Aceros para resortes de alta resistencia con excelente trabajabilidad en frío y estabilidad de la calidad.

Un acero para resortes de alta resistencia con excelente trabajabilidad en frío y estabilidad de la calidad,

que consiste en:

0,35 a 0,65 por ciento en masa de C,

1,4 a 2,5 por ciento en masa de Si,

0,1 a 1,0 por ciento en masa de Mn,

0,2 a 2,0 por ciento en masa de Cr,

0,1 a 1,0 por ciento en masa de Ni,

0,1 a 1,0 por ciento en masa de Cu,

0,020 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de P,

0,020 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de S,

0,006 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de N,

0,1 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de Al,

en el que Wp(Fe) y W(C) satisfacen la siguiente condición: Wp(Fe) >5 x W (C), en el que Wp(Fe) es el contenido de Fe en porcentaje en masa que constituye precipitados que contienen hierro en el acero; y W(C) es el contenido de carbono en porcentaje en masa del acero, opcionalmente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en:

0,02 a 0,1 por ciento en masa de Ti,

0,02 a 0,3 por ciento en masa de V, y

0,003 a 0,1 por ciento en masa de Nb,

en el que Wp(M) y W(M) satisfacen la siguiente condición: Wp(M) >0,5 x W(M), en el que Wp(M) es el contenido total de Ti, V y Nb en porcentaje en masa que constituyen los precipitados que contienen (Ti,V,Nb) en el acero; y W(M) es el contenido total de Ti, V y Nb en porcentaje en masa del acero; y/u opcionalmente al menos uno de 0,1 a 0,5 por ciento en masa de Mo y

0,0003 a 0,001 por ciento en masa de B,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

Aceros para resortes de alta resistencia con excelente trabajabilidad en frío y estabilidad de la calidad

La presente invención se refiere a aceros para resortes de alta resistencia con excelente trabajabilidad en frío y estabilidad de la calidad. Más específicamente, se refiere a aceros para resortes de alta resistencia que tienen excelente trabajabilidad en frío y calidad altamente estable después del templado/revenido en la fabricación de resortes. Los aceros para resortes de acuerdo con la presente invención pueden usarse en fabricación de piezas de acero en diversos campos tal como los campos de máquinas de transporte tales como automóviles y barcos, y de máquinas industriales. Los aceros para resortes se describirán tomando piezas de automóviles como un ejemplo representativo de aplicación.

Hay una demanda de alta resistencia en materiales de acero que constituyen piezas de automóviles tal como resortes de válvula y resortes de suspensión acompañados de la demanda de reducción de tamaño y espesor de piezas de automóviles con el fin de reducir los pesos de los automóviles. Las altas resistencias de materiales de acero se consiguen generalmente incrementando los contenidos de elementos de aleación. Tales contenidos incrementados de elementos de aleación, sin embargo, reducen la trabajabilidad en la fabricación de resortes. Se muestran procesos generales de fabricación de resortes más adelante. Los contenidos incrementados de elementos de aleación de materiales de acero pueden a menudo dar pie a la rotura durante procesos de trefilado y escarpado para ajustar el diámetro de cable y/o retirar defectos superficiales (posteriormente en este documento estos procesos se denominan "procesos de pre-trabajado" en contraste con un proceso de espiralización de resortes.

<Fabricación de resortes espiralizados por calor>

Un acero para resortes se somete secuencialmente a un proceso de decapado y revestimiento, un proceso de trefilado y escarpado, un proceso de calentamiento, un proceso de espiralización en caliente, un proceso de templado, un proceso de revenido, un proceso de pretensado y granallado, y un proceso de revestimiento (pintura) , produciéndose de esta manera un producto de resorte.

<Fabricación de resortes espiralizados en frío>

Un acero para resortes se somete secuencialmente a un proceso de decapado y revestimiento, un proceso de trefilado y escarpado, un proceso de calentamiento, un proceso de templado, un proceso de revenido, un proceso de espiralización en frío, un proceso de recocido, un proceso de pretensado y granallado, y un proceso de revestimiento (pintura) , produciéndose de esta manera un producto de resorte.

Como posibles soluciones a estos problemas, la publicación de patente japonesa abierta a inspección pública (no examinada) (JP-A) nº 2004-263247, por ejemplo, divulga una técnica para prevenir la rotura durante un proceso de trefilado controlando los contenidos de elementos de aleación para controlar así la dureza de un acero laminado. El documento JP-A nº 06-184697 divulga una técnica para asegurar la trabajabilidad en frío controlando la segregación de componentes de un acero.

Las piezas de resorte para uso en automóviles son piezas importantes desde el punto de vista de la seguridad y deben mantener una alta calidad durante un largo tiempo para evitar daños, tales como el desconchado. Para 45 satisfacer este requisito, los aceros para resortes deben mantener excelentes propiedades incluso después del templado/revenido en la fabricación de resortes. En las técnicas convencionales, sin embargo, la estabilidad de la calidad después del templado/revenido no es lo suficientemente considerada, aunque se consideran mejoras en la procesabilidad en el trefilado.

En estas circunstancias, un objeto de la presente invención es proporcionar aceros para resortes de alta resistencia que exhiban excelente trabajabilidad en frío durante los procesos de pre-trabajado (trabajado en frío) tales como trefilado y escarpado en la fabricación de resortes y muestren de manera estable excelentes propiedades después del templado/revenido.

El aspecto de la presente invención reside por lo tanto en un acero para resortes de alta resistencia con excelente trabajabilidad en frío y estabilidad de la calidad, que consiste en:

0, 35 a 0, 65 por ciento en masa de C, 1, 4 a 2, 5 por ciento en masa de Si, 0, 1 a 1, 0 por ciento en masa de Mn, 0, 2 a 2, 0 por ciento en masa de Cr, 0, 1 a 1, 0 por ciento en masa de Ni, 0, 1 a 1, 0 por ciento en masa de Cu, 0, 020 por ciento en masa o menos (excluyendo el 0 por ciento en masa) de P,

0, 020 por ciento en masa o menos (excluyendo el 0 por ciento en masa) de S, 0, 006 por ciento en masa o menos (excluyendo el 0 por ciento en masa) de N, y

0, 1 por ciento en masa o menos (excluyendo el 0 por ciento en masa) de Al, en el que Wp (Fe) y W (C) satisfacen la siguiente condición: Wp (Fe) > 5 x W (C) , en la que Wp (Fe) es el contenido de Fe (porcentaje en masa) que constituye los precipitados que contienen Fe en el acero; y W (C) es el contenido de carbono (porcentaje en masa) del acero, opcionalmente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: 0, 02 a 0, 1 por ciento en masa de Ti, 0, 02 a 0, 3 por ciento en masa de V, y 0, 003 a 0, 1 por ciento en masa de Nb, en el que Wp (M) y W (M) satisfacen la siguiente condición: Wp (M) >0, 5x W (M) , en la que Wp (M) es el contenido total de Ti, V y Nb (porcentaje en masa) que constituyen los precipitados que contienen (Ti, V, Nb) en el acero; y W (M) es el contenido total de Ti, V y Nb (porcentaje en masa) del acero, opcionalmente al menos uno de 0, 1 a 0, 5 por ciento en masa de Mo y 0, 0003 a 0, 001 por ciento en masa de B, siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

En el acero para resortes de alta resistencia de acuerdo con el aspecto de la presente invención, los granos de cristal Fe-bcc en una estructura metalográfica tienen preferentemente un tamaño de grano medio Dmed de 20 µm o menos y un tamaño máximo de grano Dmax de 80 µm o menos.

Los aceros para resortes de acuerdo con el aspecto de la presente invención pueden producir eficientemente, por ejemplo, piezas de resorte para automóviles que presentan propiedades estables durante un largo tiempo sin rotura durante los procesos de fabricación.

Se harán evidentes objetos, características y ventajas adicionales de la presente invención a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas con referencia a los dibujos adjuntos.

La FIG. 1 muestra un ejemplo de un plano de límites de grano de un acero de acuerdo con la presente invención analizado por SEM/EBSP; y la FIG. 2 es un gráfico que muestra la relación entre la resistencia a la tracción y la reducción de área en los ejemplos.

Los presentes inventores hicieron intensivas investigaciones para proporcionar aceros para resortes de alta resistencia que presentan excelente trabajabilidad en frío en procesos de pre-trabajado (trabajado en frío) tal como trefilado y escarpado y tienen propiedades estables incluso después del templado/revenido en la fabricación de resortes.

Los inventores hicieron inicialmente investigaciones detalladas sobre la relación entre las propiedades de aceros en procesos de pre-trabajado y las de después del templado/revenido en la fabricación de resortes. Se halló que, cuando ocurren microdefectos (también llamados defectos inducidos por el trabajado) tal como fisuraciones en los aceros, durante los procesos de pre-trabajado e incluso aunque los microdefectos no conduzcan a la rotura, los microdefectos pueden dar pie a propiedades deterioradas de los materiales de acero después del templado/revenido y pueden conducir a una fractura temprana de los productos, y esta tendencia aumenta marcadamente con las resistencias crecientes de los materiales de acero.

Los inventores siguieron investigando sobre los microdefectos y hallaron que los aceros laminados (aceros para resortes) se controlan generalmente para que tengan una estructura metalográfica como una mezcla de ferrita y perlita para mejor trabajabilidad y se evita que tengan estructuras superenfriadas tales como martensita y bainita que causan fractura, pero incluso cuando se controla la estructura metalográfica para que sea una estructura sustancialmente en dos fases, incluyendo ferrita y perlita, pueden ocurrir microdefectos durante el pre-trabajado.

En consecuencia, realizaron investigaciones adicionales sobre las causas de los microdefectos y hallaron que tales aceros para resortes de alta resistencia comprenden cantidades relativamente grandes de elementos de aleación tal como se ha descrito anteriormente, y tales elementos de aleación... [Seguir leyendo]

1. Un acero para resortes de alta resistencia con excelente trabajabilidad en frío y estabilidad de la calidad, que consiste en:

0, 35 a 0, 65 por ciento en masa de C, 1, 4 a 2, 5 por ciento en masa de Si, 0, 1 a 1, 0 por ciento en masa de Mn, 0, 2 a 2, 0 por ciento en masa de Cr,

0, 1 a 1, 0 por ciento en masa de Ni, 0, 1 a 1, 0 por ciento en masa de Cu, 0, 020 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de P, 0, 020 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de S, 0, 006 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de N,

0, 1 por ciento en masa o menos, excluyendo el 0 por ciento en masa, de Al,

en el que Wp (Fe) y W (C) satisfacen la siguiente condición: Wp (Fe) > 5 x W (C) , en el que Wp (Fe) es el contenido de Fe en porcentaje en masa que constituye precipitados que contienen hierro en el acero; y W (C) es el contenido de carbono en porcentaje en masa del acero, opcionalmente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en:

0, 02 a 0, 1 por ciento en masa de Ti, 0, 02 a 0, 3 por ciento en masa de V, y 0, 003 a 0, 1 por ciento en masa de Nb,

en el que Wp (M) y W (M) satisfacen la siguiente condición: Wp (M) > 0, 5 x W (M) , en el que Wp (M) es el contenido total de Ti, V y Nb en porcentaje en masa que constituyen los precipitados que contienen (Ti, V, Nb) en el acero; y W (M) es el contenido total de Ti, V y Nb en porcentaje en masa del acero; y/u opcionalmente al menos uno de 0, 1 a 0, 5 por ciento en masa de Mo y 30 0, 0003 a 0, 001 por ciento en masa de B,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

2. El acero para resortes de alta resistencia de la reivindicación 1, en el que los granos de cristal Fe-bcc en una estructura metalográfica tienen un tamaño de grano medio Dmed de 20 µm o menos y un tamaño de grano máximo Dmax de 80 µm o menos.