BR112017023361B1

BR112017023361B1 - Aço inoxidável martensítico, método para produzir um produto semiacabado produzido a partir de aço inoxidável martensítico e ferramenta de corte

Info

Publication number: BR112017023361B1
Application number: BR112017023361-4A
Authority: BR
Inventors: Francis Chassagne; Françoise Haegeli
Original assignee: Aperam
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2021-07-13
Also published as: RU2017137708A; ES2796354T3; RU2017137708A3; JP2018521215A; CN107567507A; UA120119C2; EP3289109B1; BR112017023361A2; JP6767389B2; WO2016146857A1; KR20170141250A; WO2016174500A1; MX2017013834A; EP3289109A1; CA2984514A1; US20180127858A1

Abstract

aço inoxidável martensítico, método para produzirum produto semiacabado produzido a partir de aço inoxidávelmartensíticoe ferramenta de corte. a invenção se refere a um aço inoxidável martensítico caracterizado por sua composição consistir em, em porcentagem em peso: 0,10% = c = 0,45%; traços = mn = 1,0%; traços = si = 1,0%; traços = s = 0,01%; traços = p = 0,04%; 15,0% = cr = 18%; traços = ni = 0,50%; traços = mo = 0,50%; traços = cu = 0,50%; traços = v = 0,50%; traços = nb = 0,03%; traços = ti = 0,03%; traços = zr = 0,03%; traços = al = 0,010%; traços = o = 0,0080%; traços = pb = 0,02%; traços = bi = 0,02%; traços = sn = 0,02%; 0,10% = n = 0,20%; c + n = 0,25%; cr + 16 n ? 5 c = 16,0%; preferencialmente, 17 cr + 500 c + 500 n = 570%; sendo que o restante é constituído por ferro e impurezas resultantes da produção. a invenção também se refere a um método para a produção de um produto semiacabado do aço inoxidável martensítico mencionado anteriormente e uma ferramenta de corte produzida a partir do dito produto semiacabado.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um aço inoxidável martensítico. Esse aço destina-se principalmente a fabricar ferramentas de corte, em particular, peças de cutelaria, tais como bisturis, lâminas de tesoura ou lâminas de faca ou processadores de alimentos para uso doméstico.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os aços destinados a cutelaria devem ter alta resistência à corrosão, capacidade de ser polido e dureza.

[003] Os aços inoxidáveis martensíticos atualmente usados para produzir as lâminas de ferramentas de corte, tais como aços do tipo EN 1.4021, EN 1.4028 e EN 1.4034, têm níveis de teor de Cr menor ou igual a 14 ou 14,5 % em peso e níveis variáveis de teor de C, isto é, 0,16% a 0,25% para EN 1.4021, 0,26-0,35% para EN 1.4028 e 2,43-0,50% para EN 1.4034. O nível de dureza do aço depende principalmente desse nível de teor de C.

[004] Quando uma resistência à corrosão ainda melhor é buscada, o grau EN 1.4419 com 0,36 a 0,42% de C, 13,0 a 14,5% de Cr e 0,60 a 1,00% de Mo pode ser usado.

[005] Durante a fabricação, esses aços são tipicamente fundidos em um conversor AOD ou VOD e, então, despejados continuamente na forma de placas, lingotes de seção transversal retangular ou lingotes de seção transversal quadrada, então, laminados a quente de modo a obter uma bobina, uma barra laminada ou um fio-máquina. Em seguida são submetidos ao recozimento para obter uma estrutura ferrítica que contém carbonetos, que é suficientemente macia para que seja possível realizar laminação a frio para os produtos planos ou para facilitar a serragem antes de forjar o produto semiacabado laminado a quente para produtos longos.

[006] O produto passa é submetido, em seguida, a um recozimento de recristalização. Nesse estado amaciado dos carbonetos que contêm ferrita recristalizada, o produto é cortado para dar a sua forma final, por exemplo, a de uma lâmina de faca, antes de ser submetido a um tratamento térmico que compreende a austenitização a alta temperatura, tipicamente entre 950 °C e 1.150 °C, seguido do resfriamento brusco à temperatura ambiente, o que leva a uma estrutura principalmente martensítica.

[007] Nesse estado martensítico, o produto tem uma alta dureza, que é maior quando o teor de carbono é alto, mas também é muito frágil. Um tratamento de recozimento, tipicamente entre 100 °C e 300 °C é, então, feito para reduzir a fragilidade sem baixar muito a dureza. A lâmina é submetida a várias operações, incluindo afiação e polimento para dar a sua qualidade de corte e aparência estética.

[008] Nenhum dos quatro graus citados permite simultaneamente boa resistência à corrosão, boa condição de superfície e alta dureza por um custo razoável.

[009] O grau EN 1.4419 tem boa resistência à corrosão e uma alta dureza, mas é proibitivo quanto ao custo devido à adição de uma grande quantidade de Mo.

[010] O grau EN 1.4034 tem uma alta dureza, mas também tem uma aparência de superfície medíocre após o polimento, devido à presença de um grande número de carbonetos não dissolvidos durante a austenitização, devido ao alto nível do teor de C desse grau. A resistência à corrosão é insuficiente, uma vez que o nível do teor de Cr não é suficientemente elevado na matriz, particularmente porque parte do Cr está preso nos carbonetos não dissolvidos. Ademais, a borda de corte da lâmina é frequentemente submetida à corrosão por fissura, proveniente da clivagem de grandes carbonetos primários que aparecem no final da solidificação durante a moldagem contínua.

[011] Os graus EN 1.4021 e 1.4028, que contêm menos C, têm durezas mais baixas, mas sem resistência à corrosão suficiente devido aos níveis de teor excessivamente baixos de Cr.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[012] A presente invenção tem como objetivo solucionar os problemas acima mencionados. Em particular, procura propor um aço inoxidável martensítico para uma ferramenta de corte que seja o mais rentável possível, o qual, no entanto, possua boa resistência à corrosão, boa capacidade de polimento e alta dureza.

[013] Para esse fim, a invenção se refere a um aço inoxidável martensítico, caracterizado por sua composição consistir em, em porcentagens em peso:- 0,10% < C < 0,45%; preferencialmente, 0,20% < C < 0,38%; melhor 0,20% < C < 0,35%; mais adequado, 0,30% < C < 0,35%;- traços < Mn < 1,0%; preferencialmente, traços < Mn < 0,6%;- traços < Si < 1,0%;- traços < S < 0,01%; preferencialmente, traços < S < 0,005%;- traços < P < 0,04%;- 15,0% < Cr < 18,0%; preferencialmente, 15,0% < Cr < 17,0%; melhor 15,2% < Cr < 17,0%; mais adequado, 15,5% < Cr < 16,0%;- traços < Ni < 0,50%;- traços < Mo < 0,50%; preferencialmente, traços < Mo < 0,01%; traços melhores < Mo < 0,05%;- traços < Cu < 0,50%; preferencialmente, traços < Cu < 0,3%;- traços < V < 0,50%; preferencialmente, traços < V < 0,2%;- traços < Nb < 0,03%;- traços < Ti < 0,03%;- traços < Zr < 0,03%;- traços < Al < 0,010%;- traços < O < 0,0080%; - traços < Pb < 0,02%;- traços < Bi < 0,02%;- traços < Sn < 0,02%;- 0,10% < N < 0,20%; preferencialmente, 0,15% < N < 0,20%;- C + N > 0,25%; preferencialmente, C + N > 0,30%; melhor C + N > 0,45%;- Cr + 16 N - 5 C > 16,0%;- preferencialmente, 17 Cr + 500 C + 500 N < 570%;sendo que o restante é constituído por impurezas de ferro e resultantes da fusão.

[014] Sua microestrutura preferencialmente inclui pelo menos 75% de martensita. A invenção também se refere a um método para produzir um produto semiacabado produzido a partir de aço inoxidável martensítico caracterizado por:- um produto semiacabado ser fundido e moldado a partir de um aço com a composição anterior;- o dito produto semiacabado ser aquecido até uma temperatura maior do que ou igual a 1.000 °C;- ser laminado a quente para obter uma folha, barra ou fio-máquina;- a dita folha, barra ou fio-máquina ser recozida a uma temperatura que está compreendida entre 700 e 900 °C; e- uma operação de moldagem ser conduzida na dita folha, barra ou fio-máquina.

[015] O dito produto semiacabado pode ser uma folha e a dita operação de moldagem pode ser uma laminação a frio.

[016] O dito produto semiacabado pode ser uma barra ou um fio- máquina e a dita operação de moldagem pode ser um forjamento.

[017] O dito produto semiacabado moldado, caso seu nível de teor de Cr esteja compreendido entre 15 e 17%, pode, em seguida, ser austenitizado entre 950 e 1.150 °C, então, resfriado a uma velocidade de pelo menos 15 °C/s até uma temperatura menor ou igual a 20 °C, então, é submetido ao recozimento a uma temperatura que está compreendida entre 100 e 300 °C.

[018] O dito produto semiacabado moldado pode, em seguida, ser austenitizado entre 950 e 1.150 °C, então, resfriado a uma velocidade de pelo menos 15 °C/s até uma temperatura menor ou igual a 20 °C, então, é submetido a um tratamento criogênico a uma temperatura de -220 a -50 °C, então, um recozimento a uma temperatura que está compreendida entre 100 e 300 °C.

[019] A invenção também se refere a uma ferramenta de corte caracterizada por ser produzida a partir de um produto semiacabado preparado de acordo com o método anterior.

[020] A ferramenta de corte pode ser um item de cutelaria, como uma lâmina de faca, uma lâmina de processador de alimentos, um bisturi ou uma lâmina de tesoura.

[021] Conforme será entendido, a invenção consiste em usar, para produzir a ferramenta de corte, um aço inoxidável martensítico com uma composição específica, sem elementos dispendiosos com altos níveis de teor, mas contendo quantidades relativamente grandes de nitrogênio situadas em uma faixa bem definida. O equilíbrio particular dos níveis do teor de Cr, C e N também é necessário.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[022] Outras funções e vantagens da invenção aparecerão mediante a leitura da descrição abaixo, fornecida como exemplo e feita em referência à Figura anexa 1, que mostra a evolução da dureza Vickers do aço sob uma carga de 1 kg, com base no nível de martensita após austenitização, resfriamento brusco e recozimento de um aço de acordo com a invenção.

[023] Em relação à composição química do aço de acordo com a invenção, o seguinte suporte é submetido. Deve ficar claro que os intervalos do nível de teor dos vários elementos considerados preferenciais são independentes uns dos outros e que qualquer combinação dos intervalos definidos na descrição que se segue pode ser considerada no contexto da invenção, desde que a níveis de teor individuais de C, N e Cr que permitem, ao mesmo tempo, respeitar as relações que devem existir entre elas de acordo com a invenção.

[024] C aumenta a dureza no estado martensítico após austenitização, resfriamento brusco e recozimento. No entanto, também favorece a precipitação de carbonetos primários M7C3 durante a solidificação, que podem ser separados durante o polimento ou afiação da lâmina, o que deteriora a aparência da superfície do produto. Os locais onde foram encontrados antes do polimento também podem se tornar o assento da corrosão por fissura. Um nível de teor de C excessivo também leva, dependendo da temperatura de austenitização, a um nível de teor de C excessivamente alto na matriz austenítica que não permite mais obter uma fração de martensita suficiente após o recozimento ou à persistência de carbonetos M23C6 não dissolvidos que esgotam o Cr na matriz austenítica. Eles reduzem, assim, a resistência à corrosão e são prejudiciais para polibilidade.

[025] O nível de teor de C deve, portanto, ser de pelo menos 0,10% para obter uma dureza suficiente e não mais de 0,45% para obter boa resistência à corrosão e uma aparência superficial satisfatória após o polimento. Dependendo do método de moldagem e solidificação utilizado, pode, no entanto, ser útil limitar o nível máximo do teor de C um pouco mais, no caso em que este método arrisque não garantir uma homogeneidade suficiente do aço durante a solidificação para evitar a precipitação de carbetos primários M7C3. Nesse caso, é aconselhável limitar o nível do teor de C para 0,38%, preferencialmente, 0,20% < C < 0,38%; melhor 0,20% < C < 0,35%; mais adequado, 0,30% < C < 0,35%.

[026] A faixa mais adequada, em particular, permite evitar uma alta dureza, ao mesmo tempo que limita a formação de carboneto dentro de proporções aceitáveis, a possível perda de dureza devido à diminuição do nível do teor máximo de C em relação à faixa mais geral pode ser compensada por uma presença suficiente de nitrogênio para esse fim, como será observado mais tarde.

[027] Ademais, o nível do teor de C deve satisfazer as fórmulas que o ligam ao nível de conteúdo N e aos níveis de conteúdo N e Cr, como será explicado mais adiante.

[028] Mn é um dito elemento gamagêneo, uma vez que estabiliza a estrutura austenítica. Um nível excessivo de teor de Mn leva a um nível de martensita insuficiente após a austenitização e o tratamento de resfriamento brusco, o que leva à diminuição da dureza. Por este motivo, o nível de conteúdo Mn deve ser compreendido entre os traços resultantes da fusão e 1,0%. De preferência, o seu nível de teor é limitado a 0,6% para ajudar a obter uma temperatura adequadamente baixa de Ms.

[029] Si é um elemento útil durante o processo de fabricação de aço. É altamente redutor e, portanto, permite reduzir os óxidos de Cr na fase de redução do aço que segue a fase de descarbonização no conversor AOD ou VOD. No entanto, o nível do teor de Si no aço final deve ser compreendido entre traços e 1,0%, uma vez que esse elemento tem um efeito de endurecimento a quente que limita as possibilidades de deformação a quente durante a laminação a quente ou durante a forja. De preferência, o seu nível de teor é limitado a 0,6% para ajudar a obter uma temperatura adequadamente baixa de Ms.

[030] S e P são impurezas que diminuem a ductilidade a quente. P segrega facilmente nos limites de grãos e facilita a sua clivagem. Ademais, S reduz a resistência à corrosão causada por furação, ao formar compostos com o Mn que serve como sítio de iniciação para esse tipo de corrosão. Para esse fim, os níveis de conteúdo S e P devem, respectivamente, estar compreendidos entre traços e, respectivamente, 0,01% em peso e 0,04% em peso. De preferência, o nível do teor de S não excede 0,005% para ainda melhor garantir uma resistência à corrosão suficiente.

[031] Cr é um elemento essencial para a resistência à corrosão. No entanto, o seu nível de teor deve ser limitado, uma vez que um alto nível de teor apresenta o risco de baixar a temperatura Mf (a temperatura no final da transformação martensítica) para abaixo da temperatura ambiente. Isso levaria, depois de austenitizar e resfriar bruscamente a temperatura ambiente, a uma transformação martensítica excessivamente incompleta e uma dureza insuficiente. Por essas várias razões, o nível do teor de Cr deve estar compreendido entre 15,0% em peso e 18,0% em peso. No entanto, é aconselhável limitar o nível do teor de Cr para 15,0 a 17,0%, melhor 15,2 a 17,0%, ainda melhor, 15,5 a 16,0%, sobretudo quando um tratamento criogênico do aço não é realizado, de modo a não ter uma temperatura excessivamente alta no início da transformação martensítica e, portanto, não deixar muita austenita residual, o que limitaria a dureza, portanto, a resistência à tração Rm, o que não é desejável em um aço martensítico. Se necessário, a diminuição da resistência à corrosão causada pela diminuição do nível máximo do teor de Cr pode ser compensada por um alto nível de N, dentro dos limites estipulados em outros lugares.

[032] No entanto, a solubilidade de N no metal líquido diminui quando o nível do teor de Cr diminui, de modo que não seja mais possível menor que 15% de Cr para reter, no metal líquido, suficiente N dissolvido à temperatura de solidificação do aço, o que conduz para a formação de bolhas de N2 durante a solidificação e, já não permite N compensar a diminuição de Cr em relação à resistência à corrosão. Este limite inferior de Cr para a solubilidade de N também aumenta quando a pressão ferrostática na solidificação diminui. Pode ser preferencial aumentar o nível do teor mínimo de Cr de 15,0% para 15,2% ou 15,5% dependendo do tipo de método de moldagem e das condições de fundição usadas para proteger contra qualquer risco de formação de bolhas de N2.

[033] O nível do teor Cr também deve satisfazer uma fórmula que o vincula aos níveis do teor N e C, como será explicado abaixo.

[034] Os elementos Ni, Cu, Mo e V são dispendiosos e também diminuem a temperatura Mf. O nível do teor de cada um desses elementos deve, portanto, ser limitado, entre traços e 0,50% em peso, de preferência, não superior a 0,10% para Mo. Portanto, não é necessário adicionar qualquer um depois de fundir as matérias-primas. Ainda é mais favorável que o nível do teor de Mo não exceda 0,05%, para ajudar a obter uma temperatura idealmente baixa. Pelo mesmo motivo, é preferencial que o nível do teor de Cu não exceda 0,3% e para o nível do teor V não deve exceder 0,2%.

[035] Nb, Ti e Zr são os chamados elementos "estabilizadores", o que significa que eles formam, na presença de N e C e em altas temperaturas, carbonetos e nitridos mais estáveis que os carbonetos e nitretos de Cr. Esses elementos são, no entanto, indesejáveis, uma vez que seus respectivos carbonetos e nitretos, uma vez formados durante o processo de produção, não podem mais ser facilmente dissolvidos durante a austenitização, o que limita os níveis de conteúdo de C e N na austenita e, portanto, a dureza correspondente da martensita após o resfriamento brusco. O nível do teor de cada um desses elementos deve, portanto, ser compreendido entre traços e 0,03%.

[036] O nível do teor de Al também deve estar compreendido entre traços e 0,010% para evitar a formação de nitridos de Al, cuja temperatura de dissolução seria muito alta e diminuirá o teor de N na austenita, portanto, a dureza da martensita após o resfriamento brusco.

[037] O nível do teor de O resulta do método de produção do aço e sua composição. Deve ser compreendido entre traços e 0,0080% (80 ppm) no máximo, de modo a evitar a inclusão de óxidos excessivos e/ou excessivamente grandes, o que poderia constituir locais de iniciação favoráveis à corrosão por furação e também ser separados durante o polimento, de modo que a aparência superficial do produto não seja satisfatória. O nível do teor de O também influencia as propriedades mecânicas do aço e, também pode ser opcionalmente possível, tradicionalmente, estabelecer um limite inferior a 80 ppm que não pode ser excedido, dependendo dos requisitos dos usuários do produto final.

[038] Os níveis do teor de Pb, Bi e Sn podem ser limitados aos traços resultantes da fusão e, cada um, não deve exceder 0,02% para não tornar as transformações a quente muito difíceis.

[039] Controlar o nível do teor de N em relação a um nível bem definido é um aspecto essencial da invenção. Como o C, torna possível, quando está em uma solução sólida, aumentar a dureza da martensita sem ter a desvantagem de formar precipitados durante a solidificação. Se não quiser ter um nível do teor de C excessivamente elevado, de modo a evitar a formação de muitos precipitados, a adição de N permite compensar a perda de dureza. Os nitratos se formam a temperaturas inferiores aos carbonetos, o que os torna mais fáceis de colocar em solução durante a austenitização. A presença de N na solução sólida também melhora a resistência à corrosão.

[040] No entanto, um nível de conteúdo de N excessivo já não permite sua dissolução completa durante a solidificação e leva à formação de bolhas de N2, que formam orifícios de escape (poros) durante a solidificação do aço, prejudicando a saúde interna do metal.

[041] Por essas várias razões, o nível do teor de N deve estar compreendido entre 0,10% em peso e 0,20% em peso, de preferência, entre 0,15 e 0,20% em peso.

[042] O nível do teor de N também deve satisfazer uma fórmula que o vincula aos níveis de conteúdo Cr e C.

[043] De fato, a dureza da martensita depende dos níveis do teor de C e N. Os inventores mostraram que os efeitos de endurecimento desses dois elementos são similares e, portanto, que a dureza da martensita depende do seu nível geral de conteúdo C + N. Foi estabelecido pelos inventores que a dureza após o resfriamento brusco e o recozimento será suficiente se a seguinte fórmula for respeitada:C + N > 0,25%, preferencialmente, C + N > 0,30%

[044] Numa forma de realização ainda mais preferencial da invenção, obtém-se uma dureza ainda maior após o resfriamento brusco e recozimento se a seguinte fórmula for respeitada:C + N > 0,45%.

[045] Três elementos afetam a resistência à corrosão. Cr e N são benéficos, enquanto C tem um efeito negativo, uma vez que geralmente não é possível dissolver todos os carbonetos de Cr durante a austenitização, por razões de produtividade e custo que, na prática industrial, limitam a duração e a temperatura do tratamento. Os carbonetos de Cr não dissolvidos reduzem o nível de teor de Cr da matriz austenítica e, assim, reduzem o nível de corrosão do conteúdo.

[046] A partir do estudo da resistência à corrosão de aços martensíticos com diferentes teores de peso de Cr, N e C, constatou-se que existe uma fórmula que associa esses vários elementos que permite garantir uma resistência à corrosão muito boa:Cr + 16 N - 5 C > 16,0%

[047] Uma condição preferencial, mas não obrigatória, é a seguinte:17Cr + 500C + 500N < 570%

[048] Esta condição torna possível garantir que a temperatura Ms não seja muito alta, uma vez que a conformidade com ela representaria uma diminuição em Ms de cerca de 60 ° C em relação ao que seria permitido pela satisfação simultânea dos limites de nível superiores do teor de C, N e Cr selecionados.

[049] Os aços de acordo com a invenção foram submetidos a testes de austenitização em diferentes temperaturas antes do resfriamento brusco em água a 20 °C com uma velocidade de resfriamento superior a 100 °C/s, seguido de recozimento a 200 °C, de modo a variar a proporção de carbonetos dissolvidos e, consequentemente o nível de teor de carbono na austenita, então, na martensita após o resfriamento brusco. O nível de martensita, bem como a dureza de Vickers, foram medidos para rastrear a evolução da dureza como função do nível de martensita e os resultados são mostrados na Figura 1, para um aço com a composição do exemplo I4 da tabela 1.

[050] A Figura 1 mostra que a dureza começa aumentando com a queda no nível da martensita, uma vez que a martensita endurece pelo enriquecimento de carbono. A dureza atinge um máximo, depois diminui quando o nível de martensita fica muito baixo. Abaixo de 75% de martensita, o endurecimento da martensita não compensa mais o amaciamento relacionado à presença de austenita residual, que tem menor dureza. Por esta razão, numa realização preferencial da invenção, adaptada para produzir uma ferramenta de corte a partir de aço moldado, o nível de martensita do aço após a austenitização, resfriamento brusco a uma velocidade de pelo menos 15 °C/s até uma temperatura abaixo ou igual a 20 °C e, então, após o recozimento a uma temperatura de 100 a 300 °C, tipicamente 200 °C, é maior do que ou igual a 75%.

[051] A obtenção de um alto nível de martensita capaz de atingir 100% pode ser melhor assegurada se, após resfriamento brusco a uma temperatura de 20 °C ou menos, um tratamento criogênico for realizado, isto é, o resfriamento brusco é realizado em um meio a uma temperatura muito baixa de -220 a -50 °C, tipicamente, em nitrogênio líquido a -196 °C ou em neve de dióxido de carbono a -80 °C, antes de realizar recozimento de 100 a 300 °C.

[052] Quando o nível de teor de martensita não atinge 100%, a microestrutura remanescente é geralmente constituída essencialmente por austenita residual. Também pode haver ferrita.

[053] Como exemplos não limitativos, os seguintes resultados mostrarão as características vantajosas transmitidas pela invenção.

[054] As composições das diferentes amostras de aço testadas aparecem na tabela 1, expressas em porcentagens em peso. Os valores sublinhados são aqueles que não estão de acordo com a invenção. Tambémforam relatados os valores de C + N, Cr + 16 N - 5 C e 17 Cr + 500 C + 500 Npara cada amostra.

TABELA 1: COMPOSIÇÕES DAS AMOSTRAS TESTADAS

[055] Após a moldagem, estes aços foram aquecidos a uma temperatura acima de 1.100 °C, laminado a quente até uma espessura de 3 mm, recozida a uma temperatura de 800 °C, então, decapados e laminados a frio até uma espessura de 1,5 mm.

[056] As folhas de aço foram posteriormente recozidas a uma temperatura de 800 °C.

[057] As folhas de aço recozidas foram submetidas a um tratamento de austenitização de 15 minutos a 1.050 °C, seguido do resfriamento brusco em água a uma temperatura de 20 °C.

[058] Depois de cortar as folhas em duas partes, uma das peças foi subsequentemente submersa, durante 10 minutos, em um banho termostático a -80 ° C, de modo a poder avaliar os efeitos de um tratamento criogênico, adicionado a um mero resfriamento brusco em água.

[059] O recozimento durante 1 h a 200 °C foi feito em cada peça de folha.

[060] A Tabela 2 mostra o resultado de testes e observações feitas nesses aços. Os valores sublinhados correspondem a níveis de desempenho considerados insuficientes.

[061] A saúde interna é avaliada em um estado bruto de solidificação após o despejamento, sabendo que as operações de transformação subsequentes não irão danificá-lo.

[062] O nível de martensita é medido após resfriamento brusco em água a 20 °C e após um tratamento criogênico por resfriamento brusco a -80 °C, esse resfriamento brusco, ou a segunda dessas operações de resfriamento brusco, tendo sido seguida de recozimento a 200 °C. Quando o nível de martensita é maior ou igual a 75% após o resfriamento brusco em água a 20 °C, os outros resultados apresentados na tabela 2 se referem ao estado resfriado bruscamente a 20 °C seguido do recozimento a 200 °C. Quando o nível de martensita é menor ou igual a 75% após o resfriamento brusco em água a 20 °C, os outros resultados apresentados na tabela 2 se referem ao estado após um tratamento criogênico (resfriamento brusco a uma temperatura muito baixa, por exemplo, em neve com dióxido de carbono) a -80 °C, seguido de recozimento a 200 °C.

[063] A resistência à corrosão é avaliada por um teste de corrosão eletroquímica por furação em um ambiente composto por NaCl 0,02M, a 23 °C e a um pH de 6,6. O teste eletroquímico realizado em 24 amostras permite determinar o potencial E0,1 para o qual a probabilidade elementar de furação é igual a 0,1 cm-2. A resistência à corrosão é considerada insatisfatória se o potencial E0,1 for menor que 350 mV, medido em relação ao eletrodo de calomelano saturado com KCl (350 mV/ECS). É considerado satisfatório se o potencial E0,1 estiver compreendido entre 350 mV/ECS e 450 mV/ECS. É considerado muito satisfatório se o potencial E0,1 for maior que 450 mV/ECS.

[064] A dureza Vickers é medida na espessura em um corte espelho polido, sob uma carga de 1 kg com uma ponta piramidal de diamante com base quadrada, de acordo com a norma EN ISO 6507. O valor médio das durezas obtidas é calculado através da realização de 10 impressões. A dureza é considerada insuficiente se a dureza média for inferior a 500 HV. É considerado satisfatório se a dureza média for compreendida entre 500 HV e 550 HV. É considerado muito satisfatório se a dureza média for compreendida entre 551 e 600 HV. É considerado excelente se a dureza média for maior que 600 HV.

[065] A polibilidade é avaliada por meio de polimento plano em espessura média da amostra, com o uso de, sucessivamente, SiC 180, 320, 500, 800 e 1.200 com uma força de 30 N, então, polimento em folha embebido com pasta de diamante com tamanho de partícula 3 μm, então, 1 μm sob uma força de 20 N. A superfície é observada a seguir por microscopia óptica com uma ampliação de x100. A polibilidade é considerada insuficiente se a densidade de falha, tradicionalmente chamada “cauda de cometa”, for maior ou igual a 100/cm2. A polibilidade é considerada satisfatória se esta densidade estiver compreendida entre 10/cm2 e 99/cm2. A polibildade é considerada muito satisfatória se esta densidade estiver compreendida entre 1 e 9/cm2. A polibildade é considerada excelente se esta densidade for menor que 1/cm2.

[066] A saúde interna é avaliada observando um corte do aço bruto de solidificação por metalografia óptica com ampliação x25. A saúde interna não é satisfatória e é indicada pelo valor "0" na tabela 2 se forem observadas cavidades globulares (orifícios de escape) que refletem a formação de bolhas de nitrogênio após a solidificação. Caso contrário, a saúde interna é considerada satisfatória e indicada pelo valor "1" na tabela 2.

[067] O nível de martensita é determinado por difração de raios X medindo a intensidade dos raios característicos da martensita em comparação com a intensidade dos raios característicos da austenita, sabendo que, em todas as amostras examinadas, estas são as únicas duas fases presentes. Em geral, não seria descartado que outras fases possam ser observadas marginalmente em amostras de acordo com a invenção. É, antes de tudo, o nível da martensita que deve ser considerado no contexto da invenção.

[068] Um nível de martensita maior ou igual a 75% após o resfriamento brusco a 20 °C e recozimento a 200 °C, ou maior ou igual a 75% após o recozimento a 20 °C, tratamento criogênico a -80 °C e recozimento a 200 °C, é satisfatório. Se um nível de martensita de 75% ou mais não puder ser obtido por um destes tratamentos, a amostra é considerada não satisfatória.

TABELA 2: RESULTADOS DOS TESTES REALIZADOS NAS AMOSTRAS DA TABELA 1

[069] Os aços de acordo com a invenção I1 a I6, bem como os aços I8 a I0, combinam boa resistência à corrosão, dureza e propriedades de polimerização e, ter uma boa saúde interna, bem como um nível de martensita maior ou igual a 75% após o resfriamento brusco a 20 °C.

[070] O aço I7 de acordo com a invenção combina boa resistência à corrosão, dureza e propriedades de polibilidade e, tem uma boa saúde interna, bem como um nível de martensita maior ou igual a 75%, mas com a condição de que um tratamento criogênico seja feito a -80 °C. Na verdade, após um mero resfriamento brusco em água a 20 °C, o nível de martensita ainda não é suficiente, o que está relacionado à presença de Cr a um nível maior que o das outras amostras de acordo com a invenção.

[071] A um nível comparável de N, se pode consulte que a dureza aumenta entre as amostras I1, I2, em que C está entre 0,10 e 0,20%, por um lado e, as amostras I3, em que C está entre 0,20 e 0,30%, e acima de tudo I8, I9, I10, em que C está entre 0,30 e 0,35%, por outro lado.

[072] I14, em que C ainda é alto e N está no mesmo nível que noscasos anteriores, tem menor dureza do que os mesmos, uma vez que a fração de martensita após o resfriamento brusco começa a diminuir devido à diminuição da temperatura Mf relacionada a um alto valor da soma 17 Cr + 500 C + 500 N (consulte tabela 1). Também em níveis comparáveis de N e outros elementos essenciais, se pode consulte que o aumento de Cr permite melhorar a resistência à corrosão (consulte amostras I8 e I9). Por outro lado, o aumento do nível de conteúdo de Cr tende a diminuir a dureza; consulte amostras I8, I10 e I11, cujas composições apenas diferem significativamente em relação a Cr. Ir além de 18% de Cr poderia aumentar a resistência à corrosão, mas levaria a níveis reduzidos de C e N para manter um Ms satisfatório e uma dureza correta não seria mais assegurada.

[073] Os aços de referência R1 a R3 têm níveis de teor de Cr e N, bem como somas C + N e/ou Cr + 16 N - 5 C, que são insatisfatórias, o que não permite uma resistência à corrosão suficiente.

[074] Os aços de referência R4 e R5 possuem níveis do teor de Cr insuficientes. Sem compensação por uma adição de N, o aço R4 também tem uma combinação Cr + 16 N-5 C insuficiente que leva a uma resistência à corrosão insatisfatória. Para o aço R5, a compensação pela falta de Cr adicionando-se N restabelece uma resistência à corrosão satisfatória, mas já não permite garantir uma boa saúde interna, uma vez que o nível do teor de Cr não é mais suficiente para permitir a dissolução completa de N no metal líquido.

[075] O aço de referência R6 tem um nível do teor de C alto e um nível do teor de N insuficiente. O nível do teor de C excessivamente elevado não tem uma polibilidade suficiente devido à formação excessiva de carboneto.

[076] O aço de referência R7 tem um nível do teor de N muito alto, o que prejudica a saúde interna. O mesmo é verdade para o aço de referência R14. O aço de referência R8 tem um nível do teor de C excessivo, o que leva a pouca polibilidade e um nível de martensita excessivamente baixo, mesmo após o resfriamento brusco criogênico a -80 °C. O aço de referência R9 contém muito Cr, o que leva a um nível insuficiente de martensita, mesmo após o resfriamento brusco criogênico a -80 °C.

[077] Os aços de referência R10 e R11 têm níveis do teor de C excessivamente baixos, bem como as somas de C + N insuficientes, levando a durezas excessivamente baixas. Os aços de referência R12 e R13 teriam composições de acordo com a invenção nos níveis de teor individuais de cada elemento, mas seu nível de teor de Cr + 16N -5C, que é inferior a 16,0%, é insuficiente para garantir uma resistência à corrosão tão alta quanto a dos aços que cumprem com a invenção em todos os pontos, incluindo aqueles que apenas ultrapassam ligeiramente o valor de 16,0% para essa soma Cr + 16N - 5C.

[078] Os aços, de acordo com a invenção, são usados por uma boa razão para produzir ferramentas de corte, por exemplo, bisturis, tesouras, lâminas de faca ou lâminas circulares para processadores de alimentos.

Claims

1. AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO, caracterizado por suacomposição consistir em, em porcentagens em peso:- 0,10% < C < 0,45%; preferencialmente, 0,20% < C < 0,38%; mais preferencialmente 0,20% < C < 0,35%; de modo ainda mais preferencialmente, 0,30% < C < 0,35%;- traços < Mn < 1,0%; preferencialmente, traços < Mn < 0,6%;- traços < Si < 1,0%;- traços < S < 0,01%; preferencialmente, traços < S < 0,005%;- traços < P < 0,04%;- 15,0% < Cr < 18,0%; preferencialmente, 15,0% < Cr < 17,0%; mais preferencialmente, 15,2% < Cr < 17,0%; ainda mais preferencialmente, 15,5% < Cr < 16,0%;- traços < Ni < 0,50%;- traços < Mo < 0,50%; preferencialmente, traços < Mo < 0,01%; mais preferencialmente, < Mo < 0,05%;- traços < Cu < 0,50%; preferencialmente, traços < Cu < 0,3%;- traços < V < 0,50%; preferencialmente, traços < V < 0,2%;- traços < Nb < 0,03%;- traços < Ti < 0,03%;- traços < Zr < 0,03%;- traços < Al < 0,010%;- traços < O < 0,0080%;- traços < Pb < 0,02%;- traços < Bi < 0,02%;- traços < Sn < 0,02%;- 0,10% < N < 0,20%; preferencialmente, 0,15% < N < 0,20%;- C + N > 0,25%; preferencialmente, C + N > 0,30%; mais preferencialmente, C + N > 0,45%;- Cr + 16 N - 5 C > 16,0%;- preferencialmente, 17 Cr + 500 C + 500 N < 570%;sendo que o restante é constituído por ferro e impurezas resultantes do desenvolvimento.

2. AÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado porsua microestrutura incluir pelo menos 75% de martensita.

3. MÉTODO PARA PRODUZIR UM PRODUTOSEMIACABADO PRODUZIDO A PARTIR DE AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO, caracterizado por:- um produto semiacabado ser desenvolvido e despejado a partir de um aço que tem a composição, conforme definida na reivindicação 1;- o produto semiacabado ser aquecido até uma temperatura maior ou igual a 1000 °C;- o produto semiacabado ser laminado a quente para obter uma folha, uma barra ou um fio-máquina;- a folha, barra ou fio-máquina ser recozida a uma temperatura que está compreendida entre 700 e 900 °C; e- uma operação de moldagem ser conduzida na folha, barra ou fio- máquina.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo produto semiacabado ser uma folha e a operação de moldagem ser uma laminação a frio.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo produto semiacabado ser uma barra ou um fio-máquina e a operação de moldagem ser um forjamento.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações3 a 5, caracterizado pelo aço ter uma composição, conforme definida na reivindicação 2, em que o produto semiacabado moldado é, em seguida, austenitizado entre 950 e 1150°C, então, resfriado a uma velocidade de pelo menos 15°C/s até uma temperatura menor ou igual a 20°C, então, é submetido a recozimento a uma temperatura que está compreendida entre 100 e 300°C.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações3 a 5, caracterizado pelo aço ter uma composição, conforme definida por qualquer uma das reivindicações 1 a 2, em que o produto semiacabado moldado é, em seguida, austenitizado entre 950 e 1150°C, então, resfriado a uma velocidade de pelo menos 15 °C/s até uma temperatura menor ou igual a 20°C, então, é submetido a um tratamento criogênico a uma temperatura de -220 a - 50°C, então, a recozimento a uma temperatura compreendida entre 100 e 300°C.

8. FERRAMENTA DE CORTE, caracterizada por ser produzidaa partir de um produto semiacabado preparado por um método, conforme definido por qualquer uma das reivindicações 3 a 7.

9. FERRAMENTA DE CORTE, de acordo com a reivindicação8, caracterizada por ser um item de cutelaria, como uma lâmina de faca, uma lâmina de processador de alimentos, um bisturi ou uma lâmina de tesoura.