BR112013019167B1 - Liga de aço de alta resistência e alta dureza e artigo de liga temperado e revenido. - Google Patents

Liga de aço de alta resistência e alta dureza e artigo de liga temperado e revenido. Download PDF

Info

Publication number
BR112013019167B1
BR112013019167B1 BR112013019167-8A BR112013019167A BR112013019167B1 BR 112013019167 B1 BR112013019167 B1 BR 112013019167B1 BR 112013019167 A BR112013019167 A BR 112013019167A BR 112013019167 B1 BR112013019167 B1 BR 112013019167B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
alloy
fact
tempered
max
nickel
Prior art date
Application number
BR112013019167-8A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112013019167A2 (pt
Inventor
Paul M. Novotny
Original Assignee
Crs Holdings, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Crs Holdings, Inc. filed Critical Crs Holdings, Inc.
Publication of BR112013019167A2 publication Critical patent/BR112013019167A2/pt
Publication of BR112013019167B1 publication Critical patent/BR112013019167B1/pt

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • C21D1/32Soft annealing, e.g. spheroidising

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

“liga de aço de alta resistência e alta dureza e artigo de liga temperado e revenido” a presente invenção relaciona-se a uma liga de aço de alta resistência a tração e alta tenacidade. a liga tendo a seguinte composição em porcentagem em peso: c 0,30-0,47; mn 0,8- 1,3; si 1,5-2,5; cr 1,5- 2,5; ni 3,0-5,0; mo + ½ w 0,7-0,9; cu 0,70-0,90; co 0,01 max, v + (5/9) x nb 0,10-0,25, ti 0,001 max, e al 0,015 max. o saldo de fe. incluídas também as impurezas usuais encontradas em graus comerciais de ligas de aço produzidas para uso e propriedades similar, incluindo não mais que 0,01% de fósforo e não mais que 0,001% de enxofre. também foi descrito um artigo temperado e revenido, tendo uma elevada resistência à tração e alta tenacidade à fratura. o artigo é formado a partir da liga tendo a composição em porcentagem em peso acima. o artigo de liga de acordo com este aspecto da invenção é adicionalmente caracterizado por ser revenido a uma temperatura de cerca dea 260° c a 316ºc (500ºf a 600°f).

Description

Campo da Invenção [001] A presente invenção relaciona-se a ligas de alta resistência e alta dureza, e, em particular, a uma liga temperada e revenida em uma temperatura significativamente mais alta, sem uma significativa perda da resistência a tração. A invenção também se relaciona a um artigo de aço temperado e revenido de alta resistência e alta dureza. Descrição da Técnica Anterior [002] Aços martensíticos endurecíveis por envelhecimento que provêem uma combinação de resistência a tração e dureza a fratura muito altas são conhecidas. Dentre os aços conhecidos estão aqueles descritos nas Patentes US Nos 4.076.525 e 5.087.415. A primeira, conhecida como liga AF1410, e a segunda vendida com o nome AERMET. A combinação de resistência a tração e dureza a fratura providas por estas ligas resulta de suas composições que incluem quantidades significativas de Níquel, Cobalto, e Molibdênio, elementos que tipicamente estão dentre os elementos de liga mais caros
disponíveis. Consequentemente, aqueles aços são vendidos com
um sobrepreço significativo em comparação com outras ligas
que não contêm tais elementos.
[003] Mais recentemente, uma liga de aço foi
desenvolvida, que provê uma combinação de alta resistência a fratura e alta dureza sem precisar adições como Cobalto e Molibdênio. Um destes aços está descrito na Patente U.S. 7.067.019. O aço descrito nesta patente é um aço CuNiCr endurecível ao ar, que exclui Cobalto e Molibdênio. Quando
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 11/28
2/14 submetido a teste, a liga descrita na Patente '019 foi mostrada provendo uma resistência à tração de cerca de 1930 MPa (280 ksi), junto com uma dureza a fratura de cerca de 99 MPaVm (90 ksi-pol). A liga é temperada e revenida para conseguir esta combinação de resistência e dureza. A temperatura o revenimento é limitada a não mais que cerca de 204°C (400oF), para evitar amolecimento da liga e a correspondente perda de resistência.
[004] A liga descrita na patente '019 não é aço inoxidável, e, portanto, deve ser galvanizada para resistir a corrosão. As especificações de material para aplicações aeroespaciais da liga requerem que a liga seja aquecida a 191°C (375oF) por pelo menos 23 horas depois de galvanizada, para retirar o hidrogênio adsorvido durante o processo de galvanização. O hidrogênio deve ser removido, porque fragiliza a liga, afetando adversamente sua dureza. Pelo fato de esta liga ser revenida a 204°C (400°F), um tratamento térmico de 23 horas a 191°C (375°F) pósgalvanização resulta em sobre-revenimento de partes feitas da liga, de modo que a resistência a tração de pelo menos 1930 MPa (280 ksi) não seja alcançada. Seria desejável dispor de uma liga CuNiCr que possa ser temperada e revenida para prover uma resistência a tração de pelo menos 280 ksi e dureza a fratura de cerca de 99 MPaVm (90 Ksi Vin), e manter esta combinação de resistência e dureza quando aquecida a cerca de 191°C (375°F) por pelo menos 23 horas depois de temperado e revenido.
Sumário da Invenção [005] As desvantagens das ligas conhecidas descritas acima são superadas em grande extensão com a liga da
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 12/28
3/14 invenção. De acordo com um aspecto da presente invenção, provê-se uma liga de aço de alta resistência a tração e alta dureza a fratura com a composição geral e composições preferidas na Tabela abaixo (em porcentagem em peso):
Elemento Geral A Pref B Pref C Pref
C 0,30-0,55 0,37-0,50 0,30-0,40 0,40-0,47
Mn 0,6-1,3 0,7-0,9 0,8-1,3 0,8-1,3
Si 0,9-2,5 1,3-2, 1 1,5-2,5 1,5-2,5
Cr 0,75-2,5 1,2-1,5 1,5-2,5 1,5-2,5
Ni 3,0-7,0 3,7-4,5 3,0-4,5 4,0-5,0
Mo + W 0,4-1,3 0,5-1, 1 0,7-0,9 0,7-0,9
Cu 0,5-0,9 0,5-0,6 0,70-0,90 0,70-0,90
Co 0,01 Max 0,01 Max 0,01 Max 0,01 Max
V+ (5/9)x Nb 0,10-1,0 0,2-1,0 0,10-0,25 0,10-0,25
Ti 0,001 Max 0,001 Max 0,005 Max 0,005 Max
Al 0,015 Max 0,015 Max
Fe Saldo Saldo Saldo Saldo
[006] Incluídas no saldo estão as impurezas usuais encontradas em graus comerciais das ligas de aço produzidas para uso e propriedades similares. Dentre as citadas impurezas, o Fósforo é preferivelmente restrito a não mais que cerca de 0,01%, e o Enxofre a não mais que cerca de 0,001%. Dentro das faixas de porcentagem acima, os elementos Silício, Cobre, Vanádio são providos de modo que:
< (%Si + %Cu)/(%V+(5/9)x%Nb) < 34.
[007] A tabela acima é provida como um resumo conveniente, e não restringe limite superior e limite inferior das faixas de elementos individuais, para uso em combinação, ou as faixas dos elementos para uso somente em combinação. Assim, as uma ou mais faixas podem ser usadas com uma ou mais outras faixas para os elementos remanescentes. Em adição, um mínimo ou máximo de um elemento de uma carga ou composição preferida para o mesmo elemento de uma carga ou composição preferida pode ser usado com mínimo ou máximo para o mesmo elemento em outra composição preferida ou intermediária. Ademais, a liga, de acordo com a presente
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 13/28
4/14 invenção, pode compreender, consistindo essencialmente de, ou consistindo dos elementos constituintes descritos acima ao longo dessa especificação. Aqui e ao longo da especificação, o termo “porcentagem ou o símbolo “% significa porcentagem em peso ou massa, a menos que especificado de forma diferente.
[008] De acordo com outro aspecto da invenção, provê-se um artigo de liga de aço temperada e revenida, tendo resistência à tração e tenacidade à fratura muito altas. O artigo é formado a partir de uma liga tendo uma composição (em porcentagem em peso) geral ou preferida, como estabelecido acima. O artigo de liga, de acordo com este aspecto da invenção, ainda se caracteriza por ser revenido a uma temperatura de cerca de
260°C a 316°C (500°F a 600°F).
Descrição detalhada
A liga de acordo com a presente invenção contém cerca de pelo menos 0,3%, e preferivelmente cerca de pelo menos
0,32% de Carbono. O
Carbono contribui para a alta resistência dureza provida pela liga.
Quando se deseja uma resistência dureza ainda mais alta, a liga preferivelmente contém pelo menos cerca de
0,4% de Carbono (e.g.
revenido da
Carbono
Portanto,
O Carbono também liga. Ademais, uma afeta adversamente a o Carbono é restrito a preferivelmente não mais que preferivelmente não mais descobriu que, quando a favorece a resistência quantidade muito grande dureza provida pela não mais que cerca de de liga.
0,55%, cerca de 0,5%, mais que cerca de liga contiver
0,47%.
inventor uma quantidade de
Carbono tão pequena quanto 0,3%, o limite superior para o Carbono pode ser restrito a não mais que cerca de 0,4%, e a
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 14/28
5/14 liga pode ser balanceada com respeito a seus constituintes (e.g. B Preferido) para prover uma resistência a tração de pelo menos 2000 MPa (290 ksi).
[010] Pelo menos cerca de 0,6%, preferivelmente pelo menos cerca de 0,7%, e mais preferivelmente pelo menos cerca de 0,8% de Manganês está presente nesta liga, primariamente para desoxidá-la. Descobriu-se que o Manganês também favorece a alta resistência provida pela liga. Assim, quando se deseja uma resistência mais alta, a liga deve conter pelo menos cerca de 1,0% de Manganês. Se houver uma quantidade excessiva de Manganês, então uma quantidade indesejável de austenita retida pode resultar da têmpera e revenimento, que afeta adversamente a sua resistência. Portanto, a liga pode conter até cerca de 1,3% de Manganês. Caso contrário, a liga não deve conter não mais que cerca de 1,2%, ou não mais que cerca de 0,9% de Manganês.
[011] O Silício favorece a resistência à têmpera e ao revenimento da liga. Portanto, a liga deve conter pelo menos cerca de 0,9% de Silício, e preferivelmente pelo menos cerca de 1,3% de Silício. Pelo menos cerca de 1,5%, e preferivelmente pelo menos cerca de 1,9% de Silício está presente na liga, quando é necessário que a liga apresente dureza e resistência mais altas. Uma quantidade excessiva de Silício afeta adversamente dureza, resistência, e ductilidade da liga. Para evitar tais efeitos adversos, o Silício é restrito a não mais que cerca de 2,5%, preferivelmente a não mais que cerca de 2,2% ou 2,1% nesta liga.
[012] A liga deve conter pelo menos cerca de 0,75% de Cromo porque o Cromo contribui para uma boa temperabilidade, alta resistência, e resistência a têmpera da liga.
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 15/28
6/14
Preferivelmente, a liga deve conter pelo menos cerca de 1,0%, preferivelmente pelo menos cerca de 1,2% de Cromo. Uma resistência mais alta pode ser provida quando a liga contiver pelo menos cerca de 1,5%, e preferivelmente pelo menos cerca de 1,7% de Cromo. Mais que cerca de 2,5% de Cromo na liga afeta adversamente a dureza ao impacto e a ductilidade da liga. Em configurações para alta resistência da liga, o Cromo preferivelmente deve ser restrito a não mais que cerca de 1,9%. Caso contrário, o Cromo é restrito a não mais que cerca de 1,5%, e preferivelmente a não mais que cerca de 1,35%.
[013] O Níquel favorece a boa dureza provida pela liga, de acordo com a presente invenção. Portanto, a liga deve conter pelo menos cerca de 3,0% de Níquel e preferivelmente pelo menos cerca de 3,1% de Níquel. Uma configuração preferida da liga (e.g. A Preferido) contém pelo menos cerca de 3,7% de Níquel. Quando a liga é balanceada para prover uma resistência mais alta, ela preferivelmente deve conter pelo menos cerca de 4,0% de Níquel e mais preferivelmente pelo menos cerca de 4,6% de Níquel. As vantagens providas por quantidades superiores de Níquel afetam adversamente o custo da liga, sem trazer uma vantagem significativa. Para limitar o custo crescente da liga, o Níquel é restrito a não mais que cerca de 7%. Assim, para uma configuração de resistência mais alta da liga (e.g. C Preferido) preferivelmente até cerca de 5,0% de Níquel e mais preferivelmente até cerca de 4,9% de Níquel, pode estar presente. Em configurações que provêem uma resistência mais baixa (e.g. A e B Preferidos) a liga deve conter não mais que cerca de 4,5% de Níquel.
[014] O Molibdênio é um formador de carbeto, que favorece a resistência ao revenido provida por esta liga. A presença
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 16/28
7/14 de Molibdênio aumenta a temperatura de revenimento da liga, de modo a se conseguir um endurecimento secundário a cerca de 500sF. O Molibdênio também contribui para resistência e tenacidade à fratura da liga. As vantagens providas pelo Molibdênio são conseguidas quando a liga tem pelo menos cerca de 0,4% de Molibdênio, e preferivelmente pelo menos cerca de 0,5% de Molibdênio. Para resistências mais altas, a liga deve conter pelo menos cerca de 0,7% de Molibdênio. Similarmente ao Níquel, o Molibdênio não provê vantagens adicionais para as propriedades em comparação com um aumento de custo, que justifique a adição de quantidades maiores de Molibdênio. Por esta razão, a liga deve conter até cerca de 1,3% de Molibdênio, preferivelmente até cerca de 1,1% de Molibdênio, e mais preferivelmente, não mais que cerca de 0,9% de Molibdênio nas formas de resistência mais alta da liga (B e C Preferidos). O Tungstênio pode ser substituído por uma parte ou pela totalidade do Molibdênio na liga. Se houver, o Tungstênio é substituído por Molibdênio em uma proporção 2:1. [015] Esta liga preferivelmente deve conter pelo menos cerca de 0,5% de Cobre, que contribui para temperabilidade e dureza ao impacto da liga. Quando se deseja uma resistência mais alta, a liga deve conter pelo menos cerca de 0,7% de Cobre . Uma quantidade excessiva de Cobre pode resultar na precipitação de uma quantidade indesejável de Cobre livre na matriz da liga, o que afeta adversamente a tenacidade à fratura da liga. Portanto, não mais que cerca de 0,9% e preferivelmente não mais que cerca de 0,85% de Cobre deve estar presente na liga. O Cobre pode ser limitado a cerca de 0,6% Max, quando uma resistência muito alta não for necessária.
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 17/28
8/14 [016] O Vanádio contribui para alta resistência e boa temperabilidade provida pela liga. O Vanádio também é um formador de carbetos, e promove a formação de carbetos que ajudam a prover o refinamento de grão, que favorece a resistência ao revenido e endurecimento secundário da liga. Por estas razões, a liga preferivelmente deve conter pelo menos cerca de 0,10% de Vanádio e preferivelmente pelo menos cerca de 0,14% de Vanádio. Uma quantidade excessiva de Vanádio afeta adversamente a resistência da liga em razão da formação de quantidades de carbetos na liga, que esgota o Carbono do material matriz da liga. Portanto, a liga pode conter até cerca de 1,0% de Vanádio, preferivelmente não mais que cerca de 0,35% de Vanádio. Em configurações de alta resistência (B e C Preferidos), o Vanádio é restrito a não mais que cerca de 0,25% e preferivelmente não mais que cerca de 0,22%. O Nióbio pode ser substituído por parte ou pela totalidade de Vanádio na liga, porque similarmente ao Vanádio, o Nióbio combina com o Carbono para formar carbetos M4C3, que favorece a resistência a têmpera e endurecimento da liga. Se houver, o Nióbio é substituído por Vanádio em uma proporção 1,8:1.
[017] A liga pode conter uma pequena quantidade de Cálcio até cerca de 0,005% retida a partir de adições durante a fusão da liga, para ajudar a remover o Enxofre da liga, e, assim, favorecendo a tenacidade a fratura provida pela liga.
[018] Os elementos Silício, Cobre, Vanádio, e eventualmente Nióbio, preferivelmente são balanceados nas faixas nas porcentagens em peso acima descritas, para prover uma combinação inédita de resistência e dureza que caracteriza esta liga. Mais especificamente, a razão (%Si +
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 18/28
9/14 %Cu) : (%V + (5/9) x % Nb) é cerca de 2 a 34. A razão é preferivelmente cerca de 6-12 para níveis de resistência abaixo de cerca de 2000 MPa (290 ksi). Para níveis de resistência de 2000 MPa (290 ksi) e acima, a liga deve ser balanceada, de modo que a razão seja de cerca de 14,5 até cerca de 34. Acredita-se que, quando as quantidades de Silício, Cobre, Vanádio presentes na liga estão balanceadas de acordo com a razão, os limites do grão da liga são reforçados, impedindo a formação de fases de fragilização e elementos fortuitos nos limites do grão.
[019] O saldo da liga é constituído essencialmente de
Ferro e impurezas usuais que são encontradas em grãos comerciais de ligas similares. A este respeito, a liga preferivelmente deve conter não mais que cerca de 0,01%, preferivelmente não mais que cerca de 0,01% de Fósforo, e não mais que cerca de 0,005% de Fósforo, e não mais que cerca de 0,001% de Enxofre, e mais preferivelmente não mais que cerca de 0,0005% de Enxofre. A liga preferivelmente deve conter não mais que cerca de 0,01% de Cobalto. O Titânio pode estar presente em nível residual de até cerca de 0,01% a partir de adições de desoxidação durante fusão, e sendo preferivelmente restrito a não mais que cerca de 0,005%. Até cerca de 0,015% de Alumínio também pode estar presente na liga a partir de adições de desoxidação durante a fusão.
[020] As ligas, de acordo com as composições B e C preferidas, são balanceadas, para prover alta resistência e alta dureza na condição temperada e revenida. A este respeito, a composição B Preferida é balanceada para prover resistência a tração de pelo menos cerca de 2000 MPa (290 ksi) em combinação com boa dureza, como indicado por uma
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 19/28
10/14 tenacidade a fratura KIc de pelo menos cerca de 77 MPaVm (70 ksiVin). Em adição, a composição C Preferida é balanceada para prover uma resistência de pelo menos cerca de 2140 MPa (310 ksi) em combinação com uma tenacidade a fratura KIc de pelo menos cerca de 55 MPaVm (50 ksiVin), para aplicações que requeiram uma resistência mais alta e boa dureza.
[021] Nenhuma técnica especial é necessária para produzir a liga de acordo com a presente invenção. A liga é preferivelmente fundida por indução a vácuo (VIM), e, quando desejado, para aplicações críticas refinadas, usando refusão por arco a vácuo (VAR). A liga também pode ser fundida a arco ao ar (ARC), se desejado. Depois da fusão ARC, a liga pode ser refinada por refusão de eletro-escória (ESR) ou VAR.
[022] A liga da presente invenção é preferivelmente trabalhada a quente a uma temperatura de até cerca de 1149°C (2100°F), preferivelmente cerca de 982°C (1800°F), para formar vários produtos intermediários, tais como toras e barras. A liga é preferivelmente tratada termicamente por austenização a cerca de 863°C (1585°F) a cerca de 946°C (1735°F) por 1-2 horas. A liga então é resfriada ao ar ou em óleo a partir da temperatura de austenização. Quando desejado, a liga pode ser tratada termicamente a vácuo e resfriada em gás. A liga é preferivelmente sub-resfriada a 73°C (-100°F) ou -196°C (-320°F) por cerca de 1-8 horas, e, então, aquecida ao ar. A liga é preferivelmente revenida a cerca de 260°C (500°F) por 2-3 horas e, então, resfriada ao ar. A liga pode ser preferivelmente revenida até 316°C (600°F), quando uma combinação ótima de resistência e dureza não é requerida.
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 20/28
11/14 [023] As ligas da presente invenção são úteis para uma ampla gama de aplicações. Uma resistência à tração muito alta e boa tenacidade à fratura da liga as tornam úteis para componentes de ferramenta de máquinas, e também para componentes estruturais de aeronaves, incluindo o trem de aterrissagem. A liga da presente invenção também é útil para componentes automotivos, incluindo, sem limitação, membros estruturais, eixos motrizes, molas, e virabrequins. Acreditase ainda que a liga também encontre utilidade em placas e folhas de blindagem.
Exemplos de trabalho [024] Dois Lotes (Heat 1 e Heat 2) 181 kg (400 lb) cujas composições (em porcentagem em peso) estão mostradas na Tabela 1 foram preparados para avaliação, como segue. Ambos os lotes foram fundidos por indução a vácuo, e, então, fundidos em lingotes de 192 mm (7,5 pol ) .
Tabela 1
Elem Lote 1 Lote 2
C 0,35 0,41
Mn 1, 17 1,18
Si 2, 00 2,02
P 0,008 0,007
S <0,0005 0,0006
Cr 1, 74 1,74
Ni 3, 24 4,75
Mo 0, 77 0,76
Cu 0,79 0,79
Co <001
Ti 0,006 0,006
Al 0,007 0,008
N 0,0032 0,0036
O 0,0010 <0,0010
V 0, 19 0,19
Fe Saldo Saldo
[025] Os lingotes foram aquecidos a 1260°C (2300°F) por um tempo suficiente para homogeneizar as ligas. Os lingotes, então, foram trabalhados a quente a uma temperatura de 982°C (1800°F) para obter barras de 89 mm x 127 mm (3 1/2 x 5
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 21/28
12/14 polegadas). As barras, então, foram reaquecidas a 982°C (1800sF) e uma porção de cada barra foi adicionalmente trabalhada a quente para obter uma seção transversal de 38 mm x 117 mm (1 1/2 x 4 5/8 polegadas) . O trabalho a quente foi executado em etapas com reaquecimento das formas intermediárias, conforme necessário. Depois do forjamento, permitiu-se que as barras fossem resfriadas ao ar, para a temperatura ambiente. As barras resfriadas, então, foram cortadas em duas partes, na junção entre dois tamanhos de seção. As partes de barra foram revenidas a 677°C (1250°F) por 8 horas, e então resfriadas ao ar.
[026] Amostras para testes de resistência a tração,
Charpy com ranhura V, dureza a fratura, e dureza foram preparadas a partir das partes de barra em ambas as orientações - longitudinal e transversal. As amostras de teste foram aquecidas para teste, como segue. As amostras do Lote 1 foram austenizadas em um forno a vácuo a 918°C (1685°F) por 1,5 hora e então resfriadas em gás. As amostras assim resfriadas foram sub-resfriadas a -73°C (-100°F) por 8 horas, e, então aquecidas ao ar para a temperatura ambiente. Finalmente, as amostras foram revenidas a 260°C (500°F) por 2 horas, e, então, resfriadas ao ar a partir da temperatura de revenimento. A amostras do Lote 2 foram austenizadas em um forno a vácuo a 946°C (1735°F) por 2 horas e, então, resfriadas em gás. As amostras assim resfriadas, então, foram sub-resfriadas a -73°C (-100°F) por 8 horas, e, então, aquecidas ao ar para a temperatura ambiente. Finalmente, as amostras foram revenidas a 260°C (500°F) por 2 horas, e, então, resfriadas ao ar, a partir da temperatura de revenimento.
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 22/28
13/14 [027] Os resultados de teste de para resistência a tração, Charpy ranhura V, tenacidade a fratura, e dureza estão mostrados nas Tabelas 2A e 3B, incluindo resistência ao escoamento com deslocamento de 0,2% (YS) e máxima resistência a tração (UTS) em MPa (ksi), o alongamento em porcentagem (%El) e redução de área em porcentagem (%R A) resistência ao impacto Charpy (CVN) em Joules (lbs-pé), tenacidade a fratura com carga em degrau (SRL de Step Rising Load) KIc em MPaVm (ksiVin), e dureza em Rockwell escala C (HRC). O teste de tenacidade à fratura de carga em degrau foi conduzida de acordo com Procedimento de Teste Padrão ASTM E399, E812, e E1290. A Tabela 2A mostra os resultados para o Lote 1 (Heat 1) e a Tabela 2B mostra os resultados para o Lote 2 (Heat 2).
Tabela 2A
ORIENTAÇÃO AM YS UTS %EL %RA CVN Kic HRC
Longitudinal 1 1626 2049 11, 0 44, 9 31,3 80,9
(235,8) (297,2) (23,1) 73, 6
2 1625 2046 12, 7 50, 7 29, 8 82,3
(235,7) (296,8) (22,0) 74,8
Médio 1625 2048 11, 9 47, 8 30,6 81, 6 55, 1
(235,7) (297,0) (22,6) 74,2
Transversal 1 * * * * 30,2 82,5
(22,3) 75,0
2 1612 2044 11,1 40, 8 29,3 80,6
(233,8) (296.5) (21,6) 73,3
Médio 1612 2044 11,1 40, 8 29, 8 81, 6 55, 2
(233,8) (296, 5) (22,0) 74,2
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 23/28
14/14
Tabela 2B
ORIENT AM YS UTS %EL %RA CVN Kic HRC
Long 1A 1684 2156 10,9 44,1 26, 0 62,5
(244,2) (312,7) (19,2) (56,8)
2A 1686 2155 11, 9 48,8 22,8 61,3 56, 3
(244, 5) (312,6) (16,8) (55,7)
Long 1B 1702 2159 10,7 44,1 22,8 63,3
(246, 9) (313,1) (16,8) (57,5)
2B 1689 2152 11, 6 50,4 24,3 65,2 56, 2
(245,0) (312,1) (17,9) (59,3)
Médio 1690 2155 11,3 46, 9 24 63,0 56, 3
(245, 1) (312,6) (17,7) (57,3)
Transv 1A 1682 2149 10,8 42,2 19,1 60,7
(243, 9) (311,7) (14,1) (55,2)
2A * * * * * * * * 19, 4 63,4 56, 0
(14,3) (57,6)
Transv 1B 1701 2152 10,6 41, 9 20,9 62,0
(246, 7) (312,2) (15,4) (56,4)
2B 1700 2152 10,9 43,4 20,3 62,6 56, 2
(246, 5) (312,2) (15,0) (56,9)
Médio 1694 2152 10,8 42,5 19, 9 62,2 56, 1
(245, 7) (312,1) (14,7) (56,5)
** Amostra de tração rompeu
Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 24/28

Claims (19)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Liga de aço de alta resistência e alta tenacidade, tendo uma boa resistência de revenimento, caracterizada pelo fato de a citada liga compreender em porcentagem em peso, os seguintes elementos:
    C 0,30-0,47 Mn 0,8-1,3 Si 1,5-2,5 Cr 1,5-2,5 Ni 3,0-5,0 Mo+½ W 0,7-0,9 Cu 0,70-0,90 Co 0,01 Max V+(5/9)xNb 0,10-0,25 Ti 0,01 Max Al 0,015 Max
    o saldo sendo Ferro e impurezas usuais, onde o Fósforo é restrito a 0,01% Max e o Enxofre restrito a não mais que 0,001% Max, e onde
    14,5 < (%Si + %Cu)/(%V + (5/9) x %Nb) < 34.
  2. 2. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 0,40% de Carbono ou pelo menos 0,40% de carbono.
  3. 3. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou
    2, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 4,5% de Níquel ou pelo menos 4,0% de Níquel.
  4. 4. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    3, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 1,2% de Manganês ou pelo menos 1,0% de Manganês.
  5. 5. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 25/28
    2/3
    4, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 1,7% de Cromo.
  6. 6. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o Carbono ser restrito a 030-040%, e o Níquel ser restrito a 3,0-4,5%.
  7. 7. Liga, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 3,7% de Níquel.
  8. 8 . Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou
    7, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 2,2% de Silício.
  9. 9. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a
    8, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 0,32% de Carbono.
  10. 10. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 1,2% de Manganês.
  11. 11. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 10, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 0,85% de Cobre.
  12. 12. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 11, caracterizada pelo fato de %V + (5/9) x %Nb ser pelo menos 0,14%, ou %V + (5/9) x %Nb não ser mais que 0,22%.
  13. 13. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o Carbono ser restrito a 0,40% a 0,47%, e o Níquel ser restrito a 4,0%-5,0%.
  14. 14. Liga, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 4,6% de Níquel.
  15. 15. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou
    14, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 2,2% de Silício ou pelo menos 1,9% de Silício.
    Petição 870180144293, de 25/10/2018, pág. 26/28
    3/3
  16. 16. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 15, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 1,0% de Manganês.
  17. 17. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 16, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 1,7% de Cromo, ou não mais que 1,9% de Cromo.
  18. 18. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 17, caracterizada pelo fato de compreender não mais que 0,85% de Cobre.
  19. 19. Artigo de liga temperado e revenido, tendo uma resistência a tração e tenacidade à fratura muito altas, formado a partir da liga reivindicada em qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de apresentar uma resistência a tração de pelo menos 2000 Mpa (290 ksi) e uma tenacidade a fratura KIc de pelo menos 55 MPaJm (50 ksiVin) depois de revenida em uma temperatura de 260°C (500°F).
BR112013019167-8A 2011-01-28 2012-01-30 Liga de aço de alta resistência e alta dureza e artigo de liga temperado e revenido. BR112013019167B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/016,606 US20110165011A1 (en) 2008-07-24 2011-01-28 High strength, high toughness steel alloy
US13/016,606 2011-01-28
PCT/US2012/023088 WO2012103539A1 (en) 2011-01-28 2012-01-30 High strength, high toughness steel alloy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112013019167A2 BR112013019167A2 (pt) 2016-10-04
BR112013019167B1 true BR112013019167B1 (pt) 2019-04-09

Family

ID=45569764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112013019167-8A BR112013019167B1 (pt) 2011-01-28 2012-01-30 Liga de aço de alta resistência e alta dureza e artigo de liga temperado e revenido.

Country Status (15)

Country Link
US (2) US20110165011A1 (pt)
EP (1) EP2668306B1 (pt)
JP (1) JP5933597B2 (pt)
KR (1) KR101696967B1 (pt)
CN (1) CN103502498B (pt)
AR (1) AR084951A1 (pt)
BR (1) BR112013019167B1 (pt)
CA (1) CA2825146C (pt)
ES (1) ES2530503T3 (pt)
IL (1) IL227570A (pt)
MX (1) MX344839B (pt)
PL (1) PL2668306T3 (pt)
RU (1) RU2556173C2 (pt)
TW (1) TWI449799B (pt)
WO (1) WO2012103539A1 (pt)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9499890B1 (en) 2012-04-10 2016-11-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High-strength, high-toughness steel articles for ballistic and cryogenic applications, and method of making thereof
US20130284319A1 (en) 2012-04-27 2013-10-31 Paul M. Novotny High Strength, High Toughness Steel Alloy
CN104498834B (zh) * 2014-12-15 2016-05-18 北京理工大学 一种高韧性超高强度钢的成分及其制备工艺
CN111996452B (zh) * 2020-08-07 2022-07-12 上海大学 高合金无缝钢管穿孔顶头及其制备方法
CN111979487A (zh) * 2020-08-14 2020-11-24 上海佩琛金属材料有限公司 一种高塑韧性低合金超高强度钢及制备方法
CN112593166B (zh) * 2020-12-22 2022-05-03 河南中原特钢装备制造有限公司 超高强度高韧性合金结构钢及其冶炼工艺

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3713905A (en) * 1970-06-16 1973-01-30 Carpenter Technology Corp Deep air-hardened alloy steel article
US4076525A (en) 1976-07-29 1978-02-28 General Dynamics Corporation High strength fracture resistant weldable steels
JPH0765141B2 (ja) * 1985-09-18 1995-07-12 日立金属株式会社 熱間加工用工具鋼
US5087415A (en) 1989-03-27 1992-02-11 Carpenter Technology Corporation High strength, high fracture toughness structural alloy
JPH04143253A (ja) * 1990-10-04 1992-05-18 Kobe Steel Ltd 転動疲労特性に優れた軸受用鋼
JPH05148581A (ja) * 1991-11-28 1993-06-15 Kobe Steel Ltd 高強度ばね用鋼および高強度ばねの製造方法
AU663023B2 (en) 1993-02-26 1995-09-21 Nippon Steel Corporation Process for manufacturing high-strength bainitic steel rails with excellent rolling-contact fatigue resistance
FR2727431B1 (fr) * 1994-11-30 1996-12-27 Creusot Loire Procede d'elaboration d'un acier au titane et acier obtenu
JPH08209289A (ja) * 1995-02-06 1996-08-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐遅れ破壊性に優れた機械構造用鋼
US6187261B1 (en) * 1996-07-09 2001-02-13 Modern Alloy Company L.L.C. Si(Ge)(-) Cu(-)V Universal alloy steel
JPH10102185A (ja) * 1996-10-02 1998-04-21 Nippon Steel Corp 高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法
JP3457498B2 (ja) 1997-04-17 2003-10-20 新日本製鐵株式会社 高強度pc鋼棒およびその製造方法
JPH11152519A (ja) * 1997-11-19 1999-06-08 Mitsubishi Seiko Muroran Tokushuko Kk 塩化物による腐食に耐える懸架用ばねの製造方法
EP0928835A1 (en) * 1998-01-07 1999-07-14 Modern Alloy Company L.L.C Universal alloy steel
WO1999036583A1 (fr) * 1998-01-14 1999-07-22 Nippon Steel Corporation Rail de type bainite presentant une excellente resistance aux dommages de fatigue en surface et une excellente resistance a l'usure
FR2780418B1 (fr) * 1998-06-29 2000-09-08 Aubert & Duval Sa Acier de cementation a temperature de revenu eleve, procede pour son obtention et pieces formees avec cet acier
JP2001262274A (ja) * 2000-03-22 2001-09-26 Kobe Steel Ltd 高強度鋼ベルトおよびその製法
JP2003027181A (ja) * 2001-07-12 2003-01-29 Komatsu Ltd 高靭性耐摩耗用鋼
JP2003105485A (ja) 2001-09-26 2003-04-09 Nippon Steel Corp 耐水素疲労破壊特性に優れた高強度ばね用鋼およびその製造方法
US7537727B2 (en) * 2003-01-24 2009-05-26 Ellwood National Forge Company Eglin steel—a low alloy high strength composition
US7067019B1 (en) * 2003-11-24 2006-06-27 Malltech, L.L.C. Alloy steel and article made therefrom
RU2262539C1 (ru) * 2003-12-26 2005-10-20 Общество с ограниченной отвественностью "Интелмет НТ" Сортовой прокат круглый из легированной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей
US20090277539A1 (en) * 2005-11-21 2009-11-12 Yuuji Kimura Steel for Warm Working, Warm Working Method Using the Steel, and Steel Material and Steel Component Obtainable Therefrom
JP2008138241A (ja) 2006-11-30 2008-06-19 Jfe Steel Kk 耐疲労損傷性及び耐食性に優れたパーライト鋼レールおよびその製造方法
US8137483B2 (en) * 2008-05-20 2012-03-20 Fedchun Vladimir A Method of making a low cost, high strength, high toughness, martensitic steel
EP2313535B8 (en) * 2008-07-24 2021-09-29 CRS Holdings, LLC High strength, high toughness steel alloy
JP7065141B2 (ja) * 2020-03-31 2022-05-11 本田技研工業株式会社 鞍乗り型車両

Also Published As

Publication number Publication date
RU2556173C2 (ru) 2015-07-10
WO2012103539A1 (en) 2012-08-02
MX2013008680A (es) 2013-10-30
US20110165011A1 (en) 2011-07-07
US9518313B2 (en) 2016-12-13
KR101696967B1 (ko) 2017-01-16
MX344839B (es) 2017-01-09
IL227570A0 (en) 2013-09-30
CA2825146A1 (en) 2012-08-02
TW201235483A (en) 2012-09-01
EP2668306A1 (en) 2013-12-04
JP5933597B2 (ja) 2016-06-15
PL2668306T3 (pl) 2015-06-30
EP2668306B1 (en) 2014-12-24
TWI449799B (zh) 2014-08-21
US20130037176A1 (en) 2013-02-14
ES2530503T3 (es) 2015-03-03
AR084951A1 (es) 2013-07-10
BR112013019167A2 (pt) 2016-10-04
CN103502498B (zh) 2016-09-21
IL227570A (en) 2017-01-31
RU2013139664A (ru) 2015-03-10
JP2014509348A (ja) 2014-04-17
KR20130114261A (ko) 2013-10-16
CA2825146C (en) 2017-05-09
CN103502498A (zh) 2014-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9957594B2 (en) High strength, high toughness steel alloy
US10472706B2 (en) High strength, high toughness steel alloy
US5087415A (en) High strength, high fracture toughness structural alloy
US5866066A (en) Age hardenable alloy with a unique combination of very high strength and good toughness
BR112013019167B1 (pt) Liga de aço de alta resistência e alta dureza e artigo de liga temperado e revenido.
JP6117372B2 (ja) 高強度析出硬化型ステンレス鋼
KR20170088439A (ko) 내부식성 조질강 합금
US20070113931A1 (en) Ultra-high strength martensitic alloy

Legal Events

Date Code Title Description
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 30/01/2012, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. (CO) 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 30/01/2012, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS

B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: CRS HOLDINGS, LLC (US)

B25G Requested change of headquarter approved

Owner name: CRS HOLDINGS, LLC (US)