 mm.

3. Un artículo de fleje alargado de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en el que la aleación tiene un 10 tamaño de grano promedio no mayor de ASTM 7-8.

4. Un artículo de fleje alargado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 que tiene una dureza d.

5. 54 HRC.

5. Un método para fabricar el artículo de fleje fino y alargado de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende las etapas de

colar la aleación resistente a corrosión para formar un lingote; trabajar mecánicamente dicho lingote para formar un artículo de fleje alargado; y después tratar térmicamente dicho artículo de fleje alargado en condiciones de tiempo y temperatura para proporcionar una carga de rotura por tracción de al menos 1930, 5 MPa a temperatura ambiente, comprendiendo dicha etapa de tratamiento térmico las etapas de:

calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 1038-1093 ºC; y después calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 482 ºC a 510 ºC.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5 en el que la primera etapa de calentamiento comprende calentar la aleación a una temperatura de 1038-1065 ºC.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6 en el que la etapa de trabajar mecánicamente 25 el lingote comprende las etapas de:

comprimir el lingote para formar un tocho; y después laminar en caliente el tocho para formar el artículo de fleje alargado.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de la reivindicación 5 o 6 en el que la etapa de trabajar mecánicamente el lingote comprende laminar en caliente el lingote para formar un artículo de fleje alargado.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 u 8 en el que la etapa de trabajar mecánicamente el lingote comprende laminar en frío el artículo de fleje fino y alargado para reducir su espesor hasta una dimensión final o casi final.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 o 9 en el que la etapa de laminado en caliente comprende calentar el tocho a 1038-1232 ºC.

11. Un método de fabricación de la cabeza de un palo de golf que comprende las etapas de preparar un artículo de fleje fino y alargado de acuerdo con el método de cualquiera de las reivindicaciones 5-10;

cortar dicho material de fleje alargado para formar una cara anterior para la cabeza de un palo de golf; formar el cuerpo de la cabeza de un palo de golf a partir de una aleación de acero endurecible por precipitación resistente a corrosión; unir dicha cara anterior a dicho cuerpo de la cabeza del palo de golf para formar un conjunto con la cabeza del palo de golf; y después tratar térmicamente dicho conjunto de cabeza del palo de golf en condiciones de tiempo y temperatura para proporcionar dureza y resistencia al conjunto de cabeza de palo de golf y una carga de rotura por tracción de al menos 1930, 5 MPa a temperatura ambiente en dicha cara anterior, comprendiendo dicha etapa de tratamiento térmico las etapas de: calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 1038-1093 ºC; y después calentar el artículo de fleje alargado a una temperatura de 482 ºC a 510 ºC.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en el que la etapa de tratamiento térmico del artículo de fleje fino y alargado comprende la etapa de sobreenvejer el artículo de fleje fino y alargado .

59. 732 ºC.


 

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