BR112013006063B1

BR112013006063B1 - Método para fabricar um aço inoxidável martensítico

Info

Publication number: BR112013006063B1
Application number: BR112013006063-8A
Authority: BR
Inventors: Jean-François Laurent Chabot; Laurent Ferrer; Pascal Charles Emile Thoison
Original assignee: Snecma
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2019-02-19
Also published as: CN103097555A; EP2616561A1; RU2598427C2; BR112013006063A2; CA2810781C; FR2964668A1; WO2012035240A1; FR2964668B1; CN103097555B; US9464336B2; EP2616561B1; RU2013116810A; CA2810781A1; US20130180628A1

Abstract

método para fabricar um aço inoxidável martensítico. a invenção se refere a um método para fabricar um aço inoxidáveç martensítico caracterizado por incluir as seguintes etapas de tratamento térmico: 1) aquecimento do aço em uma temperatura superior á temperatura de austenitização t~ aus~ do aço, resfriamento do aço até que a porção mais quente dele esteja em uma temperatura inferior ou igual á temperatura máxima t~ mas~ e superior ou igual á temperatura mínima tm~ mim~, a taxa de resfriamento sendo suficientemente rápida na austenite para não se transformar em uma estrutura ferrito-perlítica; 2) realização do primeiro recozimento do aço seguido do resfriamento até que a porção mais quente do aço esteja em uma temperatura inferior ou igual á temperatura máxima t~ max~ e superior ou igual á temperatura mínima tm~ mim~; e 3) realização do segundo recozimento do aço seguido do resfriamento na temperatura ambiente t~ a~. a temperatura máxima t~ max~ é inferior ou igual á temperatura m~ f~, no final da transformação martensítica no resfriamento dos espaços inter-dendríticos no aço, e, no final de cada uma das etapas 1) e 2), é efetuada a seguinte subetapa : <sym>) assim que a temperatura da porção mais quente do aço alcança a temperatura máxima t~ max~, o aço é imediatamente reaquecido.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

Pedido de patente de invenção para “MÉTODO PARA FABRICAR UM AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO” [001] A presente invenção se refere a um método de fabricação de um aço inoxidável martensítico, incluindo as seguintes etapas de tratamento térmico:

aquecimento do aço em uma temperatura superior à temperatura de austenitização TAUS do aço, resfriamento do aço até que a porção mais quente dele esteja em uma temperatura inferior ou igual à temperatura máxima Tmax e superior ou igual à temperatura mínima TMmin, a taxa de resfriamento sendo suficientemente rápida na austenita para não se transformar em uma estrutura ferrita-perlítica ;

efetuação do primeiro recozimento do aço seguido do resfriamento até que a porção mais quente do aço esteja em uma temperatura inferior ou igual à temperatura máxima Tmax e superior ou igual à temperatura mínima TMmin; e efetuação do segundo recozimento do aço seguido do resfriamento na temperatura ambiente TA.

[002] A temperatura ambiente é igual à temperatura das premissas em que o método é executado.

[003] Na presente invenção, as porcentagens da composição são fornecidas como porcentagens por peso, salvo especificado em contrário. [004] O aço inoxidável martensítico é um aço em que o conteúdo de cromo é superior a 10,5% e em que a estrutura é essencialmente martensítica (isto é, a quantidade de elementos alfagênicos é suficientemente elevada compara a dos elementos gamagênicos - ver as explicações fornecidas abaixo).

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 9/28 / 16 [005] O material inicial é um produto semiacabado de forma arbitrária, isto é, na forma de um lingote ou barra do aço.

[006] O produto semiacabado é pré-cortado em subelementos que são formatados (isto é, por forjamento ou laminação), para adquirem uma forma aproximada à sua forma final. Cada subelemento se torna uma peça (também referida como “peça em bruto”) com espessuras extras comparadas às dimensões finais a serem apresentadas durante o uso.

[007] A peça em bruto com espessuras extras deve subsequentemente ser maquinada para adquirir sua forma final (peça acabada).

[008] Quando as peças acabadas possuírem um grau elevado de precisão dimensional (isto é, na aviação), as peças em bruto necessitam ser submetidas ao tratamento térmico (tratamento térmico de qualidade) antes da maquinação. O tratamento térmico de qualidade não pode ser realizado após a maquinação, visto que ele leva a alterações nas dimensões difíceis de serem previstas nas peças de forma complexa.

[009] O tratamento térmico de qualidade permite que as propriedades da peça em aço sejam ajustadas com muita delicadeza pela realização de transformações metalúrgicas que compreendem seis estágios principais:

austenitização, isto é, aquecimento acima da temperatura em que a microestrutura do aço é transformada em austenita (temperatura austenítica T_AUS);

seguida de arrefecimento rápido;

seguida do primeiro tratamento de recozimento;

seguida de resfriamento;

seguida do segundo tratamento de recozimento;

seguida de resfriamento.

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 10/28 / 16 [010] O estágio A) se destina a homogeneizar a microestrutura na peça e a repor as partículas de solução que são solúveis na temperatura supracitada por recristalização.

[011] O estágio B) se destina a executar a primeira transformação máxima da austenita em martensita na peça em aço. Entretanto, as transformações da estrutura martensítica não ocorrem simultaneamente em todos os pontos da peça, porém de forma gradual, a partir da sua superfície, em direção ao seu núcleo. As alterações do volume cristalográfico que acompanham as transformações levam a tensões internas e, ao final do arrefecimento rápido (em razão das baixas temperaturas que são atingidas), elas limitam a extensão em que as tensões podem ser aliviadas. A segunda finalidade consiste em minimizar o risco das rachaduras causadas pelo arrefecimento que surgem como resultado das tensões residuais que são liberadas no aço enquanto ele está no estado martensítico que apresenta baixa resistência. Para que sejam atingidas estas duas finalidades contraditórias, é comum serem iniciadas pelo reaquecimento da peça no tratamento de recozimento (estágio C)), visto que sua porção mais quente esfria em uma temperatura que varia em uma escala definida pela temperatura máxima Tmax e temperatura mínima Tmin para eliminar as rachaduras. A temperatura Tmax é substancialmente igual à temperatura nominal MF ao final da transformação martensítica do aço, isto é, entre 150°C e 200°C no aço inoxidável martensítico. A temperatura Tmin se encontra na escala entre 20°C e 28°C, dependendo da composição química. Permanece um conteúdo de austenita residual no aço cuja transformação não se torna possível.

[012] Estágio C) - primeiro tratamento de recozimento - este tratamento térmico de qualidade tem a finalidade inicial de transformar a martensita fresca em martensita recozida (mais estável e resistente) e também de desestabilizar a austenita residual dos estágios anteriores.

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 11/28 / 16 [013] Estágio D) - resfriamento do primeiro recozimento - este tratamento térmico de qualidade se destina a transformar a austenita residual em martensita. A porção mais quente da peça também deve ser resfriada em uma temperatura na escala de temperatura [Tmax, Tmin].

[014] Estágio E) - segundo tratamento de recozimento - este tratamento térmico de qualidade se destina a transformar a martensita renovada em martensita recozida (mais estável e resistente), para obter um melhor ajuste das propriedades mecânicas do aço.

[015] Estágio F) - resfriamento do segundo recozimento - este tratamento térmico faz com que a peça em bruto retorne à temperatura ambiente.

[016] Apesar do tratamento térmico de qualidade, enquanto as peças são maquinadas, observa-se atualmente que há uma grande quantidade de dispersão na maquinabilidade dos lotes das peças feitas de aço resultante do método de fabricação. Isto pode levar a grandes variações na quantidade de desgaste das inserções da maquinação e em grandes variações nos níveis de energia que a máquina-ferramenta necessita para funcionar e maquinar as peças em aço. Consequentemente, o consumo das inserções maquinadas é muito elevado, de enorme dispersão e imprevisível, originando taxas reduzidas de produtividade nos lotes das peças maquinadas e também a dispersão nos estados resultantes da superfície fazendo, às vezes, com que as peças com estados de superfície maquinada tenham menor qualidade.

[017] A presente invenção apresenta um método de fabricação que permite a maquinabilidade dos aços a serem aprimorados.

[018] Este objetivo é atingido pelo fato de que a temperatura máxima Tmax é inferior ou igual à temperatura MF' ao final da transformação martensítica durante o resfriamento dos espaços interdendríticos do aço, e de que, ao final de cada uma das etapas 1) e 2), executa-se a seguinte subetapa:

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 12/28 / 16

ω) assim que a temperatura da porção mais quente do aço atinge a temperatura máxima T_max, o aço é imediatamente reaquecido.

[019] Por meio destas provisões, obtém-se uma menor quantidade de desgaste nas inserções maquinadas por comprimento maquinado de unidade, necessitando-se de menos energia para fins de maquinação. O estado da superfície do aço após a maquinação também é aprimorado (tiras de menor tamanho provenientes das inserções maquinadas se movem sobre a superfície). Isto serve para reduzir o custo do método.

[020] Pode-se compreender bem a invenção e suas vantagens são mais bem apresentadas na leitura da descrição detalhada abaixo sobre a implementação fornecida por meio de exemplo não limitado. A descrição se refere aos seguintes desenhos em anexo:

- a Figura 1 é um diagrama que mostra os tratamentos térmicos do método da invenção;

- a Figura 2 é um diagrama que mostra dendritos e regiões inter-dendríticas; e

- a Figura 3 é um diagrama de tempo-temperatura do aço que é utilizado no método da invenção.

[021] No método da invenção, o material inicial é uma peça em bruto com espessuras extras que é submetida a uma sucessão de tratamentos termomecânicos (como forjamento ou laminação), para adquirir uma forma o mais próximo possível da sua forma final.

[022] A peça em bruto se destina à maquinação subsequente que confere a ela sua forma final após ter sido submetida ao tratamento térmico de qualidade.

[023] A peça em bruto feita de aço é aquecida em uma temperatura superior a temperatura de austenitização TAUS, e a peça é mantida nesta

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 13/28 / 16 temperatura até que toda ela seja em uma temperatura superior à temperatura de austenitização T_Aus (austenitização do aço).

[024] Consequentemente, o aço é arrefecido rápido o suficiente para que a austenita não se transforme em uma estrutura ferrítico-perlítica (ver Figura 3 e as explicações fornecidas abaixo). Assim, a maior fração do volume da peça bruta em aço se torna adequada para se transformar em martensita, visto que a austenita pode ser transformada em martensita somente se ela não tiver sido previamente transformada na estrutura ferrítico-perlítica.

[025] Por último, o método finaliza com dois recozimentos sucessivos destinados a refinarem as propriedades do aço.

[026] A austenitização do aço e seu arrefecimento posterior correspondem ao tratamento 1 na Figura 1.

[027] Segue abaixo a descrição das várias transformações metalúrgicas que podem ocorrer no aço da invenção ao resfriar na temperatura austenítica.

[028] A montante do processo de fabricação, durante as operações de preparação e elaboração do último lingote, o aço se solidifica progressivamente enquanto esfria. A solidificação ocorre por meio de dendritos 10 que se desenvolvem, como mostrado na Figura 2. Coadunados ao diagrama de fase dos aços inoxidáveis martensíticos, os dendritos 10, que correspondem aos primeiros grãos a serem solidificados, são por definição mais ricos em elementos alfagênicos, ao passo que as regiões inter-dendríticas 20 são mais ricas em elementos gamagênicos (na aplicação da regra de segmento conhecida do diagrama de fase). O elemento alfagênico é um elemento que favorece a estrutura do tipo ferrítico (estruturas que são mais estáveis em baixa temperatura: bainítica, ferrítico-perlítica e martensítica). O elemento gamagênico é um elemento que favorece a estrutura austenítica (estrutura que é estável em alta

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 14/28 / 16 temperatura: austenítica). Ocorre segregação entre os dendritos 10 e as regiões dendríticas 20.

[029] A Figura 3 é um conhecido gráfico de temperatura (T) - tempo (T) referente ao aço da invenção ao ser resfriado em uma temperatura superior à temperatura austenítica TAUS. As curvas D e F mostram o início e o final da transformação da austenita (região A) na estrutura ferríticoperlítica (região FP). As transformações ocorrem parcial ou integralmente quando a curva de resfriamento C, seguida do lingote, passa respectivamente pela região entre as curvas D e F ou pela região FP. Não ocorre transformação quando a curva de resfriamento C está localizada inteiramente na região A, como mostrado na Figura 3.

[030] Quando a curva de resfriamento C passa abaixo da temperatura MS que inicia a transformação martensítica no resfriamento (linha MS na Figura 3), a maior parte da austenita que permanece no aço começa a se transformar em martensita. Quando a curva de resfriamento passa abaixo da temperatura MF ao final da transformação martensítica no resfriamento (linha MF na Figura 3), a maior parte da austenita que permanece no aço se transforma em martensita, que é referida como martensita fresca.

[031] Na Figura 3, as curvas D, F, MS e MF representadas nas linhas contínuas são válidas nas estruturas que são mais ricas em elementos alfagênicos (isto é, nos dendritos do aço), ao passo que as mesmas curvas representadas nas linhas pontilhadas D', F', MS' e MF' são válidas nas estruturas que são mais ricas em elementos gamagênicos (isto é, nos espaços inter-dendríticos do aço).

[032] Deve-se observar que as curvas que transformam a austenita na estrutura ferrítico-perlítica aplicada aos espaços inter-dendríticos (curvas D' e F') são deslocadas para a direita comparadas às curvas da austenita transformada na estrutura ferrítico-perlítica dos dendritos (curvas D e F). Por esta razão, é necessário devotar um maior período de tempo em

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 15/28 / 16 determinada temperatura para transformar a austenita na estrutura ferríticoperlítica nos espaços inter-dendríticos do que nos dendritos.

[033] Deve-se observar que as curvas que transformam a austenita na martensita no espaço inter-dendrítico (linhas MS' e MF') são deslocadas para baixo em relação às curvas que transformam a austenita em martensita nos dendritos (linhas MS e MF). A transformação da austenita em martensita ocorre em temperaturas que são inferiores nos espaços interdendríticos do que nos dendritos.

[034] No método da invenção, o resfriamento do aço, durante o arrefecimento após a austenitização (tratamento que corresponde à etapa 1 na Figura 1), percorre a curva C na Figura 3. Em seguida, o aço passa abaixo da temperatura MF' ao final da transformação martensítica durante o resfriamento no espaço inter-dendrítico. Em razão do processo de resfriamento, a temperatura da camada superficial da peça é inferior à temperatura do seu núcleo, visto que o núcleo é a porção mais quente da peça.

[035] Após a temperatura da porção mais quente da peça atingir a temperatura máxima Tmax, cuja temperatura é inferior à temperatura MF' ao final da transformação martensítica nos espaços inter-dendríticos no resfriamento, a peça é reaquecida.

[036] Como exemplo, o aquecimento é efetuado pela colocação da peça em um ambiente (em forno preaquecido ou recinto aquecido) em que a temperatura é superior à temperatura máxima Tmax.

[037] O primeiro recozimento é efetuado no aço pelo aquecimento contínuo até a temperatura TR que é inferior à temperatura austenítica TAUS. O recozimento permite que a fase cristalográfica da martensita fresca seja estabilizada, isto é, fazendo com que os carbonetos se precipitem na martensita, conferindo uma maior rigidez à martensita do aço.

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 16/28 / 16 [038] O primeiro tratamento de recozimento corresponde à etapa 2 na Figura 1.

[039] O aço é resfriado até que sua porção mais quente atinja a temperatura máxima T_max que é inferior à temperatura M_F' ao final da transformação martensítica nos espaços inter-dendríticos, durante o resfriamento, e, em seguida, o aço é imediatamente reaquecido.

[040] O aço é imediatamente submetido ao segundo tratamento de recozimento que é substancialmente idêntico ao primeiro tratamento de recozimento, após o qual o aço pode ser resfriado em temperatura ambiente TA.

[041] O segundo tratamento de recozimento corresponde à etapa 3 na Figura 1.

[042] Os inventores vêm realizando testes de maquinabilidade em aços inoxidáveis martensíticos que são submetidos ao método da invenção. Eles comparam os resultados daqueles testes com os resultados dos testes de maquinabilidade nos aços que são submetidos à austenitização seguida do arrefecimento e dos dois recozimentos, porém nos quais a temperatura mínima da porção mais quente da peça é simplesmente inferior à temperatura MF ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento dos dendritos, e em que o aço não é imediatamente reaquecido entre o arrefecimento e o primeiro recozimento, ou entre o primeiro recozimento e o segundo recozimento.

[043] A composição dos aços Z12CNDV12 é a seguinte (padrão DMD0242-20 índice E): C (0,10% a 0,17%) - Si (<0,30%) - Mn (0,5% a 0,9%) - Cr (11% a 12,5%) - Ni (2% a 3%) - Mo (1,50% a 2,00%) - V (0,25% a 0,40%) - N2 (0,010% a 0,050%) - Cu (<0,5%) - S (<0,015%) - P (<0,025%), além de satisfazer os seguintes critérios: 4,5 < (Cr - 40xC 2xMn - 4xNi + 6xSi + 4xMo + 11xV - 30xN) < 9.

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 17/28 / 16 [044] Os inventores observaram que com o aço fabricado pelo uso do método da invenção, o desgaste das inserções maquinadas por metro de aço maquinado é dividido em torno de 10 (desde 11 milímetros (mm) até 1,3 mm) em uma velocidade de corte de 120 metros por minuto (m/min) em comparação ao aço fabricado pelo uso do método do estado da técnica. A energia necessária à maquinação também é dividida em mais de 2 comparada ao aço fabricado pelo uso do método do estado da técnica. O estado da superfície do aço após a maquinação também é aprimorado.

[045] Em particular, com a temperatura máxima Tmax variando na escala entre 28°C e 35°C, o desgaste das inserções maquinadas por comprimento unitário de aço maquinado é dividido por 15, e a energia necessária à maquinação é dividida por 2,5. A temperatura máxima T_maxvariando na escala entre 20°C e 75°C também apresenta bons resultados.

[046] Quando a temperatura máxima Tmax está acima de 90°C (e até 180°C), os resultados da maquinação são muito deficientes.

[047] Os resultados médios (intermediários entre os resultados bons e ruins) devem ser considerados quando aço é aquecido assim que a porção mais quente da peça atinge uma temperatura acima de 180°C (até 300°C).

[048] De acordo com os inventores, os resultados podem ser explicados da seguinte forma: como já foi dito, a temperatura M_F' ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento das regiões interdendríticas, é inferior à temperatura Mf ao final da transformação martensítica durante o resfriamento dos dendritos. Entretanto, observa-se que, durante o resfriamento do aço, ele se solidifica em uma estrutura de dendritos alternantes e regiões inter-dendríticas (Figura 2). Assim, quando a temperatura cai abaixo da temperatura Mf ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento dos dendritos, estes acabam se transformando na martensita, ao passo que as regiões inter-dendríticas não se transformaram ainda nela. Assim, caso o aço seja reaquecido quando ele

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 18/28 / 16 tiver atingido a temperatura Mf ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento dos dendritos, restam zonas pelo aço (isto é, nas regiões inter-dendríticas) que contêm austenita residual. Uma parte da austenita residual se transforme em martensita fresca durante a etapa seguinte do primeiro recozimento. O restante da austenita residual fica localizado somente nas pontas do material que são as mais segregadas (isto é, nos espaços inter-dendríticos mais concentrados).

[049] Durante o segundo recozimento, a martensita renovada se estabiliza, porém a outra porção da austenita residual restante continua a se transformar em martensita fresca nos locais de maior segregação. O aço apresenta uniformidade não estrutural com grãos mais duros correspondentes à martensita fresca em uma matriz mais suave. A não uniformidade é responsável pela maquinabilidade deficiente do aço, com os grãos mais rígidos revestindo as inserções ao bloquear seu avanço.

[050] Contrariamente, caso o aço seja aquecido quando a porção mais quente da peça atinge uma temperatura elevada (variando na escala entre 180°C e 300°C), a austenita residual é conservada, o que resulta na produção de uma reação média durante a maquinação subsequente.

[051] Compreende-se o motivo pelo qual o resfriamento do aço na temperatura M_f' ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento das regiões inter-dendríticas, seguido do reaquecimento imediato do aço assim que ele tenha atingido a temperatura Mf', possibilita a obtenção de uma microestrutura no aço que é mais homogênea.

[052] Por exemplo, a temperatura máxima Tmax atingida pela porção mais quente do aço, antes de ser reaquecida, varia na escala entre 20°C e 75°C. A temperatura Tm é inferior à temperatura Mf' ao final da transformação martensítica durante o resfriamento dos espaços interdendríticos.

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 19/28 / 16 [053] Por exemplo, a temperatura máxima Tmax pode variar na escala entre 28°C e 35°C.

[054] Para determinar o momento em que a porção mais quente do aço atinge a temperatura máxima Tmax, é possível, por exemplo, na etapa ω), medir a temperatura da camada superficial do aço e fazer uso de gráficos, para deles deduzir a temperatura da sua porção mais quente.

[055] É também vantajoso que o gradiente de temperatura entre a superfície do aço e sua porção mais quente seja o menor possível, para que seja reduzida a diferença entre a temperatura Mf ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento dos dendritos, e temperatura MF' ao final da transformação martensítica durante o resfriamento nos espaços inter-dendríticos. Ao reduzir a diferença, as tensões na peça são reduzidas e a produtividade é aumentada.

[056] Consequente e vantajosamente, em cada uma das etapas 1) e 2), a subetapa a seguir é executada antes da subetapa ω):

ψ) assim que a temperatura da porção mais quente do aço atinge uma temperatura mínima Ts inferior à temperatura Ms no início da transformação martensítica durante o resfriamento dos dendritos do aço, e superior à temperatura MF' ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento nos espaços inter-dendríticos, o aço é mantido no ambiente em que existe substancialmente uma temperatura que varia entre a temperatura mínima Tmin e a temperatura MF' em uma duração mínima ds, para que seja reduzido o gradiente de temperatura entre a superfície do aço e sua porção mais quente.

[057] A duração mínima d_s depende da forma da peça. A duração d_stem pelo menos 15 minutos (min.) na dimensão mínima da peça de 50 mm, 30 min. na dimensão mínima da peça de 100 mm, 45 min. na dimensão minim da peça de 150 mm e assim por diante. Na dimensão mínima da

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 20/28 / 16 peça variando nestes valores, é possível deduzir a duração ds da dimensão mínima, por exemplo, por extrapolação, utilizando a seguinte fórmula:

d_s = (15 min.) x {dimensão mínima (em min.)} / 50.

[058] Para manter o aço no ambiente em que existe substancialmente uma temperatura que varia entre a temperatura mínima Tmin e a temperatura MF', é possível, por exemplo, colocar o aço no forno que dispõe de uma temperatura variando na escala entre Tmin e MF'.

[059] Alternativamente, o aço pode ser isolado termicamente do ambiente externo, isto é, colocando-o sobre uma superfície.

[060] Vantajosamente, após o segundo recozimento, o aço é aliviado a tensão pelo menos uma vez em uma temperatura inferior às temperaturas de recozimento TR em que o primeiro e segundo recozimentos foram efetuados.

[061] O alívio da tensão corresponde à etapa 4 na Figura 1. Ele serve para aliviar as tensões residuais no aço e, desta forma, prolongar sua vida útil.

[062] Para aprimorar a tensão de fadiga dos aços da invenção, é desejável que haja uma maior limpeza na inclusão do aço, isto é, para reduzir a quantidade de inclusões indesejáveis (algumas fases de ligas, óxidos, carbonetos, compostos intermetálicos) que estão presentes no aço. As inclusões atuam como locais de onde se originam rachaduras e que levam, sob tensões cíclicas, à falha prematura do aço.

[063] São conhecidos os métodos que aprimoram a limpeza de inclusões, em particular o método de refusão, como a refusão por eletroescória (ESR) ou refusão a arco sob vácuo (VAR). Estes métodos são conhecidos e somente sua operação geral é resumida abaixo.

[064] O método ESR consiste em colocar um lingote de aço em um crucifixo onde a escoria é derramada (mistura de minerais, como cal, fluoretos, magnésia, alumina, espatoflúor), para que a extremidade inferior

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 21/28 / 16 do lingote seja imersa na escória. Em seguida, uma corrente elétrica passa pelo lingote, que atua como um eletrodo. A corrente liquidifica a escória e derrete a extremidade inferior do eletrodo que está em contato com a escória. O aço fundido do eletrodo passa pela escória na forma de gotículas finas e se solidifica abaixo da camada sobrenadante da escória, formando um novo lingote que cresce progressivamente. A escória atua, entre outras maneiras, como um filtro que extrai as inclusões das gotículas do aço, para que o aço do novo lingote localizado sob a camada da escória contenha menos inclusões do que o lingote inicial (eletrodo). Esta operação é realizada na pressão atmosférica do ar.

[065] O método VAR consiste em fundir o lingote de aço em um crucifixo sob alto vácuo, o lingote atua como um eletrodoe. O lingote/eletrodo é fundido pela colocação de um arco elétrico entre a extremidade do lingote/eletrodo e no topo do lingote secundário que é formado pela fusão lingote/eletrodo. O lingote secundário se solidifica em contato com as paredes do crucifixo, e as inclusões flutuam até a superfície do lingote secundário de onde elas podem ser subsequentemente eliminadas. O segundo lingote é obtido com a apresentação de uma maior pureza que a do lingote/eletrodo inicial.

[066] Vantajosamente, antes da etapa 1), o aço é submetido à refusão.

[067] Por exemplo, o modo de refusão pode ser selecionado do grupo compreendendo a refusão por eletroescória (ESR) e a refusão a arco sob vácuo (VAR).

[068] Vantajosamente, antes da etapa 1), realiza-se o tratamento de homogeneização do aço.

[069] Durante a homogeneização, os elementos de liga se difundem das zonas de alta concentração para as zonas de baixa concentração. Isto serve para reduzir a intensidade da segregação do elemento alfagênico nos

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 22/28 / 16 dendritos 10 e a intensidade da segregação do elemento gamagênico nas regiões inter-dendríticas 20. A redução da intensidade da segregação dos elementos gamagênicos tem como consequência específica aproximar a temperatura MF ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento dos dendritos, à temperatura MF' ao final da transformação martensítica, durante o resfriamento nos espaços inter-dendríticos, e também em uma menor diferença estrutural entre os dendritos 10 e as regiões inter-interdendríticas 20.

[070] Com relação às características do tratamento de homogeneização, os inventores observaram que são obtidos resultados satisfatórios quando o lingote no forno é submetido ao tratamento de homogeneização por um tempo de retenção t após a temperatura do ponto mais frio no lingote ter atingido uma temperatura de homogeneização T, o tempo de retenção t é igual a pelo menos uma hora, e a temperatura de homogeneização T varia entre a temperatura inferior Tinf e a temperatura de queima do aço.

[071] A temperatura T_inf é igual a em torno de 900°C. A temperatura de queima do aço é definida como a temperatura no estado de solidificação bruto em que são transformam os contornos dos grãos no aço (isto é, tornam-se líquidos) e ela é superior a T_inf. O tempo de retenção t do aço no forno varia de forma inversa com a temperatura de homogeneização T.

[072] Por exemplo, no aço inoxidável martensítico Z12CNDV12 (padrão AFNOR), como utilizado pelos inventores durantes os testes, a temperatura de homogeneização T é 950°C, e o tempo de retenção t correspondente é igual a 70 horas. Quando a temperatura de homogeneização T é igual a 1.250°C, que é ligeiramente abaixo da temperatura de queima, o tempo de retenção t correspondente é igual a 10 horas.

Petição 870180055965, de 28/06/2018, pág. 23/28 / 16 [073] Concluindo, em outra implementação da invenção, para que seja aprimorada a maquinabilidade dos aços inoxidáveis martensíticos, é possível realizar o tratamento de homogeneização do aço, como descrito acima, executando as etapas 1), 2) e 3) do estado da técnica sem a execução da etapa ω). Na implementação, a temperatura máxima T_max é inferior à temperatura MF ao final da transformação martensítica durante o resfriamento dos dendritos no aço, e nas etapas 1) e 2), confirma-se que o aço permanece em uma temperatura que é igual ou inferior à temperatura máxima Tmax em um período de tempo o mais curto possível.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1) aquecimento do aço em uma temperatura superior à temperatura de austenitização TAUS do aço, resfriamento do aço até que a porção mais quente dele esteja em uma temperatura inferior ou igual à temperatura máxima Tmax e superior ou igual à temperatura mínima TMmin, a taxa de resfriamento na austenita evitando qualquer transformação em uma estrutura ferrita-perlítica;

1. Método para fabricar um aço inoxidável martensítico, caracterizado por incluir as seguintes etapas de tratamento térmico:

2 / 3

5. Método de acordo com uma das revindicações 1 a 4, caracterizado por, após a etapa 3), o aço ser submetido a um relaxamento pelo menos uma vez em uma temperatura inferior às temperaturas de recozimento em que o primeiro recozimento da etapa 2) e o segundo recozimento da etapa 3) são realizados.

6. Método de acordo com uma das revindicações 1 a 5, caracterizado por, em cada uma das etapas 1) e 2), a seguinte subetapa ser realizada antes da subetapa ω);

Ψ) assim que a temperatura da porção mais quente do aço atinge o limiar da temperatura Ts inferior à temperatura Ms no início da transformação martensítica no resfriamento das dendritas do aço, e superior à temperatura M_F’ no final da transformação martensítica no resfriamento dos espaços interdendríticos, o aço é mantido em um ambiente em que existe uma temperatura localizada entre a temperatura mínima Tmin e a temperatura M_F’ na duração do limiar d_s, para reduzir o gradiente de temperatura entre a superfície do aço e a porção mais quente do aço.

7. Método de acordo com a revindicação 6, caracterizado por, na etapa ω), o aço ser colocado em um forno em que existe uma temperatura que varia entre a temperatura mínima Tmin e a temperatura Mf’.

8. Método de acordo com uma das revindicações 1 a 7, caracterizado por, antes da etapa 1), o aço ser submetido a uma refusão.

9. Método de acordo com uma das revindicações 1 a 8, caracterizado por, antes da etapa 1), um tratamento de homogeneização ser realizado no aço.

10. Método de acordo com uma das revindicações 1 a 9, caracterizado pela composição do aço ser C (0,10% a 0,17%) - Si (<0,30%) - Mn (0,5% a 0,9%) - Cr (11% a 12,5%) - Ni (2% a 3%) - Mo (1,50% a 2,00%) - V (0,25% a 0,40%) - N2 (0,010% a 0,050%) - Cu (<0,5%) - S

Petição 870180143377, de 23/10/2018, pág. 9/10

2. Método de acordo com a revindicação 1, caracterizado pela temperatura máxima T_max variar entre 20°C e 75°C.

3. Método de acordo com a revindicação 2, caracterizado pela temperatura máxima T_max variar entre 28°C e 35°C.

4. Método de acordo com uma das revindicações 1 a 3, caracterizado pela etapa ω) em que a temperatura da pele do aço é medida e gráficos são utilizados para deduzir por eles a temperatura da porção mais quente do aço.

Petição 870180143377, de 23/10/2018, pág. 8/10

2) realização do primeiro recozimento do aço seguido do resfriamento até que a porção mais quente do aço esteja em uma temperatura inferior ou igual à temperatura máxima T_max e superior ou igual à temperatura mínima TM_min; e

3) realização do segundo recozimento do aço seguido do resfriamento na temperatura ambiente TA;

o método é distinguido pela temperatura máxima Tmax ser inferior ou igual à temperatura M_F’ no final da transformação martensítica do resfriamento dos espaços inter-dendríticos no aço, e, no final de cada uma das etapas 1) e 2), é efetuada a seguinte subetapa:

ω) assim que a temperatura da porção mais quente do aço alcança a temperatura máxima Tmax, o aço é imediatamente reaquecido.

3 / 3 (<0,015%) - P (<0,025%) e por obedecer aos seguintes critérios: 4,5 < (Cr 40xC - 2xMn - 4xNi + 6xSi + 4xMo + 11xV - 30xN) < 9.