Acero martensítico que contiene Cr de bajo contenido en carbono.

Acero martensitico que contiene cromo de bajo contenido en carbono que comprende:



del 0,02% al 0,10% en masa de carbono y del 0,02% al 0,10% en masa de nitrogeno, siendo el contenido total de carbono y nitrogeno del 0,08% al 0,16% en masa;

el 0,5% en masa o menos de silicio;

el 0,1% en masa o menos de aluminio;

del 0,3% al 3,0% en masa de manganeso;

del 10,5% al 13,5% en masa de cromo;

del 0,05% al 0,60% en masa de niobio y del 0,15% al 0,80% en masa de vanadio, siendo el contenido total de niobio y vanadio del 0,25% al 0,95% en masa;

del 0,02% al 2,0% en masa de niquel;

el 1,5% en masa o menos de cobre;

que comprende ademas opcionalmente uno o mas elementos seleccionados de del 0,1% al 2,0% en masa de molibdeno, tungsteno y tantalio, del 0,0002% al 0,0030% en masa de calcio y magnesio, y del 0,0002% al 0,0060% en masa de boro;

comprendiendo el resto hierro e impurezas fortuitas, teniendo el acero un valor de Fp de 80,0 a 96,0, una dureza tras el templado de HRC 31 a 40 y una dureza tras el revenido a 700oC durante una hora de HRC 31 o mas, estando representado el valor de Fp por la ecuacion (1):

valor de Fp ≥ -230C + 5Si - 5Mn - 6Cu + 10Cr - 12Ni + 32Nb + 22V + 12Mo + 8W + 10Ta + 40Al - 220N

(1)

en la que los simbolos de elementos indican los contenidos de los respectivos elementos (% en masa).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2009/058536.

Solicitante: JFE STEEL CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 2-3, UCHISAIWAICHO 2-CHOME CHIYODA-KU TOKYO 100-0011 JAPON.

Inventor/es: KATO, YASUSHI, UJIRO,TAKUMI, YAMAUCHI,KATSUHISA, YAMASHITA,TAKAKO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B62L1/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B62 VEHICULOS TERRESTRES QUE SE DESPLAZAN DE OTRO MODO QUE POR RAILES.B62L FRENOS ADAPTADOS ESPECIALMENTE A CICLOS.Frenos; Sus instalaciones (frenos por contrapedal B62L 5/00).
  • C22C38/46 SECCION C — 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 vanadio.
  • C22C38/48 C22C 38/00 […] › con niobio o tántalo.
  • C22C38/58 C22C 38/00 […] › con más de 1,5% en peso de manganeso.
  • F16D65/12 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16D ACOPLAMIENTOS PARA LA TRANSMISION DE MOVIMIENTOS DE ROTACION (transmisión para transmitir la rotación F16H, p. ej. transmisiones por fluidos F16H 39/00 - F16H 47/00 ); EMBRAGUES (embragues dinamo-eléctricos H02K 49/00; embragues que utilizan atracción electrostática H02N 13/00 ); FRENOS (sistemas de frenado electrodinámicos para vehículos, en general B60L 7/00; frenos dinamoeléctricos H02K 49/00). › F16D 65/00 Elementos constitutivos o detalles de frenos. › Discos; Tambores para frenos de disco.

PDF original: ES-2543726_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Acero martensítico que contiene Cr de bajo contenido en carbono

Campo técnico

La presente invención se refiere aceros martensíticos que contienen cromo de bajo contenido en carbono usados para discos de frenos de disco para vehículos de dos ruedas, tales como motocicletas y bicicletas, y que tienen resistencia a la corrosión superior, dureza de templado apropiada y resistencia al ablandamiento por revenido superior frente al calor generado durante el frenado.

Técnica anterior Los discos de frenos de disco para vehículos de dos ruedas tales como motocicletas y bicicletas (secciones de deslizamiento para zapatas de freno) pueden calentarse repetidamente hasta aproximadamente 500ºC durante el frenado por el calor de fricción con las zapatas de freno. Por consiguiente, los materiales usados para discos de freno requieren resistencia al calor (resistencia al ablandamiento por revenido) suficiente para no ablandarse por el calor generado durante el frenado.

Por otro lado, un disco de freno excesivamente duro chirría durante el frenado y desgasta considerablemente una zapata de freno. Hay por tanto un intervalo de dureza apropiado para discos de freno, normalmente de desde aproximadamente 31 hasta 38 en la HRC (escala de dureza Rockwell C) . Sin embargo, la dureza puede permitirse hasta un nivel que supera HRC 40 porque el límite superior de la misma varía con el tipo de zapata de freno y la combinación de la zapata de freno y el disco.

Los discos de freno también requieren resistencia a la corrosión superior (resistencia a la oxidación) por consideraciones estéticas y preocupan por un efecto adverso sobre el rendimiento del freno. Por consiguiente, se han usado frecuentemente aceros inoxidables martensíticos de bajo contenido en carbono que contienen del 12% al 13% en masa de cromo como materiales para discos de freno porque no sólo tienen la resistencia a la corrosión requerida para discos de freno, sino que también tienen la dureza apropiada en un estado templado y mantienen una dureza sustancialmente apropiada cuando se someten a revenido a 500ºC durante aproximadamente una hora.

Sin embargo, se ha exigido una resistencia al calor todavía superior para discos de freno y materiales para los mismos en vista de la mejora del rendimiento de los frenos tal como capacidad de frenado, reducción del peso y diversificación del diseño. Para cumplir esa exigencia, se han propuesto diversos aceros altamente resistentes al calor. Por ejemplo, las publicaciones de solicitud de patente japonesa no examinada n.os 2001-220654 y 2007070654 proponen aceros con resistencia al ablandamiento por revenido superior, producidos añadiendo o aumentando las cantidades de elementos que mejoran la resistencia al ablandamiento por revenido, tales como carbono, cobre, niobio, vanadio y molibdeno, de modo que mantiene una dureza de HRC 30 o más no solo tras el templado, sino también tras el revenido a de 550ºC a 650ºC durante aproximadamente una hora.

Además, la publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n.º 2005-307346 propone un acero producido añadiendo cantidades apropiadas de niobio, níquel y vanadio y aumentando el contenido en nitrógeno para reducir relativamente el contenido en carbono de modo que tenga una resistencia a la corrosión superior, tenga una dureza de templado apropiada, concretamente, HRC 32 a 38, y mantenga una alta dureza, concretamente, HRC 32 o más, tras el revenido a 600ºC durante dos horas.

En el documento US 2008/0000737 se da a conocer un acero inoxidable similar para su uso como frenos de disco, que tiene resistencia al calor, resistencia a la corrosión y resistencia al ablandamiento por revenido buenas.

En general, los discos de freno casi nunca se calientan hasta un intervalo de temperatura de 650ºC a 700ºC durante el frenado de, por ejemplo, una motocicleta o una bicicleta. No obstante, un material para discos de freno que tiene una resistencia al calor en un intervalo de temperatura de este tipo proporciona ventajas incluyendo un rendimiento de los frenos mejorado, una reducción del peso debido al grosor reducido y una mayor flexibilidad de diseño. Estas ventajas son particularmente beneficiosas para discos de freno de motocicletas de tamaño medio y grande, especialmente motocicletas de estilo deportivo, y por consiguiente se ha esperado largamente un aumento en la resistencia al calor de los materiales para los mismos.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un material para discos de freno que tenga una resistencia al calor (resistencia al ablandamiento por revenido) más alta que materiales propuestos o usados convencionalmente. Un objetivo específico de la presente invención es proporcionar un material para discos de freno que tenga una dureza tras el templado de HRC 31 a 40 y una resistencia al ablandamiento por revenido suficiente para mantener una dureza apropiada, concretamente, HRC 31 a 38, tras el revenido a 700ºC durante una hora.

Descripción de la invención Es decir, la presente invención es un acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono que contiene del 0, 02% al 0, 10% en masa de carbono y del 0, 02% al 0, 10% en masa de nitrógeno, siendo el contenido

total de carbono y nitrógeno del 0, 08% al 0, 16% en masa; el 0, 5% en masa o menos de silicio; el 0, 1% en masa o menos de aluminio; del 0, 3% al 3, 0% en masa de manganeso; del 10, 5% al 13, 5% en masa de cromo; del 0, 05% al 0, 60% en masa de niobio y del 0, 15% al 0, 80% en masa de vanadio, siendo el contenido total de niobio y vanadio del 0, 25% al 0, 95% en masa; del 0, 02% al 2, 0% en masa de níquel; y el 1, 5% en masa o menos de cobre, incluyendo el resto hierro e impurezas fortuitas, y el acero tiene un valor de Fp de 80, 0 a 96, 0, una dureza tras el templado de HRC 31 a 40, y una dureza tras el revenido a 700ºC durante una hora de HRC 31 o más. El valor de Fp se representa mediante la ecuación (1) :

Valor de Fp= -230C + 5Si -5Mn -6Cu + 10Cr -12Ni + 32Nb + 22V+ 12Mo + 8W +10Ta+ 40Al -220N ( 1 )

en la que los símbolos de elementos indican los contenidos de los respectivos elementos (% en masa) .

El acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono de la presente invención se caracteriza por contener uno o más elementos seleccionados de molibdeno, tungsteno y tantalio en una cantidad total del 0, 1% al 2, 0% en masa además de la composición de componentes anterior.

Además, el acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono de la presente invención se caracteriza por contener uno o más elementos seleccionados de del 0, 0002% al 0, 0030% en masa de calcio, del 0, 0002% al 0, 0030% en masa de magnesio y del 0, 0002% al 0, 0060% en masa de boro además de la composición de componentes anterior.

Además, el acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono de la presente invención es un acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono que tiene una estructura que contiene el 5% en volumen o menos de fase de ferrita delta tras el templado.

Además, la presente invención es un disco de freno caracterizado por estar formado por el acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono anterior.

Según la presente invención, puede proporcionarse un acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono que puede mantener una dureza de HRC 31 o más cuando se somete a revenido a una temperatura de 700ºC. Por consiguiente, si el acero de la presente invención se usa para discos de freno de, por ejemplo, una motocicleta o una bicicleta, permite un rendimiento del freno mejorado, una reducción del peso debido al grosor reducido y una mayor flexibilidad de diseño.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un gráfico que muestra la relación entre los valores de Fp y las durezas tras el revenido a 700ºC de ejemplos de la invención y ejemplos comparativos que se encuentran dentro del alcance de la presente invención en cuanto a composición en los ejemplos de la presente solicitud.

La figura 2 es un gráfico que muestra la relación entre los valores de Fp y las cantidades de ferrita delta tras el templado de los ejemplos de la invención y los ejemplos comparativos que se encuentran dentro del alcance de la presente invención en cuanto a composición en los ejemplos de la presente solicitud.

La figura 3 es un gráfico que muestra la relación entre las cantidades de ferrita delta y las durezas tras el revenido a 700ºC de los ejemplos de la invención y los ejemplos comparativos que se encuentran dentro del alcance de la presente invención en cuanto a composición en los ejemplos de la presente solicitud.

La figura 4 es... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono que comprende: del 0, 02% al 0, 10% en masa de carbono y del 0, 02% al 0, 10% en masa de nitrógeno, siendo el contenido total de carbono y nitrógeno del 0, 08% al 0, 16% en masa;

el 0, 5% en masa o menos de silicio; el 0, 1% en masa o menos de aluminio; del 0, 3% al 3, 0% en masa de manganeso; del 10, 5% al 13, 5% en masa de cromo; del 0, 05% al 0, 60% en masa de niobio y del 0, 15% al 0, 80% en masa de vanadio, siendo el contenido total de niobio y vanadio del 0, 25% al 0, 95% en masa;

del 0, 02% al 2, 0% en masa de níquel;

el 1, 5% en masa o menos de cobre;

que comprende además opcionalmente uno o más elementos seleccionados de del 0, 1% al 2, 0% en masa de molibdeno, tungsteno y tantalio, 15 del 0, 0002% al 0, 0030% en masa de calcio y magnesio, y del 0, 0002% al 0, 0060% en masa de boro;

comprendiendo el resto hierro e impurezas fortuitas, teniendo el acero un valor de Fp de 80, 0 a 96, 0, una dureza tras el templado de HRC 31 a 40 y una dureza tras el revenido a 700ºC durante una hora de HRC 31 o más, estando representado el valor de Fp por la ecuación (1) : 20 valordeFp=-230C+5Si-5Mn-6Cu+10Cr-12Ni+32Nb+22V+12Mo+8W+10Ta+40Al-220N

(1) en la que los símbolos de elementos indican los contenidos de los respectivos elementos (% en masa) .

2. Acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono según la reivindicación 1, en el que el acero tiene una estructura que contiene el 5% en volumen o menos de fase de ferrita delta tras el templado.

3. Disco de freno que comprende un acero martensítico que contiene cromo de bajo contenido en carbono según la reivindicación 1 ó 2.


 

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