BR102018004643A2

BR102018004643A2 - liga fundida nodular

Info

Publication number: BR102018004643A2
Application number: BR102018004643A
Authority: BR
Inventors: Papis Konrad; Wierschke Sebastian
Original assignee: Georg Fischer Automobilguss Gmbh; Georg Fischer Automotive Kunshan Co Ltd; Georg Fischer Eisenguss Gmbh; Fischer Georg Gmbh
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2018-10-30
Also published as: KR20180108495A; MX2018003248A; EP3243920A1; JP2018162516A; CN108624803A; EP3243920B1; JP7369513B2; US20180274066A1

Abstract

a presente invenção refere-se a uma liga fundida nodular, e também peças fundidas feitas a partir da mesma e seus processos de produção, que tem uma microestrutura perlítica-ferrítica para produtos de ferro fundido e tem uma alta resistência combinada com boa ductilidade e tenacidade mesmo no estado fundido, compreendendo, como constituintes não ferrosos, c, si, ni, mn, cu, mg, cr, al, p, s e impure-zas normais, caracterizado pelo fato de que a liga fundida nodular contém de 2,8 a 3,7% em peso de c, de 1,5 a 4% em peso de si, de 1 a 6,2% em peso de ni, de 0,02 a 0,05% em peso de p, de 0,025 a 0,06% em peso de mg, de 0,01 a 0,03% em peso de cr, de 0,003 a 0,3% em peso de al, de 0,0005 a 0,012% em peso de s, de 0,03 a 1,5% em peso de cu e de 0,1 a 2% em peso de mn, fe em equilíbrio e impurezas inevitáveis, onde a liga fundida nodular no estado fundido sem subsequente tratamento térmico consegue uma alta resistência estática de uma resistência à aproxi-mação do limite elástico de 0,2% = 600 mpa e uma resistência à tração de = 750 mpa combinada com boa ductilidade de alongamento até a ruptura a5 de 2 a 10%.

Description

(54) Título: LIGA FUNDIDA NODULAR (51) Int. Cl.: B22D 15/00; C21C 1/10; C22C 37/04; C22C 37/08; C22C 37/10 (30) Prioridade Unionista: 24/03/2017 EP 17 162 715.1 (73) Titular(es): GEORG FISCHER AUTOMOTIVE (KUNSHAN) CO LTD, GEORG FISCHER EISENGUSS GMBH, GEORG FISCHER AUTOMOBILGUSS GMBH, GEORG FISCHER GMBH, GEORG FISCHER GMBH (72) Inventor(es): KONRAD PAPIS; SEBASTIAN WIERSCHKE (85) Data do Início da Fase Nacional:

08/03/2018 (57) Resumo: A presente invenção refere-se a uma liga fundida nodular, e também peças fundidas feitas a partir da mesma e seus processos de produção, que tem uma microestrutura perlítica-ferrítica para produtos de ferro fundido e tem uma alta resistência combinada com boa ductilidade e tenacidade mesmo no estado fundido, compreendendo, como constituintes não ferrosos, C, Si, Ni, Mn, Cu, Mg, Cr, Al, P, S e impure-zas normais, caracterizado pelo fato de que a liga fundida nodular contém de 2,8 a 3,7% em peso de C, de 1,5 a 4% em peso de Si, de 1 a 6,2% em peso de Ni, de 0,02 a 0,05% em peso de P, de 0,025 a 0,06% em peso de Mg, de 0,01 a 0,03% em peso de Cr, de 0,003 a 0,3% em peso de Al, de 0,0005 a 0,012% em peso de S, de 0,03 a 1,5% em peso de Cu e de 0,1 a 2% em peso de Mn, Fe em equilíbrio e impurezas inevitáveis, onde a liga fundida nodular no estado fundido sem subsequente tratamento térmico consegue uma alta resistência estática de uma resistência à aproxi-mação do limite elástico de 0,2% = 600 MPa e uma resistência à tração de = 750 MPa combinada com boa ductilidade de alongamento até a ruptura A5 de 2 a 10%.

FIG. 1: Fotomicrografia da microestrutura da liga fundida nodular da invenção

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para LIGA FUNDIDA NODULAR.

[001] A invenção refere-se a uma liga fundida nodular tendo uma microestrutura perlítica-ferrítica para produtos de ferro fundido que têm, mesmo no estado fundido sem tratamento térmico subsequente, uma alta resistência estática de uma resistência à aproximação do limite estático de 0,2% > 600 MPa e uma resistência à tração > 750 MPa combinados com boa ductilidade de um alongamento até a ruptura de 2% a 10%, compreendendo os constituintes não ferrosos C, Si, P, Mg, S, Mn e Ni e também impurezas normais. Os possíveis usos para a construção de veículos motores são, por exemplo, componentes do chassi, tais como suportes de rodas, componentes estruturais do veículo e também eixos de manivela.

[002] As ligas de ferro fundido de maior resistência que apresentam maiores resistências para potencial exploração da redução de peso são cada vez mais utilizadas na construção de veículos motores. Por razões de custo, o foco é dispensar todos os processos de tratamento térmico sempre que possível e também obter as propriedades mecânicas necessárias apenas em quantidades moderadas de constituintes da liga.

[003] EP 1 225 239 A1 descreve uma liga fundida nodular bainítica de maior resistência que compreende, como constituintes não ferrosos, de 2 a 4% em peso de Ni e de 0,05 a 0,45% em peso de Mn, com a gama Ni-Mn servindo para ajustar a relação variável de resistência ao alongamento. Para implementar a invenção, é dada preferência aos constituintes não ferrosos de 3,1 a 4% em peso de C e de 1,8 a 3% em peso de Si. Um material com esta composição nesta microestrutura exibe uma alta resistência à tração de 650 a 850 MPa e uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% > 500 MPa combinada com um alongamento até a ruptura de 14,5 a 7%. Embora

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2/12 essas propriedades sejam alcançadas sem tratamento térmico, as resistências alcançáveis são limitadas pela composição da liga.

[004] DE 10 2004 040 056 A1 descreve uma outra liga de ferro fundido que é descrita como de alta resistência e resistência ao desgaste e à corrosão. É composta de 3 a 4,2% em peso de C, de 1 a 3,5% em peso de Si, de 1 a 6% em peso de Ni, < 5% em peso de Cr, < 3% em peso de Cu, < 3% em peso de Mo, < 1% em peso de Mn, < 1% em peso de V, < 0,4% em peso de P, < 0,1% em peso de S, < 0,08% em peso de Mg, < 0,3% em peso de Sn e impurezas relacionadas à produção. Essas amplas gamas de ligas resultam em uma variedade de composições de matrizes de > 50% de ferrite acicular com diferentes proporções de austenita (< 20%), martensita (< 30%), perlita (< 50%) e carbonetos (< 15%); a formação de grafite não se restringe a grafite esferoidal, mas também pode ser de tipo vermicular e lamelar. As resistências à fratura flexural que podem ser alcançadas para o uso exemplificativo de um anel de pistão são > 1100 MPa e a dureza é de 320 HB2.5; uma alta tenacidade / ductilidade que não é especificada em mais detalhes é enfatizada. No entanto, o alongamento até a ruptura poderia, em particular, ser significativamente reduzido no caso de variantes de liga com teor de carboneto de até 15% na microestrutura. No caso de pequenas espessuras de parede (módulo < 1,5 cm), uma etapa de processo adicional na forma de têmpera em temperaturas < 700°C também pode ser necessária.

[005] Uma liga fundida nodular de maior resistência é conhecida a partir de CA 122 40 66 A1 / US 448 49 53 A, com a liga fundida nodular contendo, como constituintes não ferrosos, de 3 a 3,6% em peso de C, de 3,5 a 5% em peso de Si, de 0,7 a 5% em peso de Ni, de 0 a 0,3% em peso de Mo, de 0,2 a 0,4% em peso de Mn, < 0,06% em peso de P e < 0,015% em peso de S. A desvantagem aqui é que uma microestrutura ferrítica-bainítica, para a qual é necessário um trataPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 11/81

3/12 mento térmico de ferritização, é necessária para alcançar a resistência à tração indicada > 950 MPa, 0,2% de resistência à aproximação do limite elástico > 550 MPa e alongamento até a ruptura de 6 a 10%.

[006] US 370 22 69 A descreve uma liga fundida nodular de alta resistência e de liga relativamente alta, cujos componentes não ferrosos compreendem de 2,6 a 4% em peso de C, de 1,5 a 4% em peso de Si, de 6 a 11% em peso de Ni, < 7% em peso de Co, < 0,4% em peso de Mo, < 1% em peso de Mn e < 0,2% em peso de Cr. A alta resistência à tração de > 1000 MPa é devido a uma microestrutura bainítica de grão fino, a microestrutura alvo tendo que ser definida por meio de um tratamento térmico necessário sob a forma de têmpera, o que, por sua vez, exige um desembolso adicional.

[007] US 585 35 04 A descreve um material fundido à base de ferro de liga relativamente alta cujos constituintes não ferrosos compreendem de 0,8 a 3,5% em peso de C, de 1 a 7% em peso de Si, de 5 a 15% em peso de Ni, < 1% em peso de Mn, < 2% em peso de Cr, < 0,1% em peso de ao menos um elemento do grupo que consiste de Mg, Ca e Ce e < 2% em peso de ao menos um elemento do grupo que consiste de Mo, Nb, Ti e V. O material tem uma dureza de ao menos 250 HV em uma proporção de ao menos 30% de martensita na microestrutura; a formação de grafite é predominantemente esferoidal. Como produto alvo, é feita menção a um disco de lapidação, de preferência para uso em fabricação de semicondutores. Apesar de um tratamento térmico opcional, apenas um baixo alongamento até a ruptura pode ser assumido por conta de 5 a 10% de carbonetos presentes na liga e na matriz amplamente martensítica. Por razões de segurança, isso exclui o uso de produtos fundidos de veículos motores dinamicamente estressados, tal como componentes estruturais / chassi.

[008] Uma liga fundida nodular bainítica de maior resistência é conhecida a partir de US 354 94 30 A, onde a liga fundida nodular conPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 12/81

4/12 tém, como constituintes não ferrosos, de 2,9 a 3,9% em peso de C, de 1,7 a 2,6% em peso de Si, de 3,2 a 7% em peso de Ni, de 0,15 a 0,4% em peso de Mo, < 0,2% em peso de Cr e < 1% em peso de Mn. A liga exibe uma alta resistência à tração de > 820 MPa, uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% > 520 MPa combinada com um alongamento até a ruptura de ao menos 2%. Para conseguir essas propriedades, é necessário um tratamento térmico, e os moldes de refrigeração usados localmente podem, adicionalmente, ser necessários no caso de espessuras de parede relativamente grandes.

[009] Além disso, DE 180 85 15 A1 descreve uma liga fundida nodular de alta resistência cujos constituintes não ferrosos compreendem de 2,9 a 3,9% em peso de C, de 1,7 a 2,6% em peso de Si, de 3,2 a 7% em peso de Ni, de 0,15 a 0,4% em peso de Mo, < 0,1% em peso de Mg, de 0 a 1% em peso de Mn e de 0 a 0,25% em peso de Cr com um teor total de Mo e Cr não superior a 0,5% em peso. Este material tem uma resistência à tração de > 1000 MPa e uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% > 750 MPa combinada com um alongamento até a ruptura de ao menos 4%. No entanto, a característica central deste material é um tratamento térmico na forma de têmpera durante um número de horas a temperaturas de 200 a 315°C, uma vez que as propriedades indicadas não podem ser alcançadas sem a têmpera da microestrutura da matriz.

[0010] Uma liga fundida nodular predominantemente perlítica de maior resistência para aplicações na construção de veículos motores é conhecida a partir de EP 1 834 005 B1. Ela contém os constituintes não ferrosos de 3,0 a 3,7% em peso de C, de 2,6 a 3,4% em peso de Si, de 0,02 a 0,05% em peso de P, de 0,025 a 0,045% em peso de Mg, de 0,01 a 0,03 % em peso de Cr, de 0,003 a 0,017% em peso de Al, de 0,0005 a 0,012% em peso de S e de 0,0004 a 0,002% em peso de B, de 0,1 a 1,5% em peso de Cu, de 0,1 a 1,0 % em peso de Mn e imPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 13/81

5/12 purezas inevitáveis. Os componentes do chassi produzidos com esta composição têm, mesmo no estado fundido sem um tratamento térmico adicional, uma resistência à tração de 600 a 900 MPa, uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% de 400 a 600 combinada com um alongamento até a ruptura de 14 a 5%.

[0011] Prosseguindo a partir desta técnica anterior, é um objetivo central da invenção fornecer uma liga fundida nodular de alta resistência, cujas exigências em termos de resistência à aproximação do limite elástico 0,2%, resistência à tração e alongamento até a ruptura possam ser facilmente alcançadas mesmo no estado fundido, ou seja, o que vantajosamente não exige um tratamento térmico separado, em contraste com as ligas de ferro fundido de alta resistência conhecidas, tais como materiais ADI (= Ferro Dúctil Austemperado).

[0012] Este objetivo é conseguido pela liga fundida nodular da invenção compreendendo de 2,8 a 3,7% em peso de C, de 1,5 a 4% em peso de Si, de 1 a 6,2% em peso de Ni, de 0,02 a 0,05% em peso de P, de 0,025 a 0,06% em peso de Mg, de 0,01 a 0,03% em peso de Cr, de 0,003 a 0,3% em peso de Al, de 0,0005 a 0,012% em peso de S, de 0,03 a 1,5% em peso de Cu e de 0,1 a 2% em peso de Mn, Fe em equilíbrio e impurezas inevitáveis, onde a liga fundida nodular no estado fundido sem tratamento térmico subsequente obtém uma alta resistência estática de uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% > 600 MPa e uma resistência à tração de > 750 MPa combinada com boa ductilidade de um alongamento até a ruptura A5 de 2 a 10%. [0013] A microestrutura matricial que envolve os precipitados de grafite esferoidal tem uma estrutura perlítica-ferrítica compreendendo > 50% de perlita; a perlita está de preferência presente como faixas finas e a ferrita está preferencialmente presente na forma globular. Esta é outra diferença significativa entre a liga fundida nodular da invenção e a liga conhecida a partir de US 585 35 04 A tendo uma gama de liga

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6/12 de Ni parcialmente sobreposta, além das propriedades mecânicas e da omissão de formadores de carboneto Mo, Nb, Ti e V. Do mesmo modo, a liga difere da liga de ferro fundido conhecida a partir de DE 10 2004 040 056 A1, uma vez que as propriedades mecânicas de uma ferrita acicular diferem significativamente das de uma ferrita globular. [0014] A liga fundida nodular está preferencialmente na forma de uma liga fundida nodular fundida em areia.

[0015] O conceito-chave da invenção é fornecer uma liga fundida nodular que, devido a composições adequadamente combinadas da liga fundida nodular da invenção e as combinações resultantes de propriedades mecânicas, pode ser utilizada na construção de veículos motores, por exemplo, para componentes de eixo e chassis, que, no caso de colisão do veículo motor, devem deformar plasticamente e não devem quebrar, mas também para componentes estruturais e eixos de manivela que são submetidos a altas tensões dinâmicas.

[0016] Vale ressaltar que, devido às suas propriedades mecânicas e possíveis usos, a liga fundida nodular da invenção exige apenas adições de liga moderadas em comparação com as ligas fundidas nodulares austeníticas.

[0017] Sabe-se que Ni e Si aumentam a resistência à aproximação do limite elástico de 0,2%. Isto é atribuído em primeiro lugar ao reforço de cristais mistos (Si e Ni) e, em segundo lugar, à refinação de perlitas, deslocando a temperatura de transformação de austenita-ferrita para baixas temperaturas (Ni). É vantajoso que a liga tenha uma alta resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% em valores de alongamento até a ruptura que não sejam muito baixos (alto potencial de construção leve). Isto é conseguido, em primeiro lugar, pela liga fundida nodular compreendendo de 1 a 6,2% em peso de Ni, de preferência de 2,5 a 5,2% em peso de Ni e particularmente preferencialmente de 4 a 5,2% em peso de Ni.

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7/12 [0018] Boas propriedades de resistência combinadas com valores de alongamento até a ruptura que não são muito baixas são alcançadas, particularmente em combinação com 1,5 a 4% em peso de Si, de preferência de 2 a 3,5% em peso de Si e particularmente preferencialmente de 2,2 a 3,3% em peso de Si. Por exemplo, em comparação com a liga bainítica conhecida a partir de EP 1 225 239 A1, que também não exige qualquer tratamento térmico, a resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% da liga fundida nodular perlítica-ferrítica da invenção é significativamente maior em > 600 MPa em comparação com > 500 MPa (resistência à tração igualmente maior). Assim, os exemplos de trabalho dados em EP 1 225 239 A1 não contêm quaisquer valores da resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% acima de 550 MPa.

[0019] A adesão aos limites superior e inferior indicados para os constituintes não ferrosos Si e Ni é crucial para a microestrutura alvo perlítica-ferrítica e, portanto, para conseguir as propriedades mecânicas da liga fundida nodular da invenção. Em teores de Ni < 1% em peso, não é observado nenhum aumento significativo da resistência à aproximação do limite elástico; os teores > 6,2% em peso devem ser evitados devido a um risco aumentado de formação de martensita. Em relação a este risco de formação de martensita, a liga fundida nodular da invenção tem uma vantagem significativa em relação à liga de DE 10 2004 040 056 A1 com limites de teor de Ni similares: assim, mesmo em baixas espessuras de parede de aproximadamente 8 mm, uma microestrutura confiavelmente isenta de martensita é conseguida sem a necessidade de uma etapa subsequente de têmpera. Em uma modalidade preferencial da liga fundida nodular da invenção, isto pode ser conseguido pela adesão a razões de composição particulares de teores de Ni, Si e Mn. Por conseguinte, é dada preferência à soma dos teores de Ni e Si sendo < 9% em peso, a fim de obter uma microestruPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 16/81

8/12 tura perlítica-ferrítica isenta de martensita no estado fundido, enquanto ao mesmo tempo a razão (Ni + 0,5 * Mn) / (1,5 * Si) não deveria exceder um valor de 1,5.

[0020] Os teores de Si de < 1,5% em peso aumentam o risco de formação de carboneto; no pior dos casos, a solidificação como ferro fundido branco pode ser o resultado. Os teores de Si de > 4% em peso conduzem a uma diminuição significativa no alongamento até a ruptura e, devido à solubilidade reduzida de carbono em austenita, aumentam também o risco de formação de martensita. Além disso, o teor de Si também deveria ser limitado porque o silício desloca a temperatura de transformação de austenita-ferrita para temperaturas mais altas e, portanto, atua contra o refinamento de perlita procurado por meio de adições de níquel.

[0021] A adição de 0,03 a 1,5% em peso de Cu à liga é executada, particularmente no que diz respeito aos baixos teores de Ni limitantes indicados para a liga fundida nodular da invenção com teores de Si simultaneamente altos, para assegurar a microestrutura predominantemente perlítica que compreende > 50% de perlita, ferrita em equilíbrio, necessária para alcançar as propriedades mecânicas; a ferrita está preferencialmente presente na forma globular.

[0022] Mn é, em proporções crescentes, um acompanhamento de sucata. Até um teor moderado, o Mn é vantajoso para aumentar a resistência à aproximação do limite elástico. Além disso, o Mn reduz a temperatura de início da martensita e, portanto, pode contribuir para reduzir o risco de formação de martensita em partes componentes de paredes finas que esfriam mais rapidamente. O limite superior de 2% em peso de Mn para a liga fundida nodular da invenção é determinado por grande fragilização devido à formação de carboneto; no entanto, um aumento na segregação de carbonetos com limite de grão é encontrado mesmo em menores teores de Mn, especialmente simultaPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 17/81

9/12 neamente em teores de Si relativamente altos.

[0023] A adição de 0,003 a 0,3% em peso de Al à liga pode ser realizada de modo a obter um aumento adicional da resistência devido ao reforço de cristais mistos. No entanto, o teor de Al deve ser limitado a < 0,3% em peso, uma vez que Al atua simultaneamente como estabilizador de ferrita e, por conseguinte, contrariamente à microestrutura predominantemente perlítica, compreendendo > 50% de perlita, que é necessária para as propriedades mecânicas.

[0024] A adesão aos limites superiores indicados para os constituintes não ferrosos Mn, Cu, Mg, Cr, Al, P, S é crucial para a obtenção das propriedades mecânicas e também para a processabilidade de peças fundidas compostas da liga fundida nodular da invenção. Os teores excessivos de Cu, Mg, Al e S podem ter um efeito adverso na formação de grafite, e os desvios da forma de grafite a partir da forma esferoidal desejada causam piora significativa do alongamento até a ruptura e da resistência alcançável. Cr também tem um efeito de fragilização, neste caso por promoção da formação de carboneto. P deve ser limitado por causa do efeito de fragilização bem conhecido das fases ricas em P de baixo ponto de fusão que podem ser formadas nos limites de grãos (por exemplo, regiões de fusão residuais enriquecidas em P).

[0025] Preferência é dada a mais de 90% do grafite presente no estado fundido imediatamente após o processo de fundição, isto é, após a fundição e o resfriamento no molde, sendo esférico.

[0026] É vantajoso que a microestrutura da matriz da peça fundida no estado fundido imediatamente após o processo de fundição, isto é, após a fundição e o resfriamento do molde, seja feita até uma extensão de 50 a 90% de perlita.

[0027] Em uma modalidade vantajosa, a microestrutura da peça fundida no estado fundido imediatamente após o processo de fundiPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 18/81

10/12 ção, isto é, após a fundição e o resfriamento no molde, tem de 200 a 1200 esferoides por mm².

[0028] As partículas de grafite preferencialmente têm uma distribuição de tamanho de ao menos 5% do tamanho 8, de 40% a 70% do tamanho 7 e não mais do que 35% do tamanho 6, de acordo com DIN EN ISO 945.

[0029] É vantajoso que a peça fundida tenha uma dureza Brinell de 260 a 320 HBW.

[0030] Um exemplo de trabalho da invenção será descrito abaixo, mas a invenção não é restrita apenas ou pelo seguinte exemplo de trabalho.

[0031] Um espécime Y2 foi fundido em areia a partir da liga fundida nodular da invenção. A composição química é 2,87% em peso de C, 5,12% em peso de Ni, 3,25% em peso de Si, 0,03% em peso de Cu, 0,22% em peso de Mn, 0,046% em peso de Mg, 0,037% em peso de P, 0,022% em peso de Cr, 0,013% em peso de Al e 0,003% em peso de S, Fe em equilíbrio e impurezas usuais. A soma dos teores de Ni + Si é, portanto, ~ 8,4% em peso (< 9% em peso é preferencial), e a razão (Ni + 0,5 * Mn) / (1,5 * Si) é ~ 1,1 (< 1,5 é preferencial). A fundição foi examinada no estado fundido para a contagem de esferoides, teor de grafite, forma de grafite e tamanho de grafite, teor de perlita e também em relação às propriedades do teste de tração e à dureza Brinell e trabalho de impacto. A contagem de esferoides é de 218 esferoides por mm², e o teor de grafite é de 10,6%. A forma de grafite de acordo com DIN EN ISO 945 é 94% da forma VI. A distribuição de tamanhos de acordo com DIN EN ISO 945 é 8% do tamanho 8, 57% do tamanho 7 e 33% do tamanho 6. O teor de perlita da matriz é de 79% (para imagem da microestrutura, ver a Figura 1, constituinte residual: ferrita, com forma globular). A dureza Brinell é 310 +/- 2 HBW5/750. O trabalho de impacto de espécimes individuais foi de 30,1 J, em tempePetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 19/81

11/12 ratura ambiente, e 12,5 J a -30°C. Os testes de tração em temperatura ambiente de acordo com DIN EN ISO 6892-1 forneceram os seguintes valores de propriedade:

[0032] - resistência à aproximação do limite elástico de 0,2%: de

658 a 663 MPa, [0033] - resistência à tração: de 884 a 889 MPa, [0034] - alongamento até a ruptura: de 6,2 a 7,9%, [0035] - módulo de elasticidade (determinado por regressão na faixa de 100 a 300 MPa): de 175 a 186 GPa.

[0036] Chapas de espécimes de tração cuja espessura de parede fundida na região de teste era de aproximadamente 8 mm também foram fundidas a partir da mesma massa fundida do exemplo descrito acima da liga fundida nodular da invenção. Os espécimes de tração de 6 mm retirados do mesmo confirmaram os resultados de espécime Y2: uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% de 652 MPa e uma resistência à tração de 872 MPa combinada com um alongamento até a ruptura de 6,9% poderiam ser alcançados.

[0037] Os espécimes desta variante ilustrada da liga fundida nodular da invenção são, em relação aos valores da propriedade de teste de tração, mesmo no estado fundido na ordem de grandeza de ADI (= Ferro Dúctil Austemperado), um material fundido nodular que é padronizado na Europa sob EN 1564 e é produzido por meio de um tratamento térmico muito complicado, pode ser obtido em espessuras de parede relativamente grandes apenas pela adição dos elementos Ni e/ou Mo à liga e, portanto, como esperado, é dispendioso.

[0038] Para ilustração, a resistência à aproximação do limite elástico Rp0.2 é mostrada como uma função do alongamento até a ruptura A5 na Figura 2. O exemplo de trabalho descrito acima da liga fundida nodular da invenção e também representantes das ligas fundidas nodulares padronizadas em DIN EN 1563 e DIN EN 1564 são represenPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 20/81

12/12 tados. As linhas cinzas da Figura 2 unem os valores mínimos de acordo com o padrão DIN EN 1563 para ferro fundido que compreende grafite esferoidal dos tipos produzidos no estado fundido. A linha preta sólida na Figura 2 junta os valores mínimos de acordo com o padrão DIN EN 1564 para ferro fundido com grafite esferoidal de graus ADI tratados termicamente. Linhas pretas e tracejadas representam as ligas fundidas nodulares patenteadas da empresa Georg Fischer (EP 1 834 005 B1 e EP 1 270 747 B1).

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Liga fundida nodular que tem uma microestrutura perlítica-ferrítica para produtos de ferro fundido e tem uma alta resistência combinada com boa ductilidade e tenacidade, mesmo no estado fundido, compreendendo, como constituintes não ferrosos, C, Si, Ni, Mn, Cu, Mg, Cr, Al, P, S e impurezas normais, caracterizada pelo fato de que a liga fundida nodular contém de 2,8 a 3,7% em peso de C, de 1,5 a 4% em peso de Si, de 1 a 6,2% em peso de Ni, de 0,02 a 0,05% em peso de P, de 0,025 a 0,06% em peso de Mg, de 0,01 a 0,03% em peso de Cr, de 0,003 a 0,3% em peso de Al, de 0,0005 a 0,012% em peso de S, de 0,03 a 1,5% em peso de Cu e de 0,1 a 2% em peso de Mn,

Fe em equilíbrio e impurezas inevitáveis, onde a liga fundida nodular no estado fundido sem subsequente tratamento térmico consegue uma alta resistência estática de uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% > 600 MPa e uma resistência à tração de > 750 MPa combinada com boa ductilidade de alongamento até a ruptura A5 de 2 a 10%.
2. Liga fundida nodular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga contém de 2 a 3,5% em peso de Si, particularmente preferencialmente de 2,2 a 3,3% em peso de Si, onde a soma dos teores de Ni e Si na liga é < 9% em peso e, ao mesmo tempo, a razão (Ni + 0,5 * Mn) / (1,5 * Si) é < 1,5 e uma microestrutura puramente perlítica-ferrítica, que compreende > 50% de perlita, ferrita em equilíbrio, é obtida em resfriamento da temperatura de fundiPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 22/81

2/4 ção para a temperatura ambiente.
3. Liga fundida nodular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a liga contém de 2,5 a 5,2% em peso de Ni, particularmente preferencialmente de 4,0 a 5,2% em peso de Ni, onde a soma dos teores de Ni e Si na liga é < 9% em peso e, ao mesmo tempo, a razão (Ni + 0,5 * Mn) / (1,5 * Si) é < 1,5 e uma microestrutura puramente perlítica-ferrítica, que compreende > 50% de perlita, ferrita em equilíbrio, é obtida em resfriamento da temperatura de fundição para a temperatura ambiente.
4. Liga fundida nodular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a liga contém de 0,2 a 0,5% em peso de Mn, particularmente preferencialmente de 0,15 a 0,4% em peso de Mn, onde a soma dos teores de Ni e Si na liga é < 9% em peso e, ao mesmo tempo, a razão (Ni + 0,5 * Mn) / (1,5 * Si) é < 1,5 e uma microestrutura puramente perlítica-ferrítica, que compreende > 50% de perlita, ferrita em equilíbrio, é obtida em resfriamento da temperatura de fundição para a temperatura ambiente.
5. Liga fundida nodular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga contém de 0,03 a 0,5% em peso de Cu, particularmente preferencialmente de 0,03 a 0,1% em peso de Cu, onde a soma dos teores de Ni e Si na liga é < 9% em peso e, ao mesmo tempo, a razão (Ni + 0,5 * Mn) / (1,5 * Si) é < 1,5 e uma microestrutura puramente perlítica-ferrítica, que compreende > 50% de perlita, ferrita em equilíbrio, é obtida em resfriamento da temperatura de fundição para a temperatura ambiente.
6. Liga fundida nodular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga contém de 0,003 a 0,25% em peso de Al, particularmente preferencialmente de 0,003 a 0,02% em peso de Al, onde a soma dos teores de Ni e Si na liga é < 9% em peso e, ao mesmo tempo, a razão (Ni + 0,5 * Mn) / (1,5 * Si) é < 1,5 e uma microPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 23/81

3/4 estrutura puramente perlítica-ferrítica, que compreende > 50% de perlita, ferrita em equilíbrio, é obtida em resfriamento da temperatura de fundição para a temperatura ambiente.
7. Liga fundida nodular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que mais de 90% do grafite presente tem uma forma esférica imediatamente após a fundição e o resfriamento.
8. Liga fundida nodular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a microestrutura de matriz perlítica-ferrítica da peça fundida imediatamente após a fundição e o resfriamento é de 55 a 90% perlítica e a ferrita restante preferencialmente tem uma forma globular.
9. Liga fundida nodular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a microestrutura da peça fundida imediatamente após a fundição e o resfriamento tem de 200 a 1200 esferoides por mm².
10. Liga fundida nodular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que as partículas de grafite têm uma distribuição de tamanho de ao menos 5% do tamanho 8, de 40% a 70% do tamanho 7 e não mais do que 35% do tamanho 6 de acordo com DIN EN ISO 945.
11. Liga de molde nodular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a peça fundida tem uma dureza Brinell de 260 a 320 HBW.
12. Uso de uma liga fundida nodular como definida na reivindicação 1, caracterizado por ser para a produção de componentes de chassis em veículos motores com uma alta resistência estática de uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% > 600 MPa e uma resistência à tração de > 750 MPa combinada com boa ductilidade de alongamento até a ruptura A5 de 2 a 10%, de preferência de suPetição 870180018854, de 08/03/2018, pág. 24/81

4/4 portes de roda, rolamentos pivotantes, guias de eixo, eixos de manivela e/ou alojamentos de eixo traseiro em veículos motores.
13. Processo para a produção de uma peça fundida composta pela liga fundida nodular como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que não é executado nenhum tratamento térmico da peça fundida após a fundição e o resfriamento da peça fundida e a peça fundida tem uma alta resistência estática de uma resistência à aproximação do limite elástico de 0,2% de > 600 MPa e uma resistência à tração de > 750 MPa combinada com boa ductilidade de um alongamento até a ruptura A5 de 2 a 10%.

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