BR102018016750B1 - Ligas com base em ferro, inserto de sede de válvula, parte fundida, método de fabricar o inserto de sede de válvula, método de fabricar um motor de combustão interna e método de operar um motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

LIGAS COM BASE EM FERRO DE ALTO DESEMPENHO PARA APLICAÇÕES EM COMANDO DE VÁLVULA DE MOTOR E MÉTODOS DE FABRICAR E USAR O MESMO. Uma liga com base em ferro inclui, em porcentagem em peso, carbono de cerca de 1 a cerca de 2 por cento; manganês de cerca de 0,1 a cerca de 1 por cento; silício de cerca de 0,1 a cerca de 2,5 por cento; cromo de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; níquel até cerca de 8 por cento; vanádio de cerca de 0,8 a cerca de 5 por cento; molibdênio de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; tungstênio até cerca de 0,5 por cento; nióbio de cerca de 1 a cerca de 4 por cento; cobalto até cerca de 5,5 por cento; boro até cerca de 0,5 por cento; nitrogênio até cerca de 0,5 por cento, cobre até cerca de 1,5 por cento, enxofre até cerca de 0,3 por cento, fósforo até cerca de 0,3 por cento, até cerca de 5 por cento totais de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de cerca de 50 a cerca de 70 por cento; e impurezas incidentais. A liga é adequada para o uso em aplicações em temperatura elevada tais como em insertos de sede de válvula para motores de combustão.

Description

CAMPO

[0001] A presente divulgação refere-se às ligas com base em ferro, em particular às ligas com base em ferro resistentes à corrosão e desgaste com alta temperabilidade que podem ser usadas, por exemplo, em insertos de sede de válvula. FUNDAMENTOS

[0002] Leis de emissões de exaustão mais restritivas para motores diesel têm levado a mudanças no projeto do motor incluindo a necessidade quanto a sistemas de injeção de combustível eletrônicos de alta pressão. Os motores construídos de acordo com os novos projetos usam pressões de combustão mais altas, temperaturas de operação mais altas e menos lubrificação do que os projetos anteriores. Os componentes dos novos projetos, incluindo insertos de sede de válvula (VSI), têm experienciado taxas de desgaste significantemente mais altas. Os insertos de sede de válvula e válvulas de exaustão e admissão, por exemplo, devem ser capazes de suportar uma quantidade alta eventos de impacto de válvula e eventos de combustão com desgaste mínimo (por exemplo, desgaste abrasivo, adesivo e corrosivo). Isto tem motivado uma mudança na seleção de materiais para materiais que oferecem resistência ao desgaste melhorada em relação aos materiais de inserto de sede de válvula que têm sido usados tradicionalmente pela indústria de motores a diesel.

[0003] Uma outra tendência emergente no desenvolvimento de motor a diesel é o uso de EGR (recirculação de gás de exaustão). Com EGR, o gás de exaustão é parcialmente encaminhado de volta para dentro da corrente de ar de admissão para reduzir o teor de óxido nítrico (NOx) nas emissões de exaustão. O uso de EGR nos motores diesel pode mudar as características de combustão do motor e consequentemente o ambiente de trabalho da válvula/VSI. Consequentemente, existe uma necessidade quanto a insertos de sede de válvula de exaustão com custo mais baixo tendo propriedades metalúrgicas e mecânicas adequadas para o uso em motores diesel usando EGR.

[0004] Também, porque o gás de exaustão contém compostos de nitrogênio, enxofre, cloro, e outros elementos que potencialmente podem forma ácidos, a necessidade quanto a resistência à corrosão melhorada para as ligas usadas em aplicações no inserto de sede de válvula de admissão e exaustão é aumentada para motores diesel usando EGR. O ácido pode atacar os insertos de sede de válvula e válvulas levando à falha prematura do motor.

[0005] Existe uma necessidade quanto a ligas com base em ferro melhoradas para insertos de sede de válvula que exibam dureza adequada, assim como resistência à corrosão e ao desgaste adequada para o uso, por exemplo, em aplicações de inserto de sede de válvula de admissão e exaustão.

SUMÁRIO

[0006] Em modalidades, a presente divulgação fornece uma liga com base em ferro contendo, em porcentagem em peso, carbono de cerca de 1 a cerca de 2 por cento; manganês de cerca de 0,1 a cerca de 1 por cento; silício de cerca de 0,1 a cerca de 2,5 por cento; cromo de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; níquel até cerca de 8 por cento; vanádio de cerca de 0,8 a cerca de 5 por cento; molibdênio de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; tungstênio até cerca de 0,5 por cento; nióbio de cerca de 1 a cerca de 4 por cento; cobalto até cerca de 5,5 por cento; boro até cerca de 0,5 por cento; nitrogênio até cerca de 0,5 por cento; cobre até cerca de 1,5 por cento; enxofre até cerca de 0,3 por cento; fósforo até cerca de 0,3 por cento; até cerca de 5 por cento totais de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de cerca de 50 a cerca de 70 por cento; e impurezas incidentais.

[0007] Em modalidades, a presente divulgação fornece uma liga com base em ferro contendo, em porcentagem em peso, carbono de cerca de 1,1 a cerca de 1,8 por cento; manganês de cerca de 0,2 a cerca de 0,8 por cento; silício de cerca de 0,5 a cerca de 1,5 por cento; cromo de cerca de 11,5 a cerca de 18,5 por cento; níquel de cerca de 1 a cerca de 2,5 por cento; vanádio de cerca de 1 a cerca de 4,5 por cento; molibdênio de cerca de 11,5 a cerca de 18,5 por cento; tungstênio até cerca de 0,15 por cento; nióbio de cerca de 1,25 a cerca de 3,5 por cento; cobalto até cerca de 0,25 por cento; boro de cerca de 0,05 a cerca de 0,4 por cento; nitrogênio de 0,005 a cerca de 0,3 por cento; cobre até cerca de 0,5 por cento; enxofre até cerca de 0,3 por cento; fósforo até cerca de 0,3 por cento; até cerca de 5 por cento total de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de cerca de 50 a cerca de 70 por cento; e impurezas incidentais, em que a liga tem um microestrutura como fundida totalmente ferrítica.

[0008] Em outras modalidades, a presente divulgação também fornece um inserto de sede de válvula para o uso em um motor de combustão interna. Em modalidades, o inserto de sede de válvula é feito de uma liga com base em ferro contendo, em porcentagem em peso, carbono de cerca de 1 a cerca de 2 por cento; manganês de cerca de 0,1 a cerca de 1 por cento; silício de cerca de 0,1 a cerca de 2,5 por cento; cromo de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; níquel até cerca de 8 por cento; vanádio de cerca de 0,8 a cerca de 5 por cento; molibdênio de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; tungstênio até cerca de 0,5 por cento; nióbio de cerca de 1 a cerca de 4 por cento; cobalto até cerca de 5,5 por cento; boro até cerca de 0,5 por cento; nitrogênio até cerca de 0,5 por cento; cobre até 1,5 por cento; enxofre até cerca de 0,3 por cento; fósforo até cerca de 0,3 por cento; até cerca de 5 por cento total de um ou mais de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de cerca de 50 a cerca de 70 por cento; e impurezas incidentais.

[0009] Em uma modalidade, a liga inclui, em porcentagem em peso, carbono de cerca de 1 a cerca de 2 por cento; manganês de cerca de 0,1 a cerca de 1 por cento; silício de cerca de 0,1 a cerca de 2,5 por cento; cromo de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; níquel até cerca de 8 por cento; vanádio de cerca de 0,8 a cerca de 5 por cento; molibdênio de cerca de 11 a cerca de 19 por cento; tungstênio até cerca de 0,5 por cento; nióbio de cerca de 1 a cerca de 4 por cento; cobalto até cerca de 5,5 por cento; boro até cerca de 0,5 por cento; nitrogênio até cerca de 0,5 por cento; cobre até 1,5 por cento; enxofre até cerca de 0,3 por cento; fósforo até cerca de 0,3 por cento; até cerca de 5 por cento total um ou mais de tantálio, titânio e háfnio; ferro de cerca de 50 a cerca de 70 por cento; e impurezas incidentais, em que uma razão de cromo para molibdênio é de cerca de 0,5 a cerca de 1,5.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A FIG. 1 é uma vista transversal de montagem de válvula incorporando um inserto de sede de válvula de uma liga com base em ferro de acordo com uma modalidade do presente pedido.

[0011] A FIG. 2 é um gráfico da resistência à tração versus temperatura de têmpera.

[0012] A FIG. 3 é um gráfico do limite de elasticidade versus temperatura de têmpera.

[0013] A FIG. 4 é um gráfico da resistência à corrosão para várias ligas.

[0014] As FIGS. 5A-F são gráficos do teste de dilatometria para teores de cromo + molibdênio + vanádio diferentes.

[0015] As FIGS. 6A-C são gráficos da resistência ao desgaste em que a FIG. 6A mostra resultados de desgaste de pino, a FIG. 6B mostra resultados de desgaste de placa e a FIG. 6C mostra resultados de desgaste total.

[0016] A FIG. 7 é um gráfico de dureza em massa versus temperatura de têmpera.

[0017] A FIG. 8 é um gráfico da dureza de esmagamento radial versus temperatura de têmpera.

[0018] A FIG. 9 é um gráfico da dureza em massa versus temperatura de têmpera.

[0019] A FIG. 10 é um gráfico dos resultados de teste de corrosão por imersão e condensado para várias composições de liga J303.

[0020] A FIG. 11 é um gráfico de Cr/Mo mostrando resistência à corrosão melhorada para Cr/Mo de cerca de 1 e mais alta.

[0021] A FIG. 12 é um gráfico de dureza a quente versus temperatura para quatro ligas J303 contendo 3V e várias razões Cr/Mo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0022] É aqui divulgada uma liga com base em ferro útil como um inserto de sede de válvula que será agora descrita em detalhes com referência a umas poucas modalidades da mesma, como ilustrado nos desenhos anexos. Na seguinte descrição, numerosos detalhes específicos são apresentados de modo a fornecer um entendimento completo da liga com base em ferro. Estará evidente, entretanto, para uma pessoa habilitada na técnica que as modalidades aqui podem ser praticadas sem algum ou todos destes detalhes específicos.

[0023] A menos que de outro modo indicado, todos os números expressando quantidades, condições, e os similares na presente divulgação e reivindicações devem ser entendidos como modificados em todos os casos pelo termo “cerca de.” O termo “cerca de” refere-se, por exemplo, aos valores numéricos abrangendo uma faixa de mais ou menos 10% do valor numérico. O modificador “cerca de” usado em combinação com uma quantidade é inclusivo do valor estabelecido. Neste relatório descritivo e nas reivindicações que seguem, as formas singulares tais como “um”, “uma”, e “o/a” incluem as formas plurais a menos que o conteúdo claramente dite de outro modo.

[0024] Os termos “temperatura da sala”, “temperatura ambiente”, e “ambiente” referem-se, por exemplo, a uma temperatura de cerca de 20°C a cerca de 25°C.

[0025] A FIG. 1 ilustra uma montagem de válvula exemplar 2 de acordo com a presente divulgação. A montagem de válvula 2 pode incluir uma válvula 4, que pode ser deslizavelmente sustentada dentro do furo interno de uma guia de haste de válvula 6 e um inserto de sede de válvula 18. A guia de haste de válvula 6 pode ser uma estrutura tubular que se encaixa dentro da cabeça do cilindro 8. As setas ilustram a direção de movimento da válvula 4. A válvula 4 pode incluir uma face de sede de válvula 10 interposta entre a tampa 12 e pescoço 14 da válvula 4. A haste de válvula 16 pode ser posicionada acima do pescoço 14 e pode ser recebida dentro da guia de haste de válvula 6. O inserto de sede de válvula 18 pode incluir um inserto de face de sede de válvula 10’ e pode ser montado, tal como pelo encaixe de pressão, dentro da cabeça do cilindro 8 do motor. Em modalidades, a cabeça do cilindro 8 pode compreender uma moldagem de, por exemplo, ferro fundido, alumínio, ou uma liga de alumínio. Em modalidades, o inserto 18 (mostrado em seção transversal) pode ser anular na forma, e o inserto de face de sede de válvula 10’ pode engatar na face de sede de válvula 10 durante o movimento da válvula 4.

[0026] Em modalidades, a presente divulgação refere-se a uma liga com base em ferro (aludido daqui em diante como “liga J303” ou “J303”). A dureza em massa, dureza a quente, resistência em temperatura alta, resistência à corrosão, e resistência ao desgaste da liga J303 a torna útil em uma variedade de aplicações incluindo, por exemplo, como um inserto de sede de válvula para um motor de combustão interna, e em rolamentos de esferas, materiais de revestimento, e os similares. Em modalidades, a liga é usada como um inserto de sede de válvula para um motor de combustão interna.

[0027] Em modalidades, a liga J303 compreende, em porcentagem em peso, carbono de cerca de 1 a cerca de 2 por cento em peso; manganês de cerca de 0,1 a cerca de 1 por cento em peso; silício de cerca de 0,1 a cerca de 2,5 por cento em peso; cromo de cerca de 11 a cerca de 19 por cento em peso; níquel até cerca de 8 por cento em peso; vanádio de cerca de 0,8 a cerca de 5 por cento em peso; molibdênio de cerca de 11 a cerca de 19 por cento em peso; tungstênio até cerca de 0,5 por cento em peso; nióbio de cerca de 1 a cerca de 4 por cento em peso; cobalto até cerca de 5,5 por cento em peso; boro até cerca de 0,5 por cento em peso; nitrogênio até cerca de 0,5 por cento; cobre até 1,5 por cento; enxofre até cerca de 0,3 por cento; fósforo até cerca de 0,3 por cento; até cerca de 5 por cento total um ou mais de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de cerca de 50 a cerca de 70 por cento; e impurezas incidentais. Em modalidades, as impurezas incidentais podem incluir até cerca de 1,5 por cento em peso de outros elementos, tais como alumínio, arsênico, bismuto, cálcio, magnésio, chumbo, estanho, ítrio e elementos de terra rara (lantanídeos), zinco, e selênio.

[0028] Em modalidades, a liga J303 consiste essencialmente de, em porcentagem em peso, carbono de cerca de 1,1 a cerca de 1,8 por cento; manganês de cerca de 0,2 a cerca de 0,8 por cento; silício de cerca de 0,5 a cerca de 1,5 por cento; cromo de cerca de 11,5 a cerca de 18,5 por cento; níquel de cerca de 1 a cerca de 2,5 por cento; vanádio de cerca de 1 a cerca de 4,5 por cento; molibdênio de cerca de 11,5 a cerca de 18,5 por cento; tungstênio até cerca de 0,5 por cento; nióbio de cerca de 1,25 a cerca de 3,5 por cento; cobalto até cerca de 5 por cento; boro de cerca de 0,05 a cerca de 0,4 por cento; nitrogênio de cerca de 0,005 a cerca de 0,3 por cento; cobre até cerca de 0,5 por cento; enxofre até cerca de 0,3 por cento; fósforo até cerca de 0,3 por cento; até cerca de 5 por cento total um ou mais de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de cerca de 50 a cerca de 70 por cento; e impurezas incidentais. A liga pode ter uma razão de cromo/molibdênio de cerca de 0,5 a cerca de 1,5 com um teor total de cromo mais molibdênio de cerca de 22 a cerca de 38 por cento em peso. Como aqui usados, os termos “consiste essencialmente de” ou “consistindo essencialmente de” têm uma significado parcialmente fechado — isto é, tais termos excluem etapas, traços, ou componentes que substancial e adversamente mudariam as propriedades básicas e novas da liga (isto é, etapas ou traços ou componentes que teriam um efeito nocivo sobre as propriedades desejadas da liga J303). As propriedades básicas e novas da liga J303 pode incluir pelo menos uma das seguintes: dureza, coeficiente de expansão térmica, limite de elasticidade compressiva, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, e microestrutura (isto é, substancialmente ferrítica ou totalmente ferrítica).

[0029] Em modalidades, a liga J303 pode ser processada para se obter uma combinação de dureza, resistência ao desgaste, e resistência à corrosão adequada para insertos de sede de válvula na condição como moldados ou termicamente tratados com alívio de tensão ou endurecidos e temperados. Em modalidades, a liga J303 pode ser processada de acordo com qualquer método adequado; por exemplo, em modalidades, a J303 pode ser processada pelas técnicas convencionais incluindo metalurgia no pó, moldagem, pulverização térmica/de plasma, sobreposição de solda, e os similares.

[0030] Em modalidades, a liga J303 pode ser formada em um pó metálico por qualquer técnica adequada. Várias técnicas para formar a liga em um pó metálico incluem, por exemplo, pós elementares de moinho de bolas ou atomização para formar pó pré-ligado. Em modalidades, o material em pó pode ser compactado em uma forma desejada e sinterizado. O processo de sinterização pode ser usado para se obter as propriedades desejadas na parte resultante.

[0031] Em modalidades, um inserto de sede de válvula pode ser fabricado pela moldagem, que é um processo envolvendo a fusão dos constituintes da liga e vertendo a mistura fundida em um molde. Em modalidades, as moldagens de liga podem ser subsequentemente termicamente tratadas antes da usinagem em uma forma final. Em modalidades, um inserto de sede de válvula pode ser fabricado usinando-se uma peça da liga J303.

[0032] Em modalidades, a liga J303 pode ser usada na fabricação de insertos de sede de válvula, tais como insertos de sede de válvula para o uso em motores diesel (por exemplo, motores diesel com ou sem EGR). Em modalidades, a liga J303 pode ser usada em outras aplicações incluindo, por exemplo, insertos de sede de válvula feitos para motores de combustão interna à gasolina, gás natural, bicombustível, ou alternativamente abastecido. Tais insertos de sede de válvula podem ser fabricados pelas técnicas convencionais. Além disso, a liga J303 pode encontrar utilidade em outras aplicações, incluindo, por exemplo, aplicações em que as propriedades de alta temperatura são vantajosas, tais como revestimentos resistentes ao desgaste, componentes de motor de combustão interna, e componentes de motor a diesel.

[0033] Em modalidades, a J303 tem uma microestrutura ferrítica no estado como fundida e a liga não é termicamente tratada tal como por endurecimento e têmpera.

[0034] Em modalidades, a liga J303 pode ter um alto nível de dureza em massa prolongada. Por exemplo, em modalidades, a liga J303 pode ter uma dureza em massa de cerca de 43 a cerca de 57 HRc, em temperaturas variando da temperatura da sala até 1500°F.

[0035] A condutividade térmica dos materiais de inserto de sede de válvula influencia o seu desempenho — um material de inserto de sede de válvula com condutividade térmica alta pode mais eficazmente transferir calor para fora das válvulas do motor de modo a prevenir aquecimento excessivo. As ligas com base em ferro tipo tipicamente possuem boa condutividade térmica.

[0036] Em modalidades, a liga J303 pode ter uma resistência à tração final alta e limite de elasticidade compressiva adequada para o uso em aplicações de inserto de sede de válvula. No geral, uma resistência à tração na ruptura final maior corresponde a uma resistência maior à rachadura do inserto, e um limite de elasticidade compressiva maior corresponde à retenção alta de inserto de sede de válvula. Em modalidades, a liga J303 pode ter um limite de elasticidade compressiva maior do que cerca de 100 ksi e uma resistência à tração maior do que cerca de 45 ksi em um temperatura de cerca de 75°F. Em modalidades, a resistência à tração a 1200°F pode ser maior do que cerca de 32 ksi, tais como maior do que cerca de 50 ksi. Em modalidades, a diferença entre a resistência à tração a 75°F e aquela à 1200°F pode ser menor do que cerca de 20 ksi, tal como menor do que cerca de 15 ksi. Em modalidades, a diferença entre a resistência à tração a 75°F e a resistência à tração a 1000°F pode ser menor do que cerca de 10 ksi, tal como menor do que cerca de 8 ksi, ou menor do que cerca de 2 ksi.

[0037] Em modalidades, a liga J303 pode ter uma microdureza (como realizada com a escala Vickers HV10 sob condições de vácuo) adequada para aplicações de inserto de sede de válvula.

[0038] Carbono é um elemento ligante na liga J303, que pode afetar a fundibilidade, microestrutura, solidificação subestrutura, e comportamento mecânico metalúrgico da liga. Aumentando o teor de carbono pode, de forma geral, aumenta a temperabilidade de uma liga com base em ferro tipo martensítica. A J303 contém uma quantidade relativamente alta de carbono o que contribui para a alta resistência ao desgaste da liga J303. Em modalidades, o carbono pode estar presente na liga J303 em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 2 por cento em peso, tal como de cerca de 1,1 a cerca de 1,8 por cento em peso, ou de cerca de 1,4 a cerca de 1,6 por cento em peso.

[0039] Em modalidades, boro também pode ser usado na liga J303 como um elemento de ligação eficaz para aumentar o nível de dureza do sistema de liga com base em ferro. Boro pode também atuar como um refinador de grão — tamanhos de grão fino e subgrão melhoram não apenas o desempenho de desgaste do material de inserto de sede de válvula, mas também aumenta a resistência de massa da matriz. Em modalidades, a liga J303 pode conter, por exemplo, até cerca de 0,5% de boro, de cerca de 0,05 a cerca de 0,5 por cento em peso de boro, de cerca de 0,05 a cerca de 0,3 por cento em peso de boro, ou de cerca de 0,1 a cerca de 0,25 por cento em peso de boro.

[0040] O manganês é um formador de austenita e, em modalidades, pode estar presente na liga J303 em uma quantidade de, por exemplo, cerca de 0,1 a cerca de 1 por cento em peso, tal como de cerca de 0,2 a cerca de 0,8 por cento em peso, ou de cerca de 0,2 a cerca de 0,5 por cento em peso, ou de cerca de 0,2 a cerca de 0,4 por cento em peso.

[0041] Em modalidades, o teor de silício na liga J303 é de cerca de 0,1 a cerca de 2,5 por cento em peso, tal como de cerca de 0,5 a cerca de 1,5 por cento em peso de silício, ou de cerca de 0,5 a cerca de 1,25 por cento em peso silício, ou de cerca de 0,5 a cerca de 1 por cento em peso silício. Em modalidades, o silício pode afetar a fundibilidade e modo de solidificação da liga.

[0042] Em modalidades, a liga pode conter cromo, um carbeto e um formador de ferrita, em uma quantidade de cerca de 11 a cerca de 19 por cento em peso, tal como de cerca de 11,5 a cerca de 18,5 por cento em peso de cromo, ou de cerca de 13 a cerca de 19 por cento em peso de cromo, ou de cerca de 14 a cerca de 16 por cento em peso de cromo.

[0043] Em modalidades, níquel, um formador de austenita, pode estar presente na liga J303 em uma quantidade de, por exemplo, até cerca de 8 por cento em peso de níquel, tal como de cerca de 0,1 a cerca de 4 por cento em peso de níquel, de cerca de 0,1 a cerca de 3 por cento em peso de níquel, de cerca de 1 a cerca de 3 por cento níquel, de cerca de 1 a cerca de 2,5 por cento em peso de níquel, ou de cerca de 1 a cerca de 2,3 por cento níquel.

[0044] Vanádio é um formador de carbeto e pode, em modalidades, estar presente na liga em uma quantidade de, por exemplo, cerca de 0,8 a cerca de 5 por cento em peso, tal como de cerca de 0,8 a cerca de 3,5 por cento em peso de vanádio, ou de cerca de 1 a cerca de 4,5 por cento em peso de vanádio, ou de cerca de 1 a cerca de 3 por cento em peso de vanádio.

[0045] Em modalidades, molibdênio, que também é um formador de carbeto, pode estar presente na liga em uma quantidade de, por exemplo, cerca de 11 a cerca de 19 por cento em peso de molibdênio, tal como de cerca de 11,5 a cerca de 18,5 por cento em peso de molibdênio, de cerca de 13 a cerca de 19 por cento em peso de molibdênio, ou de cerca de 14 a cerca de 16 por cento em peso de molibdênio.

[0046] Em modalidades, a liga pode ser livre de tungstênio ou incluem tungstênio em uma quantidade até 0,5 por cento em peso, ou até cerca de 0,25 por cento em peso de tungstênio, ou até cerca de 0,15 por cento em peso de tungstênio.

[0047] Em modalidades, a liga J303 pode conter nióbio, também um forte formador de carbeto, em uma quantidade adequada. Por exemplo, em modalidades, a liga J303 pode conter de cerca de 1 a cerca de 4 por cento em peso de nióbio, tal como de cerca de 1,25 a cerca de 3,5 por cento em peso de nióbio, de cerca de 1,5 a cerca de 2,5 por cento nióbio, ou de cerca de 1,5 a cerca de 2,3 por cento em peso de nióbio.

[0048] Em modalidades, a liga J303 também pode conter cobalto, um formador de austenita, em uma quantidade adequada. Por exemplo, em modalidades, a liga J303 pode conter até cerca de 5,5 por cento em peso de cobalto, tal como até cerca de 4 por cento em peso, até cerca de 3 por cento em peso, até cerca de 2 por cento em peso, até cerca de 1 por cento em peso ou até cerca de 0,25 por cento em peso de cobalto.

[0049] Em modalidades, a liga J303 pode incluir cobre em quantidades de até cerca de 1,5 por cento em peso. Por exemplo, o cobre pode ser incluído em quantidades de até cerca de 0,5 por cento em peso, até cerca de 0,4 por cento em peso, ou até 0,3 por cento em peso.

[0050] A liga com base em ferro pode ter adições opcionais de outros elementos ligantes, ou pode ser livre de adições intencionais de tais elementos. Em modalidades, o equilíbrio da liga J303 é ferro e as impurezas incidentais, que podem incluir até cerca de 5% totais de formadores de carbeto tais como tantálio, titânio, háfnio e zircônio e até cerca de 1,5 por cento em peso de outros elementos, tais como alumínio, arsênico, bismuto, cálcio, magnésio, nitrogênio, fósforo, chumbo, enxofre, estanho, ítrio e elementos de terra rara (também chamado de lantanídeos), zinco e selênio. Em modalidades, a liga J303 contém menos do que cerca de 1,5 por cento em peso de impurezas, tal como menos do que cerca de 1,0 por cento em peso de impurezas, ou menos do que cerca de 0,5 por cento em peso de impurezas, ou menos do que cerca de 0,3 por cento em peso de impurezas.

[0051] Em modalidades, a liga J303 é livre de adições intencionais de tungstênio, cobre, fósforo, enxofre, alumínio, arsênico, bismuto, cálcio, magnésio, nitrogênio, chumbo, estanho, ítrio, elementos de terra rara, zinco, selênio, tantálio, titânio, háfnio e zircônio. A frase “livre de adições intencionais” indica, por exemplo, que tais elementos não são intencionalmente adicionados, mas podem estar incidentalmente presentes devido aos materiais e condições de processamento. Por exemplo, elementos tais como cobre, tungstênio e os similares podem estar presentes no estoque usado para fabricar ligas. Além disso, porque enxofre e fósforo são impurezas comuns que são removidas durante a preparação da liga, a eliminação completa destes elementos da liga pode não ser compensadora quanto ao custo. Em modalidades, a liga pode conter menos do que cerca de 0,3 por cento em peso de enxofre e/ou menos do que cerca de 0,3 por cento em peso de fósforo.

[0052] Em modalidades, o conteúdo de enxofre é preferivelmente menor do que cerca de 0,1 por cento em peso e o conteúdo de fósforo é preferivelmente menor do que cerca de 0,1 por cento em peso. Por exemplo, fósforo e enxofre podem cada um estar presentes na liga em uma quantidade menor do que cerca de 0,06 por cento em peso, tal como de zero a cerca de 0,05 por cento em peso, ou de cerca de 0,001 a cerca de 0,03 por cento em peso, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,02 por cento em peso de fósforo e/ou enxofre.

[0053] Em modalidades, nitrogênio pode estar presente na liga em uma quantidade menor do que cerca de 0,5 por cento em peso, tal como de cerca de 0,005 a cerca de 0,5 por cento em peso, cerca de 0,005 a cerca de 0,4 por cento em peso, ou de cerca de 0,005 a cerca de 0,3 por cento em peso, de cerca de 0,02 a cerca de 0,25 por cento em peso, ou de cerca de 0,04 a cerca de 0,15 por cento em peso nitrogênio.

EXEMPLOS

[0054] Os exemplos aqui apresentados abaixo são ilustrativos de composições e condições diferentes que podem ser usadas na prática das modalidades da presente divulgação. Todas as proporções são em peso a menos que de outro modo indicado. Estará evidente, entretanto, que as modalidades podem ser praticadas com muitos tipos de composições e podem ter muitos usos de acordo com a divulgação acima e como indicado a seguir.

[0055] Com base na avaliação de resposta térmica utilizando vários heats J303 abrangendo faixas elementares de fusão de metais prolongadas, a liga J303 pode ser considerada como um excelente candidato a liga VSI para aplicações em motor de serviço pesado a partir de considerações de estabilidade térmica e resistência ao choque térmico. Foi também suposto que com várias faixas do sistema de liga experimentado, mais provavelmente o sistema de liga pode ser designado ainda em dois ou mais graus específicos para diferentes aplicações em motor. Por exemplo, a J303 (13Cr-13Mo) pode ser definida como um grau de liga J303 diferente comparado com a J303 (17Cr-17Mo).

[0056] Do ponto de vista de projeto geométrico VSI básico, três testes de tensão e compressão foram realizados até o presente momento e; os resultados estão aqui resumidos. O teste mecânico foi realizado na temperatura ambiente até 1200°F abrangendo predominante a faixa de temperatura de serviço VSI. PROPRIEDADES DE TENSÃO E COMPRESSÃO

[0057] Três heats (Ligas 1-3) da liga J303 foram usados para conduzir o teste de tensão e compressivo aplicando Padrões ASTM E21-09 e E209-89a, respectivamente. O de Poisson na temperatura ambiente também foi medido seguindo o Padrão ASTM E132-04. As composições das três ligas experimentais são apresentadas na Tabela 1. A Liga 1 é microestruturalmente composta de fases martensíticas mais ferríticas temperadas. A Liga 2 é microestruturalmente uma liga de matriz totalmente ferrítica. A Liga 3 é uma liga de matriz totalmente ferrítica que é esperada conter quantidade significante de fase sigma em uma condição termicamente tratada. Tabela 1. Três Ligas J303 Usadas para o Teste Mecânico.

[0058] A Tabela 2 e a FIG. 2 mostram a resistência à tração para estes três heats de J303 investigados. Na FIG. 2, a curva A mostra os resultados para a Liga 1, a curva B mostra os resultados para a Liga 2 e a curva C mostra os resultados para a Liga 3. A liga martensítica + ferrítica (Liga 1) apresentou uma resistência à tração mais alta. Entretanto, os heats ferríticos (Ligas 2 e 3) possuíram uma resistência à tração muito sustentada dentro da faixa de temperatura de teste da ambiente até 1200°F. Pode ser também mencionado que a taxa de pico de endurecimento por precipitação provavelmente está em torno de 600 °F e; o crescimento de partícula e potencialmente a dissolução provavelmente começa em torno de 1100°F.

[0059] A Tabela 3 e FIG. 3 mostra a resistência à compressão para os três heats J303 investigados. O heat martensítico + ferrítico temperado (Liga 1) possuiu um limite de elasticidade compressiva mais alto comparado com os outros heats de matriz totalmente ferríticos (Ligas 2 e 3). Comparados com as curvas de resistência à tração, nenhum comportamento de ondulação foi mostrado nestas curvas de resistência à compressão.

[0060] Nenhuma temperatura de transição acentuada seria detectada dentro da faixa de temperatura de teste da ambiente até 1200°F exceto para a Liga 3 que exibiu uma resistência à tração na ruptura muito mais baixa a 1200°F contrastada com aquela a 1100°F. Tabela 2. Propriedade de Tensão para a Liga J303 Tabela 3. Limite de elasticidade compressiva (“CYS”) para a Liga J303

[0061] A Tabela 4 exibe a razão de Poisson ambiente e o modulo de Young para os três heats de J303 investigados. Os resultados claramente manifestaram que os heats totalmente ferríticos (Ligas 2 e 3) possuem uma razão de Poisson muito similar como o heat martensítico mais ferrítico temperado (Liga 1). Além disso, todos os três heats demonstraram um módulo de Young alto tanto para a resistência à tensão quanto para a resistência à compressão que é uma das propriedades mecânicas básicas auxiliando a capacidade de retenção da liga para aplicações de VSI. Tabela 4. Razão de Poisson e Módulo de Young para J303

[0062] As Tabelas 5 e 6 resumem o módulo de Young como uma função da temperatura de teste para a resistência à tração final e limite de elasticidade compressiva a 0,2%, respectivamente. Um valor mais alto do modulo de Young em temperatura mais baixa corresponde a melhor capacidade de retenção de VSI.

[0063] Também deve ser mencionado que um módulo de Young mais alto em temperaturas elevadas pode ser benéfico para a resistência ao desgaste das ligas incluindo os mecanismos de abrasiva, adesiva, e à deformação. Como um resultado, a liga J303 tem demonstrado possuir as propriedades mecânicas básicas para se obter uma resistência ao desgaste completa para as aplicações de VSI.

[0064] O heat J303 martensítico mais ferrítico temperado exibiu o módulo de Young mais prolongado como uma função da temperatura tanto em UTS quanto em CYS a 0,2% entre os três heats. Tabela 5. Módulo de Young de UST para J303 Tabela 6. Módulo de Young de 0,2% CYS para J303

[0065] A investigação da propriedade mecânica usando três heats da liga J303 revelou que a liga possui as propriedades mecânicas completas para aplicações de VSI. Com base nos valores do módulo de Young, J303 tem uma alta capacidade de retenção de VSI. Além disso, J303 deve possuir uma boa resistência ao desgaste devido ao Módulo de Young alta em temperatura elevada.

[0066] Com base nos conceitos de projeto de liga, o sistema de liga J303 pode ser definido como uma liga Fe-Cr-Mo com adições de C, Si, Ni, V, Nb e B. A Tabela 7 lista os conteúdos C, Si, Cr, Mo, V, Nb e B para as composições de liga J303 em que as composições de liga incluíram 0,24 a 0,41% de Mn, 0,95 a 2,29% de Ni, 0,08 a 0,34% de Cu, 0,02 a 0,34% de W, 0 a 0,21% de Co, 0,02 a 0,09% de P, 0,001 a 0,011% de S, e 0,04 a 0,15% N como apresentado na Tabela 8. Estas composições de liga J303 foram avaliadas quanto à resistência à corrosão e ao desgaste. Tabela 7. Composições de liga J303 Tabela 8. Composições de liga J303

[0067] No teste de corrosão de ligas fundidas, a liga J303 foi submetida às condições de imersão e condensado. Os testes são conduzidos durante sete dias sob condições desaeradas usando soluções de teste de sulfato de sódio (7800 ppm de SO4-2), nitrato de sódio (1800 ppm de NO3-1) e adições de ácido acético para se obter um pH de 2,8. O ciclo de teste de corrosão inclui o dia 1 na ambiente e dias 2 a 7 a 50 °C. Durante o teste, duas amostras de corrosão padrão (1,9330” OD, 1,5340” ID, 0,3012” altura) são colocadas acima do nível da solução de teste e duas outras amostras de teste de corrosão (anéis) são imersos na solução. A FIG. 4 mostra os resultados do teste para sistemas de liga com 13Cr-13 Mo, 14 Cr-14 Mo, 15 Cr-15 Mo, 15 Cr-15 Mo-3V, e 17 Cr-17 Mo junto com os resultados para outras ligas VSI. Os resultados indicam que quando Cr está acima de 14%, a liga J303 exibe excelente resistência à corrosão.

[0068] O teste de dilatometria foi realizada para examinar o comportamento de transformação de fase no estado sólido da liga J303 como uma função do teor de Cr+Mo usando 3 °C para as taxas de aquecimento e resfriamento. Os resultados de teste são mostrados nas FIGS. 5A-F. Para ligas com teores de 14,5% de Cr + 14,5% de Mo, nenhuma transformação de fase sólida ocorre durante o aquecimento da ambiente para 1000°C ao passo que uma transformação de fase notável ocorre a 550 °C durante o resfriamento provavelmente relacionado com a transformação do estado de fase sólida de austenita para ferrita. Para as ligas com 15% Cr + 15% Mo + 3% V, um intervalo existiu entre as curvas de aquecimento e resfriamento mas nenhuma evidência de transformação de fase de massa é detectada dentro da faixa de temperatura e taxas de aquecimento/resfriamento. É teorizado que o teor de V induz uma quantidade significante de precipitação de carbeto tipo MC. Assim, para ligas com teores de 14,5% de Cr + 14,5% de Mo e superior, o sistema de liga J303 é esperado ter uma matriz que seja totalmente ferrítica ou quase totalmente ferrítica (fases menores do que 15 % em volume outras que não ferrita).

[0069] As FIGS. 6A-C são resultados do teste de desgaste de Plint para as ligas J10, J130, J160 e J303 versus material de válvula de Crutonita em que a Curva A representa os resultados para J130 (uma liga com base em ferro disponível da L.E. Jones of Menominee, Michigan), a Curva B representa os resultados para J10 (um material de inserto de sede de válvula similar a “TRIBALOY T-400”), a Curva C representa os resultados para J160 (uma liga com base em ferro disponível da L.E. Jones) e a Curva D representa os resultados para J303. Os gráficos mostram o desgaste de espécimes de pino (FIG. 6A), desgaste de espécime de placa (FIG. 6B), e teste de perda de massa total (FIG. 6C). Comparada com as ligas de sede de válvula convencionais, a J303 exibiu a segunda resistência ao desgaste mais alta nas temperaturas de teste a ou abaixo de 300 °C e a resistência ao desgaste mais alta comparada com as ligas de sede de válvula convencionais nas temperaturas acima de 300 °C.

[0070] A FIG. 7 mostra respostas de têmpera em termos de dureza em massa como uma função da temperatura de têmpera para seis amostras J303 tendo teores de Cr, Mo e V diferentes. Na FIG. 7, a Curve A representa os resultados para a Liga 4 tendo cerca de 13% de Cr-13% de Mo-1% de V, a Curva B representa os resultados para a Liga 12 tendo cerca de 14% de Cr-14% de Mo-1% de V, a Curva C representa os resultados para a Liga 6 tendo cerca de 15% de Cr-15% de Mo-1% de V, a Curva D representa os resultados para a Liga 9 tendo cerca de 17% de Cr-17% de Mo-1% de V, a Curva E representa os resultados para a Liga 10 tendo cerca de 19% de Cr- 19% de Mo-1% de V, e a Curve F representa os resultados para a Liga 8 tendo cerca de 15% de Cr-15% de Mo-3% de V.

[0071] A FIG. 8 mostra a dureza de esmagamento radial versus temperatura de têmpera para as mesmas seis amostras. Na FIG. 8, a Curva A representa os resultados para a Liga 4, a Curva B representa os resultados para a Liga 12, a Curva C representa os resultados para a Liga 6, a Curva D representa os resultados para a Liga 8, a Curva E representa os resultados para a Liga 9, e a Curva F representa os resultados para a Liga 10. Antes da têmpera, as amostras foram endurecidas a 1700 °F depois de um período de embebição térmica de 2,5 horas. Para cada temperatura de têmpera, as amostras foram termicamente embebidas duramente 3,5 horas. Nos testes de ligas com 13 % de Cr + 13 % de Mo e 14,5% de Cr + 14,5% de Mo, a resposta térmica está de acordo com os resultados do teste de dilatometria e confirmou que a matriz contém quantidades significantes de fases martensíticas possuindo alta dureza em massa como endurecida que diminui depois da têmpera. A amostra com 19% de Cr + 19% de Mo possuiu a dureza mais alta seguinte e a dureza em massa não demonstrou nenhuma mudança ou leve mudança do começo ao fim de todos os testes de temperaturas de têmpera até 1500 °F o que indica que a martensita não é parte da matriz. ligas J303 com 17Cr-17Mo, 15Cr-15Mo, 15Cr-15Mo- 3V apresentaram comportamento similar como 19Cr-19Mo mas com valores de dureza mais baixos. A liga 15Cr-15Mo-3V teve a dureza em massa mais baixa e é teorizado que o teor de V impediu a formação da fase sigma. Tabela 9. Composições da liga J303 Tabela 10. Composições da liga J303

[0072] As Tabelas 9 e 10 apresentam as composições de liga J303 adicionais avaliadas quanto à dureza em massa. No geral, quando Cr-Mo é constante (por exemplo, cerca de 30%), um aumento na razão Cr/Mo diminui a dureza em massa. Para uma liga 15Cr-15Mo, a adição de 8% de Ni resulta em uma redução da dureza em massa e a adição de 5% de Co resulta em um aumento na dureza em massa.

[0073] A FIG. 9 é um gráfico da Dureza em massa versus Temperatura para seis ligas J303 tendo 30% total de Cr + Mo, várias razões de Cr/Mo, adições de Ni e Co. No gráfico, a Curva A representa uma liga com 18%Cr-12%Mo, a Curva B representa uma liga com 16%Cr-%14Mo, a Curva C representa uma liga com 14%Cr-16%Mo, a Curva D representa uma liga com 12%Cr-18%Mo, a Curva E representa uma liga com 15%Cr-15%Mo-8%Ni, e a Curva F representa uma liga com 15%Cr-15%Mo-5%Co. Como mostrado no gráfico, as ligas com teores de Mo mais altos (Curvas F, D e C) exibiram dureza em massa mais alta por toda a faixa de temperatura da ambiente até 1500°F.

[0074] A FIG. 10 é um gráfico de corrosão por imersão e corrosão em condensado para várias composições de liga J303. O procedimento de teste inclui um ciclo de teste de uma semana (Dia 1 na ambiente e dias 2 a 7 a 50°C). Todos os testes foram conduzidos sob condições desaeradas. Um total de quarto amostras de teste foram colocadas acima da solução de teste na fase de vapor (teste de corrosão em condensado) e duas amostras foram imersas na solução de teste (teste de corrosão por imersão). A solução de teste contém sulfato (7800 ppm de SO4-2) e nitrato (1800 de NO3-). O pH da solução é ajustado para 2,8 com ácido acético (cerca de 5 g/L). A solução é projetada da aplicação de componentes de comando de válvula de motor IC. Como mostrado no gráfico, as composições das ligas J303 exibiram excelente resistência à corrosão.

[0075] A FIG. 11 é um gráfico da resistência à corrosão versus razão de Cr/Mo. Como apresentado no gráfico, as razões de Cr/Mo de cerca de 0,9 e superiores exibiram as taxas de corrosão mais baixas para ligas com 30% total de cromo mais molibdênio. A Tabela 11 apresenta dados de corrosão por imersão e corrosão em condensado para várias ligas J303. Tabela 11 Dados de Corrosão

[0076] A FIG. 12 é um gráfico da dureza a quente versus temperatura para quatro ligas J303 contendo 3V e várias razões Cr/Mo. Como mostrado no gráfico, a dureza a quente cai com o aumento da temperatura. A liga 17Cr-17Mo-3V exibe dureza mais alta a quente em todas as temperaturas comparadas com as outras ligas. As ligas 16Cr-14Mo-3V e 15Cr-15Mo-3V exibem dureza a quente mais baixa nas temperaturas até cerca de 1200°F e exibem dureza a quente similar à liga 14Cr-16Mo-3V nas temperaturas de 1200°F a 1600°F. A Tabela 12 apresenta os dados de dureza a quente para estas ligas. Tabela 12 Dados de dureza a quente (HV10)

[0077] Será avaliado por aqueles habilitados na técnica que a presente invenção pode ser expressa em outras formas específicas sem divergir do espírito ou características essenciais da mesma. As modalidades presentemente divulgadas são portanto consideradas em todos os aspectos serem ilustrativas e não restritivas. O escopo da invenção é indicado pelas reivindicações anexas ao invés de pela descrição precedente e todas as mudanças que se situam dentro do significado e faixa de equivalência do mesmo são intencionadas a serem nele abrangidas.

Claims (17)

1. Liga com base em ferro caracterizada pelo fato de que compreende, em porcentagem em peso: carbono de 1 a 2 por cento; manganês de 0,1 a 1 por cento; silício de 0,1 a 2,5 por cento; cromo de 11,5 a 19 por cento; níquel até 8 por cento; vanádio de 0,8 a 5 por cento; molibdênio de 11 a 19 por cento; tungstênio até 0,5 por cento; nióbio de 1 a 4 por cento; cobalto até 5,5 por cento; boro até 0,5 por cento; nitrogênio até 0,5 por cento; cobre até 1,5 por cento; enxofre até 0,3 por cento; fósforo até 0,3 por cento; até 5 por cento total de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de 50 a 70 por cento; e impurezas incidentais.

2. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga compreende: carbono de 1,1 a 1,8 por cento; manganês de 0,2 a 0,8 por cento; silício de 0,5 a 1,5 por cento; cromo de 11,5 a 18,5 por cento; níquel de 1 a 3 por cento; vanádio de 1 a 4,5 por cento; molibdênio de 11,5 a 18,5 por cento; tungstênio até 0,5 por cento; nióbio de 1,25 a 3,5 por cento; cobalto até 3 por cento; boro de 0,05 a 0,3 por cento; nitrogênio de 0,005 a 0,5 por cento; cobre até 0,5 por cento; enxofre até 0,3 por cento; fósforo até 0,3 por cento; até 5 por cento total de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de 50 a 70 por cento; e impurezas incidentais.

3. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: carbono de 1,4 a 1,6 por cento; manganês de 0,2 a 0,8 por cento; silício de 0,5 a 1,5 por cento; cromo de 13 a 19 por cento; níquel de 1 a 3 por cento; vanádio de 1 a 4,5 por cento; molibdênio de 13 a 19 por cento; tungstênio até 0,5 por cento; nióbio de 1,5 a 2,5 por cento; cobalto até 3 por cento; boro de 0,05 a 0,3 por cento; nitrogênio de 0,005 a 0,3 por cento; cobre até 0,5 por cento; enxofre até 0,3 por cento; fósforo até 0,3 por cento; até 0,3 por cento total de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de 50 a 70 por cento; e impurezas incidentais.

4. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: carbono de 1 a 2 por cento; manganês de 0,1 a 1 por cento; silício de 0,1 a 2,5 por cento; cromo de 11,5 a 19 por cento; níquel até 8 por cento; vanádio de 0,8 a 5 por cento; molibdênio de 11 a 19 por cento; tungstênio até 0,5 por cento; nióbio de 1 a 4 por cento; cobalto até 5,5 por cento; boro até 0,5 por cento; nitrogênio até 0,5 por cento; cobre até 1,5 por cento; enxofre até 0,3 por cento; fósforo até 0,3 por cento; até 5 por cento total of tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de 50 a 70 por cento; e impurezas incidentais em que a liga contém uma razão de Cr/Mo de 0,5 a 1,5, e teor total de Cr mais Mo de 22 a 38 por cento em peso.

5. Liga de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a razão de Cr/Mo é de 0,9 a 1,1.

6. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga tem uma microestrutura de matriz como fundida totalmente ferrítica.

7. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga contém de 53 a 66 por cento em peso de ferro.

8. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga está em uma condição endurecida e temperada e tem um dureza de pelo menos de 55 Rockwell C.

9. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga tem uma microdureza (HV10) de pelo menos 350 em uma temperatura de 537,7 oC (1000°F).

10. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga consiste essencialmente de, em porcentagem em peso: carbono de 1,4 a 1,6 por cento; manganês de 0,2 a 0,4 por cento; silício de 0,5 a 1 por cento; cromo de 13 a 19 por cento; níquel de 1 a 2,3 por cento; vanádio de 1 a 4,5 por cento; molibdênio de 13 a 19 por cento; tungstênio até 0,15 por cento; nióbio de 1,5 a 2,5 por cento; cobalto até 0,2 por cento; boro de 0,05 a 0,3 por cento; nitrogênio de 0,005 a 0,3 por cento; cobre até 0,5 por cento; enxofre até 0,3 por cento; fósforo até 0,3 por cento; até 0,5 por cento total de tantálio, titânio, háfnio e zircônio; ferro de 50 a 70 por cento; e impurezas incidentais em que uma razão de cromo para molibdênio é de 0,5 a 1,5.

11. Inserto de sede de válvula para um motor de combustão interna o inserto caracterizado pelo fato de que compreende a liga como definida na reivindicação 1.

12. Parte fundida caracterizada pelo fato de que compreende a liga como definida na reivindicação 1, em que a parte fundida tem uma microestrutura totalmente ferrítica.

13. Método de fabricar o inserto de sede de válvula como definido na reivindicação 11, o método caracterizado pelo fato de que compreende: moldar a liga com base em ferro; e usinar a moldagem.

14. Método de fabricar o inserto de sede de válvula como definido na reivindicação 13, o método caracterizado pelo fato de que compreende: endurecer a liga com base em ferro em uma temperatura de 843,33 oC a 954,45 oC (1550°F a 1750°F); e temperar a liga como endurecida em uma temperatura de 148,88 oC a 815,55 oC (300°F a 1500°F).

15. Método de fabricar um motor de combustão interna, o método caracterizado pelo fato de que compreende inserir o inserto de sede de válvula como definido na reivindicação 13 em uma cabeça do cilindro do motor de combustão interna.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o motor de combustão interna é selecionado do grupo consistindo de motores diesel e motores a gás natural.

17. Método de operar um motor de combustão interna o método caracterizado pelo fato de que compreende: fechar uma válvula contra o inserto de sede de válvula como definido na reivindicação 13 para fechar um cilindro do motor de combustão interna; e inflamar o combustível no cilindro para operar o motor de combustão interna.