BR112017009295B1 - Liga resistente ao desgaste - Google Patents
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Abstract
liga resistente ao desgaste. a presente invenção refere-se a uma liga produzida por meio de metalurgia de pós e apresentando uma matriz não amorfa, a liga consiste em % em peso: c 0 a 2,5; si 0 a 2,5; mn 0 a 15; cr 0 a 25; mo: 4 a 35; b 0,2 a 2,8 elementos opcionais, equilíbrio de fe e/ou ni fora impurezas, em que a liga compreende 3 a 35% em volume de partículas de fase dura, as partículas de fase dura compreendem pelo menos um de: boretos, nitretos, carbonetos e/ou combinações dos mesmos, pelo menos 90% das partículas de fase dura apresentam um tamanho de menos 5 (mi) e, pelo menos 50% das partículas de fase dura apresentam um tamanho na faixa de 0,3 a 3 (mi).
Description
[001] A invenção refere-se a uma liga à base de Fe e/ou Ni resistente ao desgaste. A liga é ligada com boro para formar partículas de fase dura.
[002] Aços de ferramentas da metalurgia de pó (PM) de liga de nitrogênio e vanádio atingiram um interesse considerável devido à sua combinação única de elevada dureza, elevada resistência ao desgaste e excelente resistência ao atrito. Esses aços apresentam uma ampla extensão de aplicações em que os mecanismos de falha predominante são desgaste ou atrito adesivo. Áreas típicas de aplicação incluem estampagem (blanking) e formação, estampagem de corte fino, extrusão a frio, repuxamento profundo e prensagem de pó. A composição básica de aço é atomizada, submetida à ni- trogenação e, por conseguinte, o pó é preenchido em uma cápsula e submetido à prensagem isostática a quente (PIQ) a fim de produzir um aço isotrópico. Um aço de alto desempenho produzido desse modo é descrito em WO 00/79015 A1.
[003] Embora o aço conhecido apresente um perfil de propriedades muito atrativo há um empenho contínuo para aperfeiçoamentos do material de ferramenta, a fim de melhorar adicionalmente a qualidade da superfície dos produtos produzidos, bem como, prolongar a vida da ferramenta, em particular, sob condições severas de processamento, exigindo uma boa resistência contra desgaste por atrito e desgaste abrasivo ao mesmo tempo. Em muitas aplicações, deseja-se que, o material também deva ser resistente à corrosão.
[004] O objetivo da presente invenção é proporcionar liga produzida da metalurgia de pós (PM) apresentando um perfil de propriedade aperfeiçoada para aplicações de formação avançada.
[005] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar uma liga produzida da metalurgia de pó (PM) apresentando uma composição e microestrutura que levam a aperfeiçoamentos na qualidade da superfície de produtos produzidos pela utilização da liga em ferramentas e moldes.
[006] Os objetivos precedentes, bem como, vantagens adicionais, são alcançados a uma medida significativa, proporcionando uma liga que apresenta uma composição e microestrutura como especificadas nas reivindicações.
[007] A invenção é definida nas reivindicações.
[008] A presente invenção refere-se a uma liga que compreende uma fase dura consistindo, principalmente, de boretos múltiplos contendo Fe e/ou Ni em uma matriz à base de Fe e/ou Ni. Preferencialmente, a matriz é endurecí- vel. O boreto duplo é do tipo M2M'B2, em que M e M' representam metais do boreto múltiplo. Esses elementos de formação de boreto são geralmente selecionados de Cr, Mo, W, Ti, V, Nb, Ta, Hf e Co. No presente caso, M é Mo e M' é Fe e/ou Ni. Entretanto, o boreto pode conter quantidades substanciais de um ou mais dos outros elementos formadores de bore- to. Contudo, no seguinte, o boreto duplo será referido como Mo2FeB2 para as ligas à base de Fe, embora o boreto também possa conter Ni e um ou mais dos elementos formadores de boreto acima mencionados. Similarmente, nas ligas à base de Ni, o boreto duplo será referido como Mo2NiB2. O tamanho das partículas de fase dura pode ser determinado por meio de análise de imagem microscópica. O tamanho assim obtido é o diâmetro correspondente ao diâmetro de um círculo com a mesma área projetada como a partícula, o Diâmetro de Círculo Equivalente (DCE).
[009] A importância dos elementos separados e sua interação entre si, bem como, as limitações dos ingre-dientes químicos da liga reivindicada, são brevemente, explicadas a seguir. Todas as percentagens para a composição química do aço são dadas em % em peso (% em peso) em toda a descrição. Os limites superiores e inferiores dos elementos individuais podem ser livremente combinados dentro dos limites especificados na reivindicação 1.Carbono (0 a 2,5%)
[0010] O carbono não precisa estar presente em ligas à base de Ni. Entretanto, em muitas ligas à base de Fe o carbono precisa estar presente. Baixos teores de carbono tal como < 0,15%, < 0,05%, < 0,03 ou mesmo < 0,01% são usados em diferentes tipos de aços inoxidáveis. O limite inferior pode, portanto, ser ajustado em 0,005%, 0,01%, 0,02% ou 0,03%. O carbono pode ser incluído em uma quantidade de 0,02 a 0,9%, 0,05 a 0,5%, 0,05 a 0,2% ou 0,05 a 0,25%, em particular, para formar NbC precipitado fino em aços inoxidáveis Austeníticos Formadores de Alumina (AFA). Por outro lado, o mínimo de carbono pode em muitos aços de ferramentas ser ajustado em 0,1% ou 0,2%, 0,3% ou 0,35%. O limite superior para carbono é de 2,5%. O carbono é importante para a formação de carbonetos e para o endurecimento em aços para ferramentas. De preferência, o teor de carbono é ajustado de modo a obter 0,4 a 0,6% de C dissolvido na matriz sob a temperatura de austenitização, resultando em uma matriz de alta resistência após extinção. A temperatura de austenitização é preferencialmente de 1080 a 1120°C. Em qualquer caso, a quantidade de carbono deve ser controlada, de tal modo que a quantidade de carbonetos do tipo M23C6, M7C3, M6C, M2C e MC no aço é limitada. O limite superior pode, portanto, ser ajustado em 2,1%, 1,5%, 1,3%, 1,0%, 0,8%, 0,6%, 0,5% ou 0,45%.Cromo (0 a 25%)
[0011] Cromo está presente comumente em ligas à base de Ni e Fe. O limite inferior é 0%. Entretanto, em ligas à base de Fe, cromo está, em muitas aplicações, presente em teores de pelo menos 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 3% ou 3,5% a fim de proporcionar uma capacidade de endurecimento suficiente. Cromo é preferencialmente superior para proporcionar uma boa capacidade de endurecimento em grandes seções transversais durante tratamento térmico. Se o teor de cromo é alto demais, este pode levar à formação de carbonetos indesejáveis, tais como M7C3. Além disso, este pode também aumentar a propensão da austenita retida na microestrutura. Para obter uma boa capacidade de endurecimento é desejável apresentar pelo menos 2% de Cr, preferencialmente, 2,5%, 3%, 3,5% ou 4% dissolvidos na matriz. Para aplicações de aço inoxidável, é preferível que a liga contenha pelo menos 11%, 12% ou 13% de cromo na matriz. O limite inferior pode ser ajustado em 3,1%, 3,2%, 3,4%, 3,6%, 3,8%, 4,0% ou 4,2%. O limite superior pode ser ajustado em 7,0%, 6,5%, 6,0%, 5,4% ou 4,6%. Por outro lado, teores de cromo superiores a 10%, de preferência, superiores a 12% são utilizados para aplicações em aço inoxidável. O limite superior para ligas de aço inoxidável é de 25% e pode ser ajustado em 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14% ou 13%.Molibdênio (4 a 35%)
[0012] Mo é o elemento principal que forma o bo- reto duro. Na presente invenção, utiliza-se uma elevada quantidade de molibdênio para se obter uma precipitação desejada do boreto Mo2FeB2 em uma quantidade de 3 a 35% em volume. O molibdênio deve estar presente em uma quantidade de pelo menos 4%. O limite inferior pode ser de 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18% 19% ou 20%. O limite superior é de 35% para evitar problemas com fragilidade. O limite superior pode ser ajustado em 34%, 33%, 32%, 31%, 30%, 29%, 28%, 27%, 26%, 25%, 24%, 23% ou 22%. Faixas preferidas incluem 8 a 32%, 12 a 30% e 15 a 25%. Sabe-se também que Mo apresenta um efeito muito favorável sobre a capacidade de endurecimento é essencial para alcançar uma boa resposta de endurecimento secundário. Por esta razão, prefere-se que a quantidade de Mo que permanece na matriz após resfriamento rápido de 1100 °C seja de 1,5 a 2,5%. Contudo, muito Mo dissolvido na matriz após endurecimento pode resultar em uma quantidade alta demais de auste- nita retida e uma dureza reduzida. Por essa razão, é desejável equilibrar o teor de Mo com as fases de boreto duro contendo Mo, de tal modo que a matriz não contenha mais de 4% ou 3,5% de Mo dissolvido, de preferência, não mais de 3,2% de Mo. Uma faixa preferida de Mo dissolvido pode ser ajustada em 2,1 a 3,1%. Por essa razão, a proporção de Mo/B pode ser preferencialmente ajustada para a faixa de 7 a 18, mais preferencialmente, de 9 a 12. Outra razão para equili-brar a proporção de Mo/B é evitar um excesso muito grande de molibdênio, o que pode levar à formação da fase hexagonal de M2C, em que M é principalmente Mo e/ou V. A quantidade da fase de M2C pode ser limitada a < 1,5% em volume, preferencialmente, < 1% em volume ou mesmo < 0,5% em volume.Boro (0,2 a 2,8%)
[0013] Boro, que é o principal elemento formador de fase dura, deve ser pelo menos de 0,2% de modo a proporcionar a quantidade mínima de 3% de Mo2FeB2 de fase dura. A quantidade de B é limitada a 2,8% para não tornar a liga frágil. O limite inferior pode ser ajustado em 0,3%, 0,4%,0,5%, 0,6%, 0,7%, 0,8%, 0,9%, 1,0%, 1,1%, 1,2%, 1,3%, 1,4%,1,5%, 1,6%, 1,7%, 1,8%, 1,9% ou 2,0%. O limite superior pode ser ajustado em 2,7%, 2,6%, 2,5%, 2,4%, 2,3% ou 2,2%.Tungstênio (< 22%)
[0014] Tungstênio pode estar presente em uma quantidade de até 22% porque altos teores de W são frequentemente usados em ligas à base de Ni, aços de alta velocidade (AAV) e em aços de ferramentas do tipo T. O efeito de tungstênio é similar àquele de Mo. Entretanto, para atingir o mesmo efeito é necessário adicionar duas vezes mais de W como Mo em uma base de % em peso. O tungstênio é dispendioso e também complica o manuseio de metal de sucata. Em ligas à base de Fe, a quantidade máxima pode, portanto, ser limitada a 3%, 2,5%, 2%, 1,9%, 1,8%, 1,7%, 1,6%, 1,5%, 1%, 0,5% ou 0,3%.Vanádio (< 15%)
[0015] Vanádio forma carbonetos precipitados primários e secundários uniformemente distribuídos do tipo MC. No aço da invenção M é principalmente vanádio, mas Cr e Mo podem estar presentes de certo modo. A adição máxima de V é restrita a 15% e a quantidade máxima preferida é de 5%. Contudo, no presente caso, V é adicionado principalmente para se obter uma composição desejada da matriz de aço antes de endurecimento. A adição pode, portanto, ser limitada a 2,0%, 1,5%, 1,0%, 0,9%, 0,8%, 0,7%, 0,6% ou 0,5%. O limite inferior pode ser ajustado em 0,05%, 0,1%, 0,12%, 0,14%, 0,16%, 0,15% ou 0,2%. Uma faixa preferida é 0,1 a 0,5% de V. Nióbio (< 15%)
[0016] Nióbio é similar a vanádio pelo fato de que este forma MC. Contudo, para atingir o mesmo efeito é necessário adicionar duas vezes mais Nb como V em uma base de % em peso. Nb também resulta em uma forma mais angular do MC. Portanto, a adição máxima de Nb é restrita a 15% e a quantidade máxima preferida é de 5%. O limite superior pode ser ajustado em 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,3%, 0,1% ou 0,05%. Nióbio pode ser incluído para formar NbC precipitado fino em aços inoxidáveis austeníticos formadores de alumina (AFA). O teor preferido é então de 0,1 a 1,5%. Silício (< 2,5%)
[0017] Silício pode ser usado para desoxidação. Si também aumenta a atividade de carbono e é benéfico para a maquinalidade. Para uma boa desoxidação, é preferível ajustar o teor de Si em pelo menos 0,1%. Si está, portanto, preferencialmente presente em uma quantidade de 0,1 a 2,5%. O limite inferior pode ser ajustado em 0,15%, 0,2%, 0,25%, 0,3%, 0,35% ou 0,4%. Contudo, Si é um formador forte de ferrita e deve ser limitado a 2,5%. O limite superior pode ser ajustado em 1,5%, 1%, 0,8%, 0,7% ou 0,6%. Uma faixa preferida é de 0,2 a 0,8%. Si não é desejado em quantidades elevadas em certas ligas tais como alguns tipos de aços inoxidáveis ligados a alumínio. O limite superior pode, portanto, ser também ajustado em 0,6%, 0,5%, 0,4%, 0,3%, 0,2%, 0,1% ou 0,05%. Manganês (0 a 15%)
[0018] Mn é um formador de austenita e aumenta a solubilidade de nitrogênio na liga. Mn pode, portanto, estar presente em quantidades de até 15%. Manganês contribui para melhorar o endurecimento de aço e, juntamente com enxofre, manganês contribui para melhorar a maquinalidade formando sulfetos de manganês. Manganês pode, portanto, estar presente em um teor mínimo de 0,1%, de preferência, pelo menos 0,2%. Em teores de enxofre mais elevados manganês impede a fragilidade vermelha no aço. O limite superior pode ser ajustado em 10%, 5%, 2,5%, 1,5%, 1,2%, 1,0%, 0,8% ou 0,6%. Contudo, faixas preferidas são de 0,2 a 0,8% e 0,2 a 0,6% em ligas à base de Fe.Níquel
[0019] Níquel pode ser usado como equilíbrio para tornar produtos à base de Ni apresentando Mo2NiB2 como a fase dura dominante. Entretanto, nas ligas à base de Fe, Ni é opcional e pode estar preferencialmente presente em uma quantidade não superior a 25%, 20% ou 15%. Este fornece ao aço uma boa capacidade de endurecimento e dureza. Níquel pode ser usado para formar uma fase intermetálica juntamente com Al e, portanto, é utilizado para o reforço de precipitação em aços maraging. Além disso, Ni é indispensável em ligas de AFA e está, portanto, frequentemente, presente em quantidades na faixa de 10 a 30%. Devido à despesa, o teor de níquel em muitos aços é limitado. Consequentemente, o limite superior pode ser ajustado em 5%, 2%, 1,0% ou 0,3% nas ligas à base de Fe.Ferro
[0020] Ferro pode ser usado como equilíbrio para tornar produtos à base de Fe que apresentam Mo2FeB2 como a fase dura dominante. Entretanto, nas ligas à base de Ni, Fe é opcional e pode estar presente em uma quantidade não superior a 15%. O limite superior pode ser de 8%, 7%, 6%, 5%, 4% ou 3%.Cobre (< 5,0%)
[0021] Cu é um elemento opcional, o qual pode contribuir para aumentar a dureza e a resistência à corrosão do aço. O limite superior pode ser 4%, 3%, 2%, 1%, 0,9%, 0,7%, 0,5%, 0,3% ou 0,1%. Contudo, não é possível extrair cobre do aço, uma vez que tenha sido adicionado. Isso torna drasticamente o manuseio de sucata mais difícil. Por esta razão, cobre normalmente não é deliberadamente adicionado.Cobalto (< 20%)
[0022] Co é um elemento opcional, o qual pode estar presente em uma quantidade não superior a 20%. Co dissolve-se em ferro (ferrita e austenita) e reforça-o, embora ao mesmo tempo transmitindo resistência à alta temperatura. Co aumenta a temperatura Ms. Co pode substituir Fe principalmente no boreto de Mo2FeB2. O cobalto é frequentemente utilizado em aços sob alta velocidade. Contudo, Co é dispendioso. O limite superior pode, portanto, ser ajustado em 8%, 7%, 6%, 5%, 4% ou 3%. Um teor máximo preferido é de 2%. Entretanto, o manuseio de sucata será mais difícil. Por essa razão, Co não precisa ser deliberadamente adicionado.Ti, Ta, Zr, Hf, Y e REM
[0023] Esses elementos podem formar boretos, ni- tretos óxidos e/ou carbonetos e podem estar presentes na liga nas faixas reivindicadas para uma ou mais finalidades tais como alterar a composição das fases duras, melhorar a resistência à oxidação. REM significa Metais de Terra Rara (Rare Earth Metals) e inclui os elementos que apresentam o número atômico 21 ou 57 a 71. Entretanto, para muitas aplicações nenhum desses elementos são deliberadamente adicionados. Fósforo
[0024] P é um elemento de impureza e um element de reforço de solução sólida. Entretanto, P tende a segregar os limites de grão, reduz a coesão e, desse modo, a tenacidade. P é, portanto, normalmente limitado a < 0,05%.Enxofre (< 0,5%)
[0025] S contribui para melhorar a maquinalidade do aço. Sob teores de enxofre mais elevados existe um risco de fragilidade vermelha. Além disso, um alto teor de enxofre pode ter um efeito negativo sobre as propriedades de fadiga do aço. O aço deve conter, portanto, ^ 0,5%, de preferência < 0,03%. Nitrogênio (< 0,5%)
[0026] Nitrogênio é um componente opcional. N pode estar presente em solução sólida, mas também pode ser encontrado nas partículas de fase dura juntamente com B e C. O limite superior pode ser 0,4%, 0,3%, 0,2%, 0,15%, 0,1%, 0,05% e 0,03%. Alumínio (< 7%)
[0027] Alumínio é um componente opcional. Al pode ser adicionado para desoxidar a liga, para formar com-postos intermetálicos ou para proporcionar resistência à oxidação. Em particular, o alumínio pode ser utilizado em ligas ferríticas do tipo FeCrAl ou FeCrAlY, bem como em aços inoxidáveis austeníticos formadores de alumina (AFA). No último tipo de ligas, o teor mínimo pode ser ajustado em 0,8%, 1,0%, 1,2%, 1,4%, 1,6% ou 2%. O limite inferior para desoxidação pode ser ajustado em 0,005%, 0,01% ou 0,03%. Se Al é utilizado para formar uma camada superficial protetora de alumina, então o limite inferior pode ser ajustado em 1%, 1,5%, 2%, 2,5% ou 3%. O limite superior é 7% mas pode ser ajustado em 6%, 5%, 4,5%, 4% ou 3,5%.
[0028] O aço pode ser utilizado na forma de pó para a fabricação de aditivos (AM), em particular, pela utilização de unidades comerciais para fusão a laser ou fusão por feixe de elétrons. Esse pode desse modo ser utilizado para proporcionar um revestimento resistente ao desgaste em um substrato. O pó pode também ser utilizado para pulverização por chama ou similares.
[0029] A liga produzida por meio de metalurgia de pó, de preferência, por atomização de gás, e apresenta uma matriz não amorfa, a liga consiste em % em peso (% em peso): C 0 a 2,5 Si 0 a 2,5 Mn 0 a 15 Mo 4 a 35 B 0, 2 a 2,8 Cr 0 a 25 V ≤ 15 Nb ≤ 15 Ti ≤ 5 Ta ≤ 5 Zr ≤ 5 Hf ≤ 5 Y ≤ 3 Co ≤ 20 Cu ≤ 5 W ≤ 22 S ≤ 0,5 N ≤ 0,5 Al ≤ 7 REM ≤ 0,5 equilíbrio de Fe e/ou Ni fora impurezas, a liga compreende 3 a 35% em volume de partículas de fase dura de pelo menos um de boretos, nitretos, carbonetos e/ou combinações dos mesmos, preferencialmente, pelo menos 60% das partículas de fase dura consistem em Mo2FeB2 ou Mo2NiB2. Pelo menos 90% das partículas de fase dura apresentam um tamanho inferior a 5 μm e pelo menos 50% das partículas de fase dura apresentam um tamanho na faixa de 0,3 a 3 μm. É preferível que a razão de Mo/B seja ajustada para a faixa de 7 a 18 e que a matriz da liga não contenha mais de 4% de Mo. A composição de aço e tratamento térmico pode ser sele- cionada para fornecer ao aço uma matriz ferrítica, marten- sítica, austenítica ou uma matriz duplex austeníti- ca/ferrítica. A quantidade de austenita retida em uma matriz martensítica pode ser restrita a 15% em volume, 10% em volume, 5% em volume ou 2% em volume.
[0030] 10 kg de uma liga apresentando a composição (% em peso) fornecida abaixo foram fundidos em um forno de laboratório e submetidos à atomização de gás de Ar. C 0,3 Si 0,3 Mn 0,3 Mo 19 B 2,1 Fe equilíbrio.
[0031] O pó foi peneirado para <500 μm, preenchido em cápsulas de aço apresentando um diâmetro de 63 mm e uma altura de 150 mm. HIPing foi realizada sob uma temperatura de 1150°C, o tempo de retenção foi de 2 horas e a pressão de 110 MPa. A velocidade de arrefecimento foi <1°C/s. O material assim obtido foi forjado a 1130°C para a dimensão de 20 x 30 mm. O recozimento suave foi realizado a 900°C com uma taxa de arrefecimento de 10°C/hora a 750°C e, por conseguinte, arrefecendo livremente ao ar. Endurecimento foi realizado por meio de austenitização a 1100°C durante 30 minutos, seguido por resfriamento rápido em água seguido por têmpera. O resultado do teste de dureza após têmpera é fornecido na Tabela 1.
[0032] Verificou-se que a quantidade da fase dura foi de 24% em volume, e os boretos foram verificados apresentar um tamanho pequeno. A fração da área de boretos em diferentes classes de tamanho é fornecida na Tabela 2 abaixo.Tabela 1. Dureza como uma função da temperatura de têmpera após dureza de 1100oC. Tabela 2. Distribuição de tamanho dos boretos.
[0033] A microestrutura é mostrada na Fig. 1. A fração da área elevada e a distribuição uniforme dos bore- tos de Mo2FeB2 resultam em um material apresentando propriedades antirrevestimento excelentes, de modo que seria possível dispensar com tratamentos de superfície tais como PVD, CVD e TD.
[0034] Produziu-se uma liga apresentando a com posição fornecida abaixo conforme descrita no Exemplo 1. C 0,32 Si 0,44 Mn 0,3 Mo 19 B 2 Cr 11 V 0,26 Fe equilíbrio.
[0035] Verificou-se que a quantidade de Mo2FeB2 de fase dura foi de 25,1% em volume e os boretos foram verificados ser finos e uniformemente distribuídos na matriz. A composição da matriz após endurecimento foi calculada com o software Termo-Calc utilizando a base de dados de aço. Verificou-se que a matriz continha 12,3% de Cr e 2,8% de Mo, o que indica uma boa resistência à corrosão.
[0036] Uma liga apresentando a composição fornecida abaixo foi produzida conforme descrita no Exemplo 1, porém utilizou-se gás de nitrogênio para a atomização. C 0,083 Si 0,45 Mn 0,64 Mo 11,1 B 1,0 Cr 11,3 Nb 0,7 Ni 15,2 Al 2,0 Fe equilíbrio.
[0037] Verificou-se que a quantidade de Mo2FeB2 de fase dura foi de 12,6% em volume e os boretos foram verificados ser finos e uniformemente distribuídos na matriz. Além disso, para essa finalidade, verificou-se que a quan- tidade de MC foi de 0,6%, em que M é principalmente Nb. Verificou-se que a composição de matriz calculada continha 0,02% de C, 12,0% de Cr, 3% de Mo, 17,4% de Ni, 2,3% de Al e 0,2% de Nb. A liga deste exemplo pode, assim, ser classificada como um aço inoxidável austenítico formador de alumina (AFA) reforçado com boreto.
[0038] Produziu-se um aço inoxidável de endurecimento por precipitação reforçada com boreto por meio de atomização com gás. A liga de aço apresentava a seguinte composição (% em peso): C 0,03 Si 0,3 Mn 0,3 Mo 11,0 B 1,1 Cr 11,4 Ni 7,5 Al 1,4 Fe equilíbrio.
[0039] Verificou-se que a quantidade de Mo2FeB2 de fase dura foi de 13,9% em volume e os boretos foram verificados ser finos e uniformemente distribuídos na matriz. Verificou-se que a composição da matriz calculada continha 0,035% de C, 12,05% de Cr, 2,2% de Mo, 8,6% de Ni e 1,6% de Al. Esse aço é um aço maraging que pode ser endurecido a uma dureza de matriz desejada na faixa de 40 a 52 HRC por meio de envelhecimento sob temperaturas de 525°C a 600°C. Verificou-se como resultado da matriz altamente ligada que o aço apresenta uma resistência à corrosão excepcional e, desse modo, ser material de molde muito adequado para moldagem plástica de plástico e borracha que contém adições corrosivas.
[0040] A liga da presente invenção é útil para uma ampla faixa de aplicações. Em particular, o aço é útil em aplicações que exigem resistência ao atrito muito eleva-da.
Claims (14)
1. Liga produzida por meio de metalurgia do pó e apresentando uma matriz de material cristalino, caracterizada pelo fato que consiste em (% em peso): C 0 a 0,45 Si 0 a 2,5 Mn 0 a 15 Mo 4 a 35 B 0,2 a 2,8 Mo/B 7 a 18 Cr 3,5 a 25 Ni ≤ 30 V ≤ 1,5 Nb ≤ 15 Ti ≤ 5 Ta ≤ 5 Zr ≤ 5 Hf ≤ 5 Y ≤ 3 Co ≤ 20 Cu ≤ 5 W ≤ 1 S ≤ 0,5 N ≤ 0,5 Al ≤ 7 REM ≤ 0,5 equilíbrio sendo Fe fora impurezas, em que a liga compreende de 3 a 35% em volume de partículas de fase dura; em que as partículas de fase dura compreendem pelo menos um dentre boretos, nitretos, carbonetos e/ou combinações destes; em que pelo menos 90% das partículas de fase dura apresentam um tamanho inferior a 5 μm; e em pelo menos 50% das partículas de fase dura apresentam um tamanho na faixa de 0,3 a 3 μm.
2. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que preenche pelo menos uma das seguintes condições: a liga compreende de 5 a 30% em volume das partículas de fase dura; pelo menos 90% das partículas de fase dura apresentam um tamanho < 3 μm; pelo menos 80% das partículas de fase dura apresentam um tamanho na faixa de 0,3 a 3 μm; pelo menos 60% das partículas de fase dura consistem em Mo2FeB2; a liga apresenta uma densidade > 98% da densidade teórica (DT); a matriz da liga não contém mais de 4% de Mo; e a liga não contém mais de 5% de austenita retida.
3. Liga, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que é equilibrada com Fe e que preenche pelo menos uma das seguintes condições: C 0,02 a 0,45 Si 0,1 a 1,5 Mn 0,1 a 1,5 Mo 8 a 30 Ni < 25 B 0,5 a 2,5 Cr 3 a 20 V < 1,0 Nb 0,05 a 1,5 Ti 0,05 a 1,5 Ta 0,05 a 1 Zr 0,05 a 1 Hf 0,05 a 1 Y 0,05 a 1 Co < 8 Cu < 0, 5 W < 0, 5 S < 0, 03 N < 0, 1 Al 0,01 a 4,5 em que pelo menos 80% das partículas de fase dura consistem em Mo2FeB2 e/ou a matriz da liga não contém mais de 3,8% de Mo.
4. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o teor de Ni é < 5, e que preenche pelo menos uma das seguintes condições: C 0,3 a 0,45 Si 0,2 a 0,8 Mn 0,2 a 0,8 Mo 12 a 25 B 1,8 a 2,2 Cr 3,0 a 16 V 0,1 a 1,0 Al 1,5 a 3,5 Nb 0,3 a 1,5 Al 2 a 5 Co < 2 ; em que pelo menos 90% das partículas de fase dura consistem em Mo2FeB2, em que a matriz da liga não contém mais de 3,5% de Mo; e em que a liga não contém mais de 2% de austenita retida.
5. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que é equilibrada com Fe, e que preenche pelo menos uma das seguintes condições: C 0,02 a 0,15 Si 0,2 a 0,6 Mn 0,2 a 0,6 Mo 4 a 15 B 0,2 a 2,0 Cr 10 a 25 V < 0,7 Nb 0,5 a 1,5 Ni 5 a 25 Al 1 a 4.
6. Liga, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que apresenta uma matriz austenítica e pelo menos 60% das partículas não metálicas da fase dura cons istem em Mo2FeB2, em que a superfície da liga compreende uma camada de Al2O3.
7. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que preenche pelo menos uma das seguintes condições: C 0,35 a 0,45 Si 0,2 a 0,6 Mn 0,2 a 0,6 Cr 10,0 a 15,0 V 0,1 a 0,5 N 0,01 a 0,07.
8. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que preenche pelo menos uma das seguintes condições: V 0,2 a 0,4 P < 0,05 S < 0,003 O < 0,005.
9. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a matriz metálica é endurecida e preenche as seguintes condições: C 0,4 a 0,45 Si 0,3 a 0,5 Mn 0,3 a 0,5 Mo 15 a 25 Cr 4,0 a 5,0 V 0,3 a 0,4.
10. Liga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a matriz metálica é endurecida e preenche as compreende de 15 a 25% em volume das partículas de fase dura, e em que o tamanho das partículas de fase dura é < 4 μm.
11. Processo de obtenção de uma liga, conforme definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a liga está na forma de um pó de pré-liga obtido por meio de atomização de um material fundido compreendendo: C 0 a 0, 45 Si 0,1 a 2,5 Mn Mo 0,1 a 4 a 35 2,5 B 0,2 a 3.
12. Processo de obtenção de uma liga, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a liga foi submetida à atomização e prensagem isostática a quente, resultando em uma liga isotrópica.
13. Uso de uma liga, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que é para produção de objetos sólidos pelo uso de qualquer um dentre: prensagem isostática a quente, extrusão de pós e produção de aditivos.
14. Uso de uma liga, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que é como uma ferramenta para perfuração, conformação, estampagem (blanking), estampagem de corte fino, extrusão, repuxamento profundo, prensagem de pós, ou em uma peça ou molde usado para fundição sob pressão ou moldagem de plástico.
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