BR102016023756A2 - UNION METHOD OF DIFFICULT SOLDABILITY SOLID ALLOY ALLOY - Google Patents
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Abstract
a presente invenção trata-se da aplicação do método de união em estado sólido de ligas ferrosas de difícil soldabilidade pelo processo de união por atrito com subsequente exposição térmica de pós aquecimento. a temperatura de pós aquecimento mínima aplicada é determinada pela porcentagem de formação da microestrutura martensítica máxima especificada para cada quantidade de carbono. a porcentagem de formação martensítica é observada no diagrama de resfriamento contínuo específico para cada liga ferrosa para conhecimento da temperatura mínima de exposição. o pós-aquecimento é aplicado logo após o processo de fricção e antes do resfriamento da junta soldada, utilizado para controle da transformação de fase, seguido de beneficiamento térmico compreendido por austenitização, normalização, recozimento, têmpera ou revenimento ou tratamentos superficiais de cementação, nitretação, entre outros. com o presente invento são produzidas peças e componentes para atender a indústria de moldagem, conformação, trituração, mineração, injeção, extrusão nas operações de transformação de cerâmicos, plásticos, alumínio e aço. unindo peças e componentes de ligas ferrosas dissimilares e similares, brutas e beneficiadas, em temperatura ambiente ou pré-aquecidas a uma temperatura inferior a temperatura de austenitização.The present invention is concerned with the application of the solid-state joining method of difficult-to-weld ferrous alloys by the friction joining process with subsequent post heating thermal exposure. The minimum afterheating temperature applied is determined by the percentage of maximum martensitic microstructure formation specified for each amount of carbon. The percentage of martensitic formation is observed in the continuous cooling diagram specific for each ferrous alloy to know the minimum exposure temperature. Postheating is applied shortly after the friction process and before cooling of the welded joint, used for phase transformation control, followed by thermal beneficiation comprised of austenitization, normalization, annealing, quenching or tempering or surface carburizing, nitriding treatments. , among others. With the present invention parts and components are produced to serve the molding, forming, grinding, mining, injection, extrusion industry in the transformation operations of ceramics, plastics, aluminum and steel. joining parts and components of dissimilar ferrous alloys and the like, crude and processed, at room temperature or preheated to a temperature below the austenitization temperature.
Description
“MÉTODO DE UNIÃO EM ESTADO SÓLIDO DE LIGAS FERROSAS DE DIFÍCIL SOLDABILIDADE” [001] A presente invenção trata-se do método de união em estado sólido aplicado em ligas ferrosas de difícil soldabilidade através do processo de união por atrito seguido da exposição a temperatura de pós aquecimento. O processo de união por atrito é realizado por movimentos relativos entre as partes em contato sob uma força de compressão, gerando uma fonte energética de temperatura para plastificar e unir as mesmas, seguido de exposição a temperatura doravantemente denominada de temperatura de pós-aquecimento. O pós-aquecimento é aplicado logo após o processo de atrito e antes do resfriamento da junta soldada, utilizado para controle da transformação de fase, seguido de beneficiamento térmico compreendido por austenitização, normalização, recozimento, têmpera ou revenimento ou tratamentos superficiais de cementação, nitretação, entre outros. Com o presente invento são produzidas e reparadas peças e componentes de ligas ferrosas de difícil soldabilidade comumente utilizadas na indústria de moldagem, conformação, trituração, mineração, injeção, extrusão aplicados na transformação de cerâmicos, plásticos, alumínio e aço."METHOD OF DIFFICULT SOLDABILITY SOLID ALLOY FERTILIZATION" This invention is a solid-state bonding method applied to difficult-to-weld ferrous alloys by the frictional bonding process followed by exposure to a high-temperature bonding process. post heating. The friction bonding process is performed by relative movements between the contacting parts under a compressive force, generating an energy source of temperature to plasticize and bond them, followed by exposure to hereafter referred to as the postheat temperature. Postheating is applied shortly after the friction process and prior to the cooling of the welded joint, used for phase transformation control, followed by thermal beneficiation comprised of austenitization, normalization, annealing, quenching or tempering or surface carburizing, nitriding treatments. , among others. With the present invention difficult-to-weld ferrous alloy parts and components commonly produced and repaired are commonly used in the molding, forming, grinding, mining, injection and extrusion industries used in the transformation of ceramics, plastics, aluminum and steel.
[002] As diversas ligas ferrosas de difícil soldabilidade são compreendidas por aços de médio e alto carbono e ferros fundidos martensíticos com elementos de liga de proporções variadas. Essas ligas de aço e ferros fundidos são comumente denominadas por aços ferramenta por serem utilizados na indústria de corte, conformação e extrusão para fabricação de ferramentas, punções, cutelos, matrizes de conformação e na indústria de mineração como consumíveis e peças de abrasão. Devido as suas propriedades e utilização, essas ligas são algumas vezes também denominadas como resistentes ao impacto, temperáveis em água, óleo e ar, e aços ferramenta para trabalho a quente. As propriedades mecânicas e metalúrgicas dessas ligas estão relacionada com as proporções entre o elemento carbono e demais elementos de liga, seguida de beneficiamentos mecânicos e térmicos.The various difficult to weld ferrous alloys are comprised of medium and high carbon steels and martensitic cast irons with alloys of varying proportions. These alloys and cast irons are commonly referred to as tool steels as they are used in the cutting, forming and extruding industry for the manufacture of tools, punches, cutters, forming dies and in the mining industry as consumables and abrasion parts. Due to their properties and use, these alloys are sometimes also termed as impact resistant, hardenable in water, oil and air, and hot work tool steels. The mechanical and metallurgical properties of these alloys are related to the proportions between the carbon element and other alloy elements, followed by mechanical and thermal improvements.
[003] Conforme é conhecido, o elemento carbono é o principal elemento de liga que influência na formação da microestrutura martensítica. Os demais elementos de liga influenciam sobre a transformação da mesma, afetando diretamente nas taxas de resfriamento e temperaturas iniciais e finais de transformação. A combinação dos elementos de liga, incluindo o elemento carbono dissolvido, formam as características físico-químicas dessas liga ferrosa, com variação sobre a temperatura de transformação austenítica, a temperatura e o tempo necessários para formação da microestrutura martensítica e a dureza secundária por carbonetos. Tanto a estabilização da fase austenita como da ferrita são fenômenos relativos às características atômicas e à formação cristalina estável por efeito de cada elemento de liga. Ligas ferrosas com elementos de liga como níquel são mais suscetíveis à formação austenítica, assim como ocorre com ligas contendo cobre, nitrogênio, manganês entre outros. Por outro lado ligas contendo cromo, molibdênio, silício entre outros são estabilizadoras da ferrita. As informações específicas de cada liga relativas à variações térmica e a formação de fases são observadas nos diagramas de resfriamento contínuo. Esses diagramas apresentam para cada liga o efeito da exposição às temperaturas e respectivos períodos de tempo, assim como taxas de resfriamento e formação de fases microestruturais. Nesses diagramas são observadas as temperaturas de início e fim de transformação martensítica, assim como as temperaturas intermediárias para cada porcentagem de martensita, como por exemplo 50% ou 90% de martensita. As informações contidas nesse diagramas são utilizadas em diversos processos produtivos.As is known, the carbon element is the main alloying element that influences the formation of the martensitic microstructure. The other alloying elements influence its transformation, directly affecting the cooling rates and initial and final transformation temperatures. The combination of the alloying elements, including the dissolved carbon element, forms the physicochemical characteristics of these ferrous alloys, varying the austenitic transformation temperature, the temperature and time required for martensitic microstructure formation and the secondary hardness by carbides. Both austenite and ferrite phase stabilization are phenomena related to atomic characteristics and stable crystalline formation by effect of each alloying element. Ferrous alloys with nickel alloy elements are more susceptible to austenitic formation, as it is found in alloys containing copper, nitrogen, manganese and others. On the other hand, alloys containing chromium, molybdenum, silicon and others are stabilizers of ferrite. Alloy-specific information regarding thermal variations and phase formation is observed in the continuous cooling diagrams. These diagrams show for each alloy the effect of temperature exposure and respective time periods, as well as cooling rates and microstructural phase formation. These diagrams show the start and end temperatures of the martensitic transformation, as well as the intermediate temperatures for each martensite percentage, such as 50% or 90% martensite. The information contained in these diagrams is used in various production processes.
[004] Nos tratamentos térmicos, especialmente de têmpera, a variação térmica é realizada propositalmente com objetivo de melhorar as propriedade mecânicas dessas ligas. Esse processo consiste basicamente em aquecer os materiais a uma temperatura de transformação de fase austenítica e resfriar até abaixo da temperatura inicial de transformação martensítica, com uma determinada taxa de resfriamento. A propriedade de transformação para a microestrutura martensítica por meio da extração de calor é denominada de temperabilidade. Quanto maior a temperabilidade da liga menor são as taxas de resfriamento necessárias e maior a profundidade alcançada no material pela transformação microestrutural. As ligas com essas características são classificadas como ligas de alta temperabilidade, e as ligas que necessitam de maiores taxas de resfriamento e promovem menor profundidade de transformação são conhecidas como ligas de baixa temperabilidade.In heat treatments, especially quenching, thermal variation is purposely performed with the aim of improving the mechanical properties of these alloys. This process basically consists of heating the materials to an austenitic phase transformation temperature and cooling to below the initial martensitic transformation temperature, with a certain cooling rate. The transforming property for the martensitic microstructure through heat extraction is called temperability. The higher the alloy temperability the lower the required cooling rates and the greater the depth achieved in the material by microstructural transformation. Alloys with these characteristics are classified as high hardness alloys, and alloys that require higher cooling rates and promote lower depth of transformation are known as low hardness alloys.
[005] A dureza da martensita formada é diretamente resultante do teor de carbono, sendo que quanto maior o teor maiores são as durezas alcançadas. Os elementos de liga proporcionam a transformação de martensita e durezas secundárias com formação de carbonetos. O aumento do nível de carbono e de elementos de liga podem proporcionar trincas e distorções decorrente do elevado nível de tensões residuais, resultando em defeitos e falhas. As ligas ferrosas com até 0,05% de carbono dissolvido são pouco suscetíveis à fratura, com reduzidas tensões internas devido a formação martensíticas com baixa temperabilidade, mesmo tendo em sua composição altos níveis de demais elemento de liga. No intervalo compreendido por 0,05% até 0,40% de carbono a formação martensítica é favorecida, e consequentemente, há tendência a trincas geradas por variação térmica, ainda que essa tendência possa ser revertida pelo uso de elementos de liga. Com o aumento de carbono dissolvido de 0,40% até aproximadamente 0,60% durante a formação martensítica ocorre estabilização de austenita, denominada de austenita retida. Parte da austenita que não transformou em martensita fica estável mesmo em temperatura ambiente. Nas ligas ferrosas com 0,60% ou mais de carbono inicia a formação mista de martensita, com estrutura em formato de ripas e placas, bem como austenita retida. A partir de 1% de carbono é formada martensita em forma de placas com maior proporção de austenita retida. Outra característica presente nas ligas ferrosas demonstra que para teores maiores que 0,77% de carbono proporciona a suscetibilidade de formação de microconstituintes chamados de carbonetos, devido ao elevado nível de carbono.The hardness of the formed martensite is directly resulting from the carbon content, and the higher the content the higher the hardness achieved. The alloying elements provide the transformation of martensite and carbide-forming secondary hardnesses. Increasing the level of carbon and alloying elements can lead to cracking and distortion due to the high level of residual stresses, resulting in defects and failures. Ferrous alloys with up to 0.05% dissolved carbon are less susceptible to fracture, with reduced internal stresses due to low temperability martensitic formation, even though their composition has high levels of other alloying elements. In the range of 0.05% to 0.40% carbon the martensitic formation is favored, and consequently, there is a tendency to thermal variation cracks, although this tendency can be reversed by the use of alloying elements. With the increase of dissolved carbon from 0.40% to approximately 0.60% during martensitic formation occurs austenite stabilization, called retained austenite. Part of the austenite that did not turn into martensite is stable even at room temperature. In ferrous alloys with 0.60% or more carbon, the mixed formation of martensite begins, with slat and plate structure, as well as retained austenite. From 1% carbon is formed plate martensite with higher proportion of retained austenite. Another characteristic present in ferrous alloys demonstrates that for contents higher than 0.77% of carbon provides the susceptibility of formation of called carbide microconstituents, due to the high carbon level.
[006] Com o conhecimento das propriedades da variação de carbono e elementos de ligas as rotas de fabricação são selecionadas para garantir as propriedades mecânicas e metalúrgicas desejadas. As rotas de produção utilizadas podem ser por meio de fundição, conformação, extrusão, seguidos ou não de tratamentos térmicos de homogeneização, recozimento, têmpera e revenimento. Durante o processo de têmpera essas propriedades são trabalhadas com processos controlados de resfriamento. As ligas de alta temperabilidade são resfriadas até temperaturas mínimas de transformação martensítica evitando a formação de trincas e distorções. Nos processos de soldagem convencionais, onde ocorre a fusão, os elementos de liga e carbono são dissolvidos em possas de fusão, seguida de têmpera localizada devido ao resfriamento de solidificação. A união de materiais de boa temperabilidade e de materiais de ligas ferrosas dissimilares aumentam a temperabilidade da junta soldada, gerando juntas frágeis que necessitam de procedimentos auxiliares para garantir a sua realização. Essas ligas que apresentam tais características são classificadas por ligas de difícil soldabilidade.With knowledge of the properties of carbon and alloying elements, manufacturing routes are selected to ensure the desired mechanical and metallurgical properties. The production routes used may be by casting, forming, extruding, whether or not followed by heat treatments of homogenization, annealing, tempering and tempering. During the quenching process these properties are worked with controlled cooling processes. High-tempered alloys are cooled to minimum martensitic transformation temperatures avoiding cracking and distortion. In conventional welding processes where melting occurs, the alloying and carbon elements are dissolved in melting pots, followed by localized quenching due to solidification cooling. The joining of good hardness materials and dissimilar ferrous alloy materials increase the hardness of the welded joint, generating brittle joints that need ancillary procedures to ensure their realization. These alloys with these characteristics are classified by alloys that are difficult to weld.
[007] Outro processo muito utilizado na fabricação dessas peças e componentes é o processo de usinagem, que tem por objetivo finalizar a geometria da peça ou componente que, em muitas vezes, apresentam geometrias complexas. A fabricação desses componentes é realizada a partir de tarugos, chapas e blocos maciços, originando um elevado volume de material sobressalente a ser extraído pelo processo de usinagem. Conforme a aplicação desses componentes, elevado nível de precisão dimensional é requerido e isto somente é alcançado por meio da utilização de equipamentos de alto valor agregado, elevado tempo operacional e utilização de insumos específicos. Outros processos ainda são aplicados às rotas de produção, tais como beneficiamento térmico, químico e processos de deposição, que visam garantir a resistência superficial aos componentes.[007] Another process widely used in the manufacture of these parts and components is the machining process, which aims to finalize the geometry of the part or component that often has complex geometries. These components are manufactured from billets, sheets and solid blocks, resulting in a high volume of spare material to be extracted by the machining process. Depending on the application of these components, a high level of dimensional accuracy is required and this is only achieved through the use of high value added equipment, high uptime and the use of specific inputs. Still other processes are applied to the production routes, such as thermal, chemical processing and deposition processes, which aim to guarantee the surface resistance to the components.
[008] Muitos defeitos são observados nos componentes durante o processo de fabricação e operação. De acordo com as exigências do produto final, durante a fabricação são realizados testes de inspeção de qualidade e cuidados extras de produção são tomados. Em consequência disso pode ocorrer o descarte de peças, que aumenta os custos produtivos. No processo de usinagem o elevado nível dimensional e a elevada precisão de produção são potenciais causadores de desqualificação dos componentes por defeitos dimensionais. Em outras etapas produtivas, como nos processos de beneficiamento térmico, químico e deposição são normalmente observadas trincas causadas pelas variações térmicas impostas. Além das dificuldades de fabricação, mesmo com os componentes finalizados e dentro das características desejadas, outros defeitos podem ser observados durante a exposição em serviço. Decorrente da elevada severidade que são submetidos, podem ser observados defeitos resultantes de choque térmico, erosão química, desgaste abrasivos, trincas de fadiga térmica ou por esforço mecânico, que afetam diretamente a variação dimensional das peças e a ocorrência de falhas.[008] Many defects are observed in components during the manufacturing and operation process. In accordance with the requirements of the final product, quality inspection tests are performed during manufacture and extra production care is taken. As a result, parts disposal may occur, which increases production costs. In the machining process the high dimensional level and high production precision are potential causes of component disqualification due to dimensional defects. In other production stages, such as thermal, chemical and deposition processes, cracks caused by the imposed thermal variations are usually observed. In addition to manufacturing difficulties, even with finished components and within desired characteristics, other defects may be observed during service exposure. Due to the high severity they are subjected to, defects resulting from thermal shock, chemical erosion, abrasive wear, thermal fatigue cracks or mechanical stress can be observed, which directly affect the dimensional variation of the parts and the occurrence of failures.
[009] Como forma de reduzir o sucateamento e descarte dos componentes, técnicas de soldagem são aplicadas, adicionando insertos, substituindo partes, removendo trincas e depositando materiais para restauração. As aplicações desses procedimentos são realizadas por meio de métodos de soldagem por fusão. Devido às propriedades metalúrgicas e mecânicas desses componentes a soldagem por fusão é realizada seguindo procedimentos específicos. Tais procedimentos contemplam algumas etapas, como preparação da superfície, pré-aquecimento, pós-aquecimento com taxas de resfriamento e aquecimento controladas, tratamento térmico antes e depois, controle energético de passes de soldagem, isolamento térmico, inspeção, entre outros. Essas etapas são dependentes das características dos materiais a serem soldados e elementos de liga dos materiais de adição. Para a união com materiais dissimilares, o uso de metais de adição é mais restrito e controlado, com a necessidade de, em alguns casos, aplicação de múltiplos passes de soldagem com variação do material de adição entre passes. Os métodos convencionais de soldagem por fusão são realizados com a aplicação de passes intercalados de deposição com o objetivo de reduzir as tensões residuais responsáveis por trincas e defeitos de soldagem e elevadas variações térmicas. Também são utilizados gases inertes de proteção, elementos de liga diluídos ou externo ao metal de adição para a produção de escórias com propriedades químicas desoxidantes ou oxidantes, eliminando gases nocivos solubilizados. Esses cuidados fazem-se necessários para reduzir a propensão de geração de trincas por dissolução de hidrogênio, oxigênio e formação de precipitados nocivos à junta soldada e redução na dureza final geradora de distorções e tensões residuais. Ao final do processo de soldagem são produzidas juntas com variação de estrutura metalúrgica e segregação de ligas restringindo a aplicação de tratamentos térmicos e beneficiamentos químicos.In order to reduce component scrapping and disposal, welding techniques are applied by adding inserts, replacing parts, removing cracks and depositing materials for restoration. Applications of these procedures are accomplished by fusion welding methods. Due to the metallurgical and mechanical properties of these components, fusion welding is performed following specific procedures. These procedures include some steps, such as surface preparation, preheating, afterheating with controlled cooling and heating rates, before and after heat treatment, welding pass energy control, thermal insulation, inspection, among others. These steps are dependent on the characteristics of the materials to be welded and alloying elements of the filler materials. For the union with dissimilar materials, the use of filler metals is more restricted and controlled, with the necessity of, in some cases, the application of multiple welding passes with variation of filler material between passes. Conventional fusion welding methods are performed with the application of interlayer deposition passes in order to reduce the residual stresses responsible for cracking and welding defects and high thermal variations. Inert protective gases, alloying elements diluted or external to the filler metal are also used to produce slag with deoxidizing or oxidizing chemical properties, eliminating harmful solubilized gases. These precautions are necessary to reduce the propensity of crack generation by dissolving hydrogen, oxygen and formation of harmful precipitates to the welded joint and reduction in the final hardness generating distortions and residual stresses. At the end of the welding process joints are produced with variation of metallurgical structure and alloy segregation restricting the application of heat treatments and chemical processing.
[010] Diferente dos métodos convencionais de soldagem por fusão, a presente invenção apresenta o método de união em estado sólido seguido da exposição a temperatura de pós-aquecimento para unir ligas ferrosas de difícil soldabilidade.Unlike conventional melt welding methods, the present invention provides the solid state bonding method followed by exposure to the postheat temperature to join difficult to weld ferrous alloys.
[011] Dentre as diversas patentes existentes que referenciam os processos de fabricação e produção de peças e componentes com ligas ferrosas de difícil soldabilidade pode ser destacada a patente Repair process for stamping dies de número CN102837106B com data de prioridade de 06/12/1994, que contempla o processo de reparo de matrizes utilizando a soldagem por fusão com gás inerte. Outro pedido de patente relacionado a operações de soldagem e deposição em matrizes, JPH08155642A - Cladding by welding repair method of hot die, referencia as temperaturas de pré-aquecimento entre os passes de soldagem. Outro pedido de patente refere-se ao uso do processo de fricção para união de aços martensíticos de resistência a quente e aços de alta temperatura ao níquel, de número CN104014929A. Esse pedido apresenta os parâmetros de soldagem para a união por fricção para esses dois materiais.[011] Among the many existing patents that refer to the manufacturing and production processes of parts and components with difficult to weld ferrous alloys can be highlighted the Repair process for stamping dies number CN102837106B with priority date of 06/12/1994, which contemplates the process of matrix repair using inert gas fusion welding. Another patent application related to welding and die deposition operations, JPH08155642A - Cladding by welding repair method of hot die, references preheating temperatures between welding passes. Another patent application relates to the use of the friction process for joining hot-resistance martensitic steels and high temperature nickel steels of CN104014929A. This order presents the welding parameters for friction joining for these two materials.
[012] Diferente da patente e dos pedidos de patentes relatados acima, a presente invenção refere-se ao método de união em estado sólido aplicado em ligas ferrosas de difícil soldabilidade que contempla a exposição de temperatura de pós aquecimento subsequente a junta ser unida pelo processo de atrito. A temperatura de pós aquecimento mínima aplicada é determinada pela porcentagem de formação martensítica máxima específica para cada liga ferrosa, de acordo com a quantidade de carbono e composição de elementos de liga presentes, obtida no diagrama de resfriamento contínuo.Unlike the above-described patent and patent applications, the present invention relates to the solid-state joining method applied to difficult-to-weld ferrous alloys which contemplates post-heating temperature exposure subsequent to joining by the process. of friction. The minimum afterheating temperature applied is determined by the percentage of maximum martensitic formation specific to each ferrous alloy, according to the amount of carbon and alloying element composition obtained from the continuous cooling diagram.
[013] A união em estado sólido é realizada pela fricção dada pelo movimento de rotação ou movimento linear entre as partes em contato. Esses movimentos são aplicados sob uma força de compressão, promovendo calor e possibilitando a deformação plástica dos materiais até a sua união. O processo de união é finalizado com a interrupção do movimento relativo e da aplicação da força de compressão. Logo após o término do processo de união a junta é exposta a temperatura de pós aquecimento. A exposição a essa temperatura de pós aquecimento tem por objetivo evitar que a junta soldada atinja a temperatura mínima que promove a porcentagem de formação martensítica máxima. O beneficiamento térmico subsequente é aplicado e é compreendido por austenitização, homgenização, normalização, recozimento, revenimento ou outros. Demais processos de beneficiamento químicos, compreendidos por tratamentos superficiais de cementação, nitretação, dentre outros também são aplicados. Esse procedimento é essencial para que não ocorram defeitos do tipo fraturas ou trincas, que são determinados para cada liga ferrosa através da composição de carbono e composição de elementos de liga.[013] Solid state joining is accomplished by friction given by rotational motion or linear motion between the contacting parts. These movements are applied under a compressive force, promoting heat and allowing the plastic deformation of the materials until their union. The joining process is terminated by stopping the relative movement and applying the compressive force. Immediately after the joining process is completed, the joint is exposed to the post heating temperature. Exposure to this post heating temperature is intended to prevent the welded joint from reaching the minimum temperature that promotes the maximum martensitic formation percentage. Subsequent thermal beneficiation is applied and is comprised of austenitization, homogenization, normalization, annealing, tempering or the like. Other chemical beneficiation processes, comprised of superficial carburizing treatments, nitriding, among others are also applied. This procedure is essential to avoid fractures or cracks-type defects, which are determined for each ferrous alloy through carbon composition and alloying element composition.
[014] A temperatura de pós aquecimento mínima de exposição do componente após o processo de união em estado sólido de ligas ferrosas é determinada pela quantidade máxima de martensita para cada porcentagem de carbono presente na liga, sendo compreendida por: ligas com até 0,049% de carbono ter-se-á 99% de martensita, ligas com carbono entre 0,050% até 0,400% de carbono o máximo de 90% martensita, ligas com 0,401% à 0,600% de carbono com no máximo de 85% de martensita, ligas entre 0,601% à 0,770% de carbono com 80% de martensita máxima e ligas contendo mais de 0,771% de carbono no máximo 75% de martensita. Por meio do diagrama de resfriamento contínuo e a quantidade máxima de martensita, que é consequente da quantidade de carbono e elementos de liga, é selecionada a mínima temperatura que a junta soldada pode atingir antes de ser exposta a um beneficiamento térmico subsequente. Para a união de ligas ferrosas dissimilares é utilizada como referencial a liga que apresenta maior temperatura de formação martensítica, garantindo o processamento sem defeitos.The minimum exposure after heating temperature of the component after the solid-state joining process of ferrous alloys is determined by the maximum amount of martensite for each percentage of carbon present in the alloy, comprising: alloys with up to 0.049% of carbon shall be 99% martensite, carbon alloys 0,050% to 0,400% carbon maximum 90% martensite, alloys 0,401% to 0,600% carbon alloys maximum 85% martensite, alloys 0,601 % to 0.770% carbon with 80% maximum martensite and alloys containing more than 0.771% carbon at most 75% martensite. Through the continuous cooling diagram and the maximum amount of martensite, which is a consequence of the amount of carbon and alloying elements, the minimum temperature that the welded joint can reach before being exposed to a subsequent thermal beneficiation is selected. For the union of dissimilar ferrous alloys, the alloy with the highest martensitic formation temperature is used as a reference, guaranteeing the processing without defects.
[015] Esse método é utilizado para unir aços ferramentas classificados conforme a norma ASTM A681, pelas letras H, A, D, O, S, L, F, P, W, T e M. Os aços H são aços ferramentas para trabalho à quente. Os tipos H10 ao H19 são caracterizados pelo cromo contido junto a outros elementos de liga. Os aços H10 ao H14, contém também molibdênio, oferecendo excelente tenacidade com elevada dureza, e são frequentemente utilizados em aplicações a frio. Os aços H21 ao H26 possuem tungstênio adicionados a outros elementos de liga, que resultam em aços com grande resistência à queda de dureza durante exposição ao trabalho à quente com baixo grau de tenacidade. Os tipos H41 e H43 são de baixo carbono modificados pelo molibdênio e tem características similares aos tipos com tungstênio. Os aços ferramentas de trabalho a frio são do tipo A, entre os mesmos tem-se os A2 à A10 que apresentam uma grande variação de carbono e ligas, mas todos tem elevada temperabilidade e temperáveis ao ar. As ligas com baixo carbono, A8 e A9, tem baixa resistência ao desgaste mas oferecem elevada tenacidade se comparados aos outros de mesmo grupo. Os tipos A7, com carbono e vanádio, oferecem excepcional resistência ao desgaste mas oferecem baixo nível de tenacidade. Identificados pela letra D são os aços ferramentas de trabalho a frio. Do D2 ao D7 são caracterizados pelo alto carbono e alto cromo contido com elevada resistência a abrasão. Os tipos D contendo molibdênio são temperáveis ao ar e apresentam elevado grau de estabilidade dimensional no tratamento térmico. Dentre os aços ferramentas de trabalho a frio, identificados pela letra O, onde os tipos 01 ao 07 tem baixo carbono e apresentam elevada dureza quando temperados ao óleo. Os aços resistentes ao impacto são identificados pela letra S, e os tipos SI ao S7 variam os elementos de ligas contidos, mas são resistentes ao trabalho ao impacto. Aços ferramentas para propósitos especiais são identificados pela letra L. Os tipos L2 e L6 são aços que abrangem um grande nível de carbono contido. Os aços de baixo carbono contido são geralmente utilizados em estruturas que requerem bons níveis de tenacidade. Também os aços identificados pela letra F, tem-se os tipos F1 e F2 são aços carbonos com variação de tungstênio usados preferencialmente como lâminas de corte. Identificados pela letra P são os aços para molde. Os tipos P2 ao P6 são aços com baixo carbono e para subsequente processo de cementação, nitretação ou são submetidos a demais benefícios superficiais para a aumentar a resistência a abrasão. Os tipos P20 e P21 são normalmente utilizados em serviço diretamente após usinagem. Aços tipo W endurecíveis em água, aços rápidos tipo T ao Tungstênio, aços rápidos tipo M “ultraharcT.[015] This method is used to join tool steels classified according to ASTM A681 by the letters H, A, D, O, S, L, F, P, W, T and M. H steels are working tool steels. the hot. Types H10 to H19 are characterized by the chrome contained next to other alloying elements. H10 to H14 steels also contain molybdenum, offering excellent toughness with high hardness, and are often used in cold applications. H21 to H26 steels have tungsten added to other alloying elements, which result in steels with high hardness resistance during exposure to hot work with low toughness. Types H41 and H43 are low carbon modified by molybdenum and have characteristics similar to tungsten types. Cold work tool steels are Type A, among them are A2 to A10 which have a wide range of carbon and alloys, but all have high temperability and air-temperable. Low carbon alloys, A8 and A9, have low wear resistance but offer high toughness compared to others in the same group. Carbon and vanadium A7 types offer exceptional wear resistance but offer low level of toughness. Identified by the letter D are steel cold working tools. From D2 to D7 they are characterized by high carbon and high chromium contained with high abrasion resistance. Molybdenum D-types are air-temperable and have a high degree of dimensional stability in heat treatment. Among the cold working tool steels, identified by the letter O, where types 01 to 07 are low carbon and have high hardness when tempered with oil. Impact resistant steels are identified by the letter S, and types SI through S7 vary the alloy elements contained, but are impact resistant. Special purpose tool steels are identified by the letter L. Types L2 and L6 are steels that cover a large level of contained carbon. Contained low carbon steels are generally used in structures that require good levels of toughness. Also the steels identified by the letter F have the types F1 and F2 are tungsten-varying carbon steels preferably used as cutting blades. Identified by the letter P are the mold steels. Types P2 to P6 are low carbon steels for subsequent carburizing, nitriding or other surface benefits to increase abrasion resistance. Types P20 and P21 are typically used in service directly after machining. Water hardenable W type steels, T Tungsten quick steels, ultraharcT M type steels.
[016] O presente invento também é utilizado para unir ligas ferrosas de ferro fundido de difícil soldabilidade classificados pela Norma ASTM A644 como ferro fundido cinzento, branco, maleável, nodular e vermicular. O ferro fundido cinzento apresenta os tipos cinzento A48, A126, Al59 e austenítico A436. Os brancos são resistente a corrosão com alto silício A518 e resistente ao desgaste A532. O maleável está segmentado em ferritico A47, perlítico A220 e automotivo A602. O ferro fundido nodular é apresentado como vermicular A536 e A842, bem como austenítico A439, ferritico adequado a baixa temperatura A874/874M, com estrutura de austêmpera A897 e de alto silício e molibdênio ferritico Al095.[016] The present invention is also used for joining ferrous alloys of difficult to weld cast iron classified by ASTM A644 Standard as gray, white, malleable, nodular and vermicular cast iron. Gray cast iron has gray types A48, A126, Al59 and austenitic A436. The whites are corrosion resistant with high silicon A518 and wear resistant A532. The malleable is segmented into ferritic A47, perlitic A220 and automotive A602. Nodular cast iron is presented as vermicular A536 and A842, as well as austenitic A439, suitable for low temperature ferritic A874 / 874M, with austemper structure A897 and high silicon and ferritic molybdenum Al095.
[017] O método de união em estado sólido de ligas ferrosas de difícil soldabilidade é um método utilizado na fabricação e reparo pela união de ligas ferrosas de difícil soldabilidade. Aplica a união por atrito seguido da exposição a temperatura de pós aquecimento para unir materiais dissimilares e similares, brutos e beneficiados, entre peças e componentes em temperatura ambiente e peças e componentes pré-aquecidos com temperatura inferior a temperatura de austenitização, para a fabricação, reparo, substituição e adição de incertos ou componentes. Proporcionando fabricar e corrigir erros de fabricação por meio de reparos, aplicação de camadas superficiais com propriedades mecânicas adequadas e propriedades metalúrgica para subsequente usinagem, beneficiamento térmico, químico e demais processo de fabricação. "REIVINDICAÇÕES”[017] The solid-state joining method of difficult-to-weld ferrous alloys is a method used in the fabrication and repair by joining of difficult-to-weld ferrous alloys. Applies friction bonding followed by exposure to post-heating temperature to join dissimilar and similar raw and processed materials between parts and components at room temperature and preheated parts and components below the austenitization temperature for manufacturing, repair, replacement and addition of uncertain or components. Providing fabrication and correction of manufacturing errors through repairs, application of surface layers with appropriate mechanical properties and metallurgical properties for subsequent machining, thermal, chemical and other manufacturing processes. "CLAIMS"
Claims (36)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102016023756-4A BR102016023756A2 (en) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | UNION METHOD OF DIFFICULT SOLDABILITY SOLID ALLOY ALLOY |
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| BR102016023756A2 true BR102016023756A2 (en) | 2018-05-02 |
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ID=62103511
Family Applications (1)
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2016
- 2016-10-11 BR BR102016023756-4A patent/BR102016023756A2/en not_active Application Discontinuation
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