BRC10604291F1 - HOMOGENEOUS IRON BASED ALLOY WITH GOOD RESISTANCE TO CORROSION AND WEAR - Google Patents

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“LIGA AUSTENÍTICA HOMOGÊNEA À BASE DE FERRO COM BOA RESISTÊNCIA À CORROSÃO E AO DESGASTE” [0001] Certificado de Adição de Invenção do PI0604291-0, depositado em 13/10/2006 FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO“HOMOGENOUS IRON-BASED AUSTENIC ALLOY WITH GOOD RESISTANCE TO CORROSION AND WEAR” [0001] Certificate of Invention PI0604291-0, filed on 10/13/2006 BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Esta invenção refere-se a ligas austeníticas à base de ferro resistentes à corrosão e resistentes ao desgaste, que possuem excelente resistência a ácido sulfúrico e que são superiores aos aços rápidos e às ligas à base de ferro do tipo de alto cromo e alto carbono, para muitas aplicações em que tanto o desgaste quanto a corrosão por ácido sulfúrico ocorrem simultaneamente. Esta invenção refere-se ainda a tais ligas resistentes a corrosão, utilizáveis para produzir insertos de sede de válvula usados em motores de combustão interna com um sistema de recirculação de gás de exaustão (EGR).This invention relates to corrosion-resistant and wear-resistant iron-based austenitic alloys which have excellent resistance to sulfuric acid and which are superior to high-grade and high-chromium and high-grade iron-based alloys. high carbon, for many applications where both wear and corrosion by sulfuric acid occur simultaneously. This invention further relates to such corrosion resistant alloys usable to produce valve seat inserts used in internal combustion engines with an exhaust gas recirculation (EGR) system.

[0003] Os motores de combustão interna, equipados com sistemas EGR, requerem materiais de inserto de sede de válvula de admissão com excelente resistência à corrosão, devido à formação de ácido sulfúrico na área de inserto de admissão, quando óxido de enxofre, que provém do combustível diesel após combustão, encontra com a umidade do ar entrante. O teor de enxofre do combustível diesel parece relativamente baixo; entretanto, a concentração do ácido sulfúrico provavelmente aumentará com o tempo de funcionamento do motor, visto que os depósitos de combustão do gás de exaustão, acumulados em torno da área de parede interna de um inserto de admissão, absorverá mais ácido sulfúrico. Uma corrosão severa pode ocorrer nos insertos de sede de válvula de admissão feitos de aço ferramenta M2, uma vez que a quantidade de ácido a alta concentração é suficiente. A liga à base de cobalto Stellite® 3 (Stellite é uma marca registrada de Deloro Stellite Holdings Company) possui excelente resistência à corrosão e boa resistência ao desgaste sob as condição de trabalho da válvula de admissão de motor diesel e, portanto, esta liga de cobalto é normalmente a escolha como material de inserto de válvula de admissão, para assegurar a vida em serviço do trem de válvula em motores diesel equipados com dispositivo EGR.Internal combustion engines equipped with EGR systems require inlet valve seat insert materials with excellent corrosion resistance due to the formation of sulfuric acid in the inlet insert area when sulfur oxide comes from of diesel fuel after combustion meets the humidity of the incoming air. The sulfur content of diesel fuel seems relatively low; however, sulfuric acid concentration will likely increase with engine run time, as the exhaust gas combustion deposits accumulated around the inner wall area of an intake insert will absorb more sulfuric acid. Severe corrosion can occur on inlet valve seat inserts made of M2 tool steel as the amount of acid at high concentration is sufficient. Stellite® 3 cobalt-based alloy (Stellite is a registered trademark of Deloro Stellite Holdings Company) has excellent corrosion resistance and good wear resistance under the working conditions of the diesel engine intake valve, and therefore this alloy Cobalt is usually the choice as an intake valve insert material to ensure the service life of the valve train on diesel engines equipped with an EGR device.

[0004] Tradicionalmente, o aço ferramenta M2 modificado e Silichrome XB são duas escolhas de material comum para produzir insertos de sede de válvula de admissão de motor diesel. Em largas faixas, o aço ferramenta M2 modificado compreende 1,2-1,5% em peso de carbono, 0,3-0,5% em peso de silício, 03-0,6% em peso de manganês, 6,07,0% em peso de molibdênio, 3,5-4,3% em peso de cromo, 5,0-6,0% em peso de tungstênio, até 1,0% em peso de níquel e o resto sendo ferro. Acredita-se que o Silichrome XB modificado contém 1,3-1,8% em peso de carbono, 1,9-2,6% em peso de silício, 0,2-0,6% em peso de manganês, 19,0-21,0% em peso de cromo, 1,0-1,6% em peso de níquel e o resto sendo ferro. Outra liga à base de ferro comum para insertos de sede de válvula de admissão contém 1,8-2,3% em peso de carbono, 1,8-2,1% em peso de silício, 0,2-0,6% em peso de manganês, 2,0-2,5% em peso de molibdênio, 33,0-35,0% em peso de cromo, até 1,0% em peso de níquel e o resto sendo substancialmente ferro. Há também diversas ligas à base de ferro tipo de alto cromo, disponíveis para produzir os insertos de sede de válvula de admissão.Traditionally, modified tool steel M2 and Silichrome XB are two common material choices for producing diesel engine intake valve seat inserts. In broad ranges, modified M2 tool steel comprises 1.2-1.5 wt% carbon, 0.3-0.5 wt% silicon, 03-0.6 wt% manganese, 6.07 , 0 wt% molybdenum, 3.5-4.3 wt% chromium, 5.0-6.0 wt% tungsten, up to 1.0 wt% nickel and the rest being iron. Modified Silichrome XB is believed to contain 1.3-1.8 wt% carbon, 1.9-2.6 wt% silicon, 0.2-0.6 wt% manganese, 19, 0-21.0 wt% chromium, 1.0-1.6 wt% nickel and the rest being iron. Another common iron-based alloy for inlet valve seat inserts contains 1.8-2.3 wt% carbon, 1.8-2.1 wt% silicon, 0.2-0.6 wt% by weight manganese, 2.0-2.5 wt.% molybdenum, 33.0-35.0 wt.% chromium, up to 1.0 wt.% nickel and the rest being substantially iron. There are also several high chromium type iron based alloys available to produce intake valve seat inserts.

[0005] A patente norte-americana US 6.916.444 descreve uma liga à base de ferro, contendo uma grande quantidade de austenita residual para material de inserto de sede de válvula de admissão. A patente norte-americana US 6.436.338 descreve uma liga à base de ferro resistente à corrosão para aplicações em inserto de sede de válvula de motor diesel. A patente norte-americana US 6.866.816 descreve uma liga à base de ferro tipo austenítico, com boa resistência à corrosão. Entretanto, condições de corrosão mais severas de alguns motores com combustível com alto teor de enxofre e elevada umidade demandam materiais com resistência à corrosão muito melhor do que as ligas à base de ferro acima identificadas.US 6,916,444 discloses an iron-based alloy containing a large amount of residual austenite for inlet valve seat insert material. US 6,436,338 describes a corrosion resistant iron based alloy for diesel engine valve seat insert applications. U.S. Patent No. 6,866,816 describes an austenitic iron-based alloy with good corrosion resistance. However, the more severe corrosion conditions of some high sulfur fuel engines with high humidity require materials with much better corrosion resistance than the iron alloys identified above.

[0006] As ligas à base de níquel tipo de alto cromo e alto carbono normalmente não exibem boa resistência ao desgaste sob condições de trabalho de inserto de sede de válvula de admissão, devido a uma falta de depósitos de combustão e uma insuficiente quantidade de óxidos de metal normalmente encontradas nas aplicações para válvulas de exaustão, o que ajuda a proteger o inserto de sede de válvula de exaustão do desgaste direto metal-com-metal. Eatonite® 2 (Eatonite é uma marca registrada de Eaton Corporation) é um exemplo das ligas à base de níquel, usadas para produzir insertos de sede de válvula de exaustão, que acredita-se conter 2,0-2,8% em peso de carbono, até 1,0% em peso de silício, 27,0-31,0% em peso de cromo, 14,0-16,0% em peso de tungstênio, até 8,0% em peso de ferro e o resto sendo essencialmente níquel. Diversas ligas à base de níquel similares, com ferro e/ou cobalto adicionados, são também disponíveis para insertos de sede de válvula de exaustão. A patente norte-americana US 6.200.688 descreve ligas à base de níquel do tipo de alto silício e alto ferro, usadas como material para insertos de sede de válvula. Estas ligas à base de níquel podem possivelmente ser usadas em motores EGR somente quando a taxa de desgaste do inserto de válvula de admissão é moderada.High chromium and high carbon nickel based alloys typically do not exhibit good wear resistance under inlet valve seat insert working conditions due to a lack of combustion deposits and an insufficient amount of oxides. metal valves typically found in exhaust valve applications, which helps protect the exhaust valve seat insert from direct metal-to-metal wear. Eatonite® 2 (Eatonite is a registered trademark of Eaton Corporation) is an example of nickel based alloys used to produce exhaust valve seat inserts believed to contain 2.0-2.8% by weight of carbon, up to 1.0 wt% silicon, 27.0-31.0 wt% chrome, 14.0-16.0 wt% tungsten, up to 8.0 wt% iron and the rest being essentially nickel. Several similar nickel-based alloys with added iron and / or cobalt are also available for exhaust valve seat inserts. U.S. Patent 6,200,688 describes high silicon and high iron type nickel based alloys used as material for valve seat inserts. These nickel based alloys may possibly be used in EGR engines only when the intake valve insert wear rate is moderate.

[0007] As ligas à base de cobalto resistentes ao desgaste são outro tipo de materiais usados na indústria e os mais comumente usados são Stellite® 3 e Tribaloy® T-400 (Tribaloy é uma marca registrada de Deloro Stellite Corporation), para aplicações de mais demanda. Com base nos ensinamentos das patentes norte-americanas US 3.257.178 e US 3.410.732, acredita-se que Tribaloy® T400 contém 2,0-2,6% em peso de silício, 7,5-8,5% em peso de cromo, 26,5-29,5% em peso de molibdênio, até 0,08% em peso de carbono, até 1,50% em peso de níquel, até 1,5% em peso de ferro e o resto sendo essencialmente cobalto. Acredita-se ainda que Stellite® 3 contém 2,3-2,7% em peso de carbono, 11,0-14,0% em peso de tungstênio, 29,0-32,0% em peso de cromo, até 3,0% em peso de níquel, até 3,0% em peso de ferro e o resto sendo cobalto. As ligas à base de cobalto acima possuem excelente resistência tanto à corrosão quanto ao desgaste. Entretanto, o custo destas ligas à base de cobalto permite somente que estas ligas sejam usadas em aplicações limitadas.Wear resistant cobalt based alloys are another type of materials used in the industry and the most commonly used are Stellite® 3 and Tribaloy® T-400 (Tribaloy is a registered trademark of Deloro Stellite Corporation) for more demand. Based on the teachings of US patents 3,257,178 and 3,410,732, it is believed that Tribaloy® T400 contains 2.0-2.6 wt% silicon, 7.5-8.5 wt% 26.5-29.5 wt% molybdenum, up to 0.08 wt% carbon, up to 1.50 wt% nickel, up to 1.5 wt% iron and the rest being essentially cobalt. Stellite® 3 is further believed to contain 2.3-2.7 wt% carbon, 11.0-14.0 wt% tungsten, 29.0-32.0 wt% chrome, up to 3 , 0 wt.% Nickel, up to 3.0 wt.% Iron and the rest being cobalt. The above cobalt-based alloys have excellent resistance to both corrosion and wear. However, the cost of these cobalt-based alloys only allows these alloys to be used in limited applications.

[0008] As ligas austeníticas de válvula à base de ferro ou ligas de revestimento de válvula podem também ser classificadas no mesmo grupo de materiais. A patente norte-americana US 4.122.817 descreve uma liga austenítica à base de ferro com boa resistência ao desgaste, resistência à corrosão e oxidação PbO. A patente norte-americana US 4.929.419 descreve um aço austenítico resistente a calor, corrosão e desgaste para válvulas de exaustão de combustão interna. Entretanto, mesmo em vista de tudo acima, há ainda uma necessidade de uma liga à base de ferro resistente à corrosão com boa resistência ao desgaste, particularmente uma liga baseada em ferro austenítico com excelente resistência à corrosão que atenda a demanda específica proveniente das mais severas condições de corrosão geradas num motor a diesel equipado com sistemas EGR.Iron-based valve austenitic alloys or valve lining alloys can also be classified in the same material group. US 4,122,817 describes an iron-based austenitic alloy with good wear resistance, corrosion resistance and PbO oxidation. U.S. Patent 4,929,419 describes heat, corrosion and wear resistant austenitic steel for internal combustion exhaust valves. However, even with all of the above, there is still a need for a corrosion-resistant iron-based alloy with good wear resistance, particularly an austenitic iron-based alloy with excellent corrosion resistance that meets the specific demand from the harshest. corrosion conditions generated on a diesel engine equipped with EGR systems.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃOBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

[0009] Foi assim desenvolvida uma nova liga austenítica à base de ferro que possui resistência à corrosão próxima à de Stellite 3 sob condição de ácido sulfúrico quente diluído num teste de corrosão cíclico em altas temperaturas.A new iron-based austenitic alloy has thus been developed which has corrosion resistance close to that of Stellite 3 under the condition of hot dilute sulfuric acid in a cyclic corrosion test at high temperatures.

[0010] Tal liga possui resistência ao desgaste suficiente para atender as exigências dos motores equipados com sistemas EGR O custo da liga objeto da presente invenção é significativamente mais baixo do que o custo das ligas à base de cobalto, tais como Stellite® eTribaloy® [0011] Em um aspecto, a presente invenção é uma liga com a seguinte composição: [0012] De preferência a liga conterá pelo menos 50% em peso de ferro. Em outro aspecto da invenção, os componentes metálicos são produzidos da liga, tais como por fundição, ou pelo método de metalurgia do pó, moldando-se de um pó e sinterizando-se. Além disso, a liga pode ser usada para revestimento duro dos componentes como revestimento protetor por métodos de fio ou de pó.Such an alloy has sufficient wear resistance to meet the requirements of engines equipped with EGR systems. The cost of the alloy object of the present invention is significantly lower than the cost of cobalt-based alloys such as Stellite® and Tribaloy® [ In one aspect, the present invention is an alloy of the following composition: Preferably the alloy will contain at least 50% by weight of iron. In another aspect of the invention, the metal components are produced from the alloy, such as by casting, or by the powder metallurgy method, molding from a powder and sintering. In addition, the alloy may be used for hard coating of components as a protective coating by wire or powder methods.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0013] A presente invenção será a seguir descrita e seus diferentes aspectos serão definidos em detalhes. Cada aspecto assim definido pode ser combinado com outros aspectos a não ser que indicado o contrário. Em particular, cada característica indicada como sendo preferida ou vantajosa pode ser combinada com qualquer outra característica indicada como sendo preferida ou vantajosa. Todas as percentagens aqui apresentadas são percentagens em peso, a não ser que de outra forma especificado.The present invention will be described below and its different aspects will be defined in detail. Each aspect thus defined may be combined with other aspects unless otherwise indicated. In particular, each feature indicated as being preferred or advantageous may be combined with any other feature indicated as being preferred or advantageous. All percentages given herein are percentages by weight unless otherwise specified.

[0014] Numerosos experimentos foram realizados a fim de se desenvolver as ligas com os atributos desejados. As ligas com excelente resistência à corrosão sob testes estáticos tipo de imersão em ácido podem ter um desempenho fraco sob corrosão por aquecimento cíclico, por causa dos diferentes comportamentos de corrosão em elevadas temperaturas e a possível influência da oxidação no processo de corrosão. Os testes de corrosão cíclica de alta temperatura fornecem uma ferramenta para estudar o comportamento da corrosão, com a influência da oxidação, sob condições de elevada temperatura. De acordo com estudos conduzidos no desenvolvimento das ligas da invenção, numerosos elementos de liga podem afetar a dureza, a corrosão e a resistência ao desgaste da liga. Prefere-se ter uma dureza mínima de 34 HRC, a fim de obter-se boa resistência ao desgaste da liga austenítica inventiva. Entretanto, a liga austenítica pode tornar-se demasiado quebradiça quando a dureza da liga exceder 54 HRC, devido à formação de compostos intermetálicos como fase sigma de excessiva quantidade de elementos de liga. É relativamente mais fácil obter-se bastante resistência à corrosão com teores de cromo e níquel mais altos, sob baixo teor de carbono. Em aços inoxidáveis, como AISI série 300, o teor de carbono é controlado a um nível mínimo, a fim de reduzir tanto o teor de cromo retido com carbono e os limites de carbeto/matriz para melhor resistência à corrosão. Infelizmente, as ligas de inserto de sede de válvula quase sempre têm teor de carbono muito mais alto do que os aços inoxidáveis resistentes à corrosão, porque uma grande fração volumétrica de carbetos de liga é obrigatória para mais elevada dureza e melhor resistência ao desgaste das ligas resistentes ao desgaste empregando carbetos de liga como fases duras primárias, o que é contrário ao requisito de elevada resistência à corrosão. A patente norte-americana US 6.866.816 descreve uma liga austenítica empregando teor de cromo baixo a médio e alto molibdênio. Para se obter boa resistência à corrosão e boa resistência ao desgaste, um exemplo dentro do escopo da US 6.866.816 mostra uma liga que contem cerca de 1,6% em peso de carbono. Para obter-se uma resistência à corrosão ainda mais elevada, um teor de cromo muito mais alto é usado na presente liga inventiva, juntamente com um teor de carbono mais alto, para formar mais carbetos de liga, a fim de compensar a redução da dureza e a resistência ao desgaste, devida ao mais alto teor de cromo. Diferentemente da patente norte-americana US 6.866.816, em que altos teores de elementos de liga refratários, como molibdênio e tungstênio, são usados para mais elevada resistência à corrosão e mais elevada dureza, teores de elementos de liga refratários podem causar problemas de fragilidade nas presentes ligas inventivas, quando estes elementos de liga refratários combinam com cromo, silício e outros elementos de liga, para formar fases intermetálicas nocivas. Outra diferente caminho precisa ser testado, a fim de aumentar a dureza e a resistência ao desgaste da presente liga inventiva tipo de alto cromo. Através de muitos testes experimentais, verificou-se que a dureza da liga inventiva preferencial pode alcançar a dureza da liga descrita na patente norte-americana US 6.866.816.Numerous experiments have been performed in order to develop the alloys with the desired attributes. Alloys with excellent corrosion resistance under acid-immersion type static tests may have poor performance under cyclic heating corrosion, because of the different corrosion behaviors at high temperatures and the possible influence of oxidation on the corrosion process. High temperature cyclic corrosion testing provides a tool for studying corrosion behavior under the influence of oxidation under high temperature conditions. According to studies conducted in the development of the alloys of the invention, numerous alloying elements can affect the hardness, corrosion and wear resistance of the alloy. It is preferred to have a minimum hardness of 34 HRC in order to obtain good wear resistance of the inventive austenitic alloy. However, the austenitic alloy may become too brittle when the hardness of the alloy exceeds 54 HRC due to the formation of intermetallic compounds as a sigma phase of excessive amount of alloying elements. It is relatively easier to achieve a great deal of corrosion resistance at higher chrome and low nickel contents under low carbon content. In stainless steels such as AISI 300 series, carbon content is controlled to a minimum to reduce both carbon retained chromium content and carbide / matrix limits for improved corrosion resistance. Unfortunately, valve seat insert alloys almost always have much higher carbon content than corrosion resistant stainless steels, because a large volumetric fraction of alloy carbides is required for higher hardness and better wear resistance of the alloys. wear resistant using alloy carbides as primary hard phases, which is contrary to the requirement of high corrosion resistance. US 6,666,816 describes an austenitic alloy employing low to medium and high molybdenum chromium content. For good corrosion resistance and good wear resistance, an example within the scope of US 6,866,816 shows an alloy containing about 1.6 wt% carbon. For even higher corrosion resistance, a much higher chromium content is used in the present inventive alloy, together with a higher carbon content, to form more alloy carbides to compensate for the hardness reduction. and wear resistance due to the higher chromium content. Unlike US patent 6,666,816, where high levels of refractory alloying elements such as molybdenum and tungsten are used for higher corrosion resistance and higher hardness, refractory alloying contents may cause brittleness problems. in the present inventive alloys when these refractory alloying elements combine with chromium, silicon and other alloying elements to form harmful intermetallic phases. Another different path needs to be tested in order to increase the hardness and wear resistance of this inventive high chrome type alloy. Through many experimental tests, it has been found that the hardness of the preferred inventive alloy can achieve the hardness of the alloy described in US 6,666,816.

EXEMPLOSEXAMPLES

[0015] As composições químicas de todas as amostras são dadas na Tabela 1. Estas amostras de liga foram preparadas em um forno de indução de freqüência industrial de 27 kg por meio de um processo de fusão sob atmosfera convencional. As amostras submetidas a testes de corrosão, dureza, desgaste, rasgamento sob calor e contração, foram fundidas em moldes de concha.The chemical compositions of all samples are given in Table 1. These alloy samples were prepared in a 27 kg industrial frequency induction furnace by means of a conventional atmosphere melting process. Samples subjected to corrosion, hardness, wear, heat tearing and shrinkage testing were cast into shell molds.

[0016] As amostras de liga comparativas na Tabela 1 têm composições ou propriedades fora do escopo desta invenção. Há também três ligas comerciais Stellite 3, M2 e Silichrome XB e quatro amostras feitas de acordo com os ensinamentos de algumas das patentes acima mencionadas, listadas na Tabela 1 como ligas comparativas.Comparative alloy samples in Table 1 have compositions or properties outside the scope of this invention. There are also three commercial Stellite 3, M2 and Silichrome XB alloys and four samples made according to the teachings of some of the above mentioned patents, listed in Table 1 as comparative alloys.

[0017] Amostras de anel com 45 mm de diâmetro externo, 32 mm de diâmetro interno e 5 mm de espessura foram usadas como amostras de dureza. Os valores de dureza de todas as amostras foram obtidos usando-se um testador de dureza C Rockwell. Tais amostras de anel também foram usadas para examinar defeitos de contração e defeitos de rasgamento sob calor das ligas de amostra. Todas as amostras feitas com as ligas da invenção podem produzir peças fundidas de anel com baixas taxas de sucata tendo 45 mm de diâmetro externo, 32 mm de diâmetro interno e 5mm de espessura.Ring samples with 45 mm outside diameter, 32 mm inside diameter and 5 mm thickness were used as hardness samples. Hardness values for all samples were obtained using a Rockwell C hardness tester. Such ring samples were also used to examine shrink defects and heat tear defects of the sample alloys. All samples made with the alloys of the invention can produce low scrap ring ring castings having 45mm outside diameter, 32mm inside diameter and 5mm thickness.

[0018] Um testador de corrosão cíclica de alta temperatura foi construído para simular a corrosão de ácido sulfúrico em alta temperatura. O novo testador de corrosão fornece um melhor método de medição de corrosão do que o tradicional teste de corrosão de imersão estático tradicional, visto que tanto a oxidação e alta temperatura são também fatores importantes, contribuindo para o processo de corrosão no ambiente de trabalho de inserto de válvula de admissão.[0018] A high temperature cyclic corrosion tester has been built to simulate the corrosion of sulfuric acid at high temperature. The new corrosion tester provides a better method of corrosion measurement than traditional traditional static immersion corrosion testing, as both oxidation and high temperature are also important factors contributing to the corrosion process in the insert working environment. inlet valve.

[0019] O aparelho de teste de corrosão cíclica de alta temperatura é composto de uma serpentina de aquecimento, um cilindro pneumático, uma amostra com seu suporte, uma unidade de controle e um recipiente de solução ácida. Primeiro, o cilindro pneumático levanta a amostra para dentro da serpentina de aquecimento, para aquecer o espécime. A amostra é mantida dentro da serpentina por cerca de 22 segundos, de modo que a temperatura do espécime atinja cerca de 149°C. Em seguida o cilindro pneumático move a amostra aquecida para baixo para dentro do recipiente de solução de ácido sulfúrico e o ciclo continua a repetir-se, tomando cerca de 24 segundos por ciclo. Toda a solução ácida deixada na amostra é vaporizada quando a amostra é aquecida dentro da serpentina de aquecimento. Portanto, tanto corrosão como oxidação ocorrem neste processo, que é mais próximo da real corrosão de inserto de motores equipados com EGR do que o teste de imersão de ácido estático. A corrosão também ocorre quando o espécime tratado é empurrado para dentro do recipiente de solução de ácido sulfúrico. O tempo de teste foi de uma hora. As dimensões da amostra eram de 6,35 mm de diâmetro e 31,75 mm de comprimento. Cerca de 12,7 mm de comprimento da amostra foram imersos dentro da solução. Soluções de ácido sulfúrico de 0,25% em volume, 0,50% em volume e 1,0% em volume foram usadas para cada liga de amostra. Uma balança de precisão foi usada para medir o peso de cada amostra antes e após o teste. A precisão da balança era de 0,0001 grama. A perda de peso por corrosão é a diferença de peso de uma amostra antes e depois deste teste de corrosão. Quanto menor a perda de peso por corrosão, mais elevada a resistência por corrosão de uma amostra de liga. Espera-se que tais resultados sejam análogos aos testes reais de corrosão em motores com sistemas EGR. Os resultados dos testes de corrosão estão mostrados na Tabela 2 abaixo, onde os resultados da liga de amostra nQ 4 estão repetidos várias vezes para facilitar a comparação. A composição das ligas da presente invenção produzem uma perda de peso por corrosão preferivelmente menor do que 5,0 mg, 10,0 mg e 18 mg em 0,25, 0,5 e 1,0% em volume de soluções de ácido sulfúrico no testador de corrosão cíclica de alta temperatura, respectivamente.The high temperature cyclic corrosion testing apparatus is composed of a heating coil, a pneumatic cylinder, a specimen with its support, a control unit and an acid solution container. First, the pneumatic cylinder lifts the sample into the heating coil to heat the specimen. The sample is held within the coil for about 22 seconds so that the temperature of the specimen reaches about 149 ° C. The pneumatic cylinder then moves the heated sample down into the sulfuric acid solution container and the cycle continues to repeat, taking about 24 seconds per cycle. All acidic solution left in the sample is vaporized when the sample is heated inside the heating coil. Therefore, both corrosion and oxidation occur in this process, which is closer to the actual insert corrosion of EGR-equipped engines than the static acid dip test. Corrosion also occurs when the treated specimen is pushed into the sulfuric acid solution container. The test time was one hour. The sample dimensions were 6.35 mm in diameter and 31.75 mm in length. About 12.7 mm in sample length were immersed into the solution. Sulfuric acid solutions of 0.25 vol%, 0.50 vol% and 1.0 vol% were used for each sample alloy. A precision balance was used to measure the weight of each sample before and after the test. The accuracy of the scale was 0.0001 grams. Corrosion weight loss is the weight difference of a sample before and after this corrosion test. The lower the corrosion weight loss, the higher the corrosion resistance of an alloy sample. Such results are expected to be analogous to actual corrosion testing on engines with EGR systems. The results of the corrosion tests are shown in Table 2 below, where the results of sample alloy # 4 are repeated several times for ease of comparison. The composition of the alloys of the present invention yield a corrosion weight loss preferably less than 5.0 mg, 10.0 mg and 18 mg in 0.25, 0.5 and 1.0 vol% sulfuric acid solutions. in the high temperature cyclic corrosion tester respectively.

[0020] Um testador de desgaste de pino em disco a elevada temperatura foi utilizado para medição da resistência ao desgaste de deslizamento das ligas. Embora os mecanismos de desgaste atuais sejam muito mais complexos que os processos de desgaste de pino em disco, o teste mede o desgaste de deslizamento sob condições de elevada temperatura, que é o modo de desgaste comum que ocorre nos insertos de sede de válvula. Foi construído um espécime de pino de liga de válvula de Eatonite® 6 tendo dimensões aproximadas de 6,35 mm de diâmetro e 25,4 mm de comprimento. Usou-se Eatonite® 6 como liga do pino, porque é a liga de superfície de válvula mais comumente utilizada. Foram construídos discos com ligas de amostra, tendo cada disco dimensões aproximadas de 50,8 mm de diâmetro e 12,5 mm de espessura. Os testes foram efetuados a uma temperatura de cerca de 260°C, de acordo com a norma ASTM G99-90. Os testes foram realizados em amostras após tratamento térmico simples dos discos a temperaturas de cerca de 649Ό por duas horas. Cada disco foi girado a uma velocidade de 0,13 m/s por uma distância de deslizamento total de 255 m. A perda de peso foi medida nas amostras de disco após cada teste usando-se uma balança com precisão de 0,1 mg. De preferência, a amostra terá uma perda por desgaste de menos do que 450 mg, quando testado sob as condições acima. Como referência aos testes de desgaste, também foram construídos e testados discos feitos de aço ferramenta M2, Silichrome XB e Stellite® 3. Os resultados do teste de desgaste estão mostrados na Tabela 3 adiante.A high temperature disc pin wear tester was used to measure the slip wear resistance of the alloys. Although current wear mechanisms are much more complex than disc pin wear processes, the test measures slip wear under high temperature conditions, which is the common wear mode that occurs in valve seat inserts. An Eatonite® 6 valve alloy pin specimen was constructed having approximate dimensions of 6.35 mm in diameter and 25.4 mm in length. Eatonite® 6 was used as a pin alloy because it is the most commonly used valve surface alloy. Discs with sample alloys were constructed, each disc having approximate dimensions of 50.8 mm in diameter and 12.5 mm in thickness. The tests were performed at a temperature of about 260 ° C according to ASTM G99-90. The tests were performed on samples after simple heat treatment of the disks at temperatures of about 649Ό for two hours. Each disc was rotated at a speed of 0.13 m / s for a total sliding distance of 255 m. Weight loss was measured on disc samples after each test using a 0.1 mg scale. Preferably, the sample will have a wear loss of less than 450 mg when tested under the above conditions. As a reference to wear tests, discs made of M2, Silichrome XB and Stellite® 3 tool steel were also constructed and tested. The results of the wear test are shown in Table 3 below.

[0021] Um teste de exame com raios-X foi usado para determinar defeitos de fundição internos nas peças fundidas com a liga de amostra. Oito peças de espécimes de anel com as mesmas dimensões foram selecionados para verificação dos defeitos de fundição, tais como contrações internas e rasgamento sob calor. Os resultados estão mostrados na Tabela 4 adiante. As tendências de contração e de rasgamento sob calor foram classificadas de 1 a 5, sendo 1 a pior classificação e 5 a melhor classificação. Uma classificação 3 foi considerada como aceitável para os dois tipos de defeitos. Embora relativamente baixo, o número de amostras mostrou boas indicações para a maioria dos defeitos da ligas com relação à contração e ao rasgamento sob calor.[0021] An X-ray examination test was used to determine internal casting defects in parts cast with the sample alloy. Eight pieces of ring specimens of the same dimensions were selected for verification of casting defects such as internal contractions and heat tearing. Results are shown in Table 4 below. Contraction and tearing tendencies under heat were rated from 1 to 5, with 1 being the worst rating and 5 being the best rating. A rating of 3 was considered acceptable for both types of defects. Although relatively low, the number of samples showed good indications for most alloy defects in heat shrinkage and tearing.

Tabela 1. Dureza e Composição Química da Liga (% p) Tabela 2. Resultados do Teste de Corrosão (Perda de Peso; mg) Tabela 3. Resultados do Teste de Desgaste Tabela 4, Resultados dos Testes de Contração e Rasgamento sob Calor [0022] As amostras 1-7, 7A e 7B contêm teores de carbono de 1,2 a 3,2% em peso com silício 1,0% em peso, cromo 18,00% em peso, tungstênio 7,0% em peso, níquel 16% em peso, vanádio 1,0% em peso, nióbio 1,0% em peso, alumínio 0,04% em peso, cobre 1,5% em peso, sendo o restante ou balanço para 100% de ferro com outras impurezas associadas com a fundição de matérias primas. Os resultados do teste de desgaste indicam que a resistência ao desgaste aumenta com o teor de carbono crescendo de 1,2 para 3,2% em peso. A variação da dureza em tais ligas de amostra segue a mesma tendência que a resistência ao desgaste. Ligas de amostra contendo altos teores de carbono apresentam melhores resistências ao desgaste que o aço ferramenta M2 e o Silichrome XB.Table 1. Hardness and Chemical Composition of the Alloy (% w) Table 2. Corrosion Test Results (Weight Loss; mg) Table 3. Wear Test Results Table 4, Heat Tear and Shrink Test Results [0022 ] Samples 1-7, 7A and 7B contain carbon contents of 1.2 to 3.2 wt% with silicon 1.0 wt%, chrome 18.00 wt%, tungsten 7.0 wt%, nickel 16 wt%, vanadium 1.0 wt%, niobium 1.0 wt%, aluminum 0.04 wt%, copper 1.5 wt%, the balance or balance to 100% iron with other impurities associated with the casting of raw materials. Wear test results indicate that wear resistance increases with carbon content increasing from 1.2 to 3.2% by weight. The hardness variation in such sample alloys follows the same trend as the wear resistance. High carbon sample alloys have better wear resistance than M2 tool steel and Silichrome XB.

[0023] O teor de carbono da liga inventiva precisa ser pelo menos de 1,8 ou superior, a fim de se obter a dureza necessária, porque a dureza das ligas de amostras com 1,2 e 1,4% em peso de carbono é somente de 29,0 e 30,4 HRC, respectivamente, e a perda de peso dessas duas ligas de amostras comparativas é 560,1 mg e 481,6 mg, respectivamente. A resistência à corrosão das ligas de amostras contendo diferentes teores de carbono parece permanecer praticamente constante e também atende as normas de resistência à corrosão. As ligas de amostras comparativas com baixos teores de carbono 1 e 2 têm melhor resistência à corrosão a baixas concentrações de ácido sulfúrico. Entretanto, tais ligas de amostras comparativas com baixos teores de carbono não têm suficiente resistência ao desgaste. Adicionalmente, como mostrado nos dados da Tabela 4, o defeito de contração nas ligas de amostras comparativas 1 e 2 é aceitável, mas a classificação do teste de rasgamento nessas duas ligas de amostras comparativas com baixos teores de carbono 1 e 2 é inaceitável. Por outro lado, quando o teor de carbono da liga for na faixa de 3,0% em peso a 3,2% em peso, a classificação do teste de rasgamento é aceitável. Portanto, o teor de carbono para se obter boas propriedades de dureza e fundição, o teor de carbono deve ficar na faixa de cerca de 1,8 a cerca de 3,5 % em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 2 a cerca de 3% em peso e mais preferencialmente ainda na faixa de cerca de 2,3 a cerca de 2,7 % em peso [0024] As amostras de 8 a 14 contêm cromo de 10,0 a 22,0% em peso, com o carbono 2,5% em peso, silício 1,0% em peso, tungstênio 7,0% em peso, níquel 16,0% em peso, vanádio 1,0% em peso, nióbio 1,0% em peso, alumínio 0,04% em peso, cobre 1,5% em peso e o resto sendo ferro, com outras impurezas associadas com a fundição das matérias primas. Estas amostras tendo diferentes teores de cromo ilustram os efeitos do cromo sobre a dureza e resistência à corrosão e ao desgaste. As ligas contendo baixo teor de cromo fornecem menor resistência à corrosão, enquanto as ligas com teores de cromo mais altos têm uma dureza mais baixa e uma menor resistência ao desgaste. Portanto, o teor de cromo na liga inventiva precisa ficar dentro da faixa de cerca de 12 a cerca de 24% em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 14 a cerca de 22% em peso e mais preferencialmente na faixa de cerca de 16 a cerca de 20% em peso, para o equilíbrio de boa resistência à corrosão e adequada resistência ao desgaste. Embora a amostra comparativa 15 tenha adequada dureza, ela apresenta demasiada taxa de desgaste.The carbon content of the inventive alloy must be at least 1.8 or higher in order to obtain the required hardness, because the hardness of alloys with 1.2 and 1.4 wt% carbon samples is only 29.0 and 30.4 HRC, respectively, and the weight loss of these two comparative sample alloys is 560.1 mg and 481.6 mg, respectively. The corrosion resistance of alloys of samples containing different carbon contents appears to remain virtually constant and also meets corrosion resistance standards. Low carbon comparative sample alloys 1 and 2 have better corrosion resistance at low sulfuric acid concentrations. However, such low carbon comparative sample alloys do not have sufficient wear resistance. In addition, as shown in the data in Table 4, the contraction defect in comparative sample 1 and 2 alloys is acceptable, but the tear test rating in these two low carbon comparative sample 1 and 2 alloys is unacceptable. On the other hand, when the alloy carbon content ranges from 3.0 wt% to 3.2 wt%, the tear test rating is acceptable. Therefore, the carbon content to obtain good hardness and casting properties, the carbon content should be in the range of about 1.8 to about 3.5% by weight, preferably in the range of about 2 to about 3 wt.% And most preferably in the range of from about 2.3 to about 2.7 wt.% Samples 8 through 14 contain chromium from 10.0 to 22.0 wt.%. carbon 2.5 wt%, silicon 1.0 wt%, tungsten 7.0 wt%, nickel 16.0 wt%, vanadium 1.0 wt%, niobium 1.0 wt%, aluminum 0 , 04% by weight, covers 1.5% by weight and the rest being iron, with other impurities associated with the melting of the raw materials. These samples having different chromium contents illustrate the effects of chromium on hardness and corrosion and wear resistance. Low chromium alloys provide lower corrosion resistance, while higher chromium alloys have lower hardness and less wear resistance. Therefore, the chromium content of the inventive alloy must be within the range of about 12 to about 24% by weight, preferably in the range of about 14 to about 22% by weight and more preferably in the range of about 16 to about 24%. about 20% by weight, for the balance of good corrosion resistance and adequate wear resistance. Although comparative sample 15 has adequate hardness, it has too much wear rate.

[0025] As amostras 6 e 16 a 20 contêm tungstênio e/ou molibdênio numa faixa de 2,0 a 15,0% em peso, com carbono 2,5% em peso, silício 1,0-2,0% em peso, cromo 18,0% em peso, níquel 16,0-25,0% em peso, vanádio 1,0-2,0% em peso, nióbio 1,0% em peso, alumínio 0,04% em peso, cobre 1,5% em peso e o resto é ferro com outras impurezas associadas com fundição de matérias primas. O aumento do teor de tungstênio e molibdênio tem pouco efeito na dureza e na corrosão na faixa testada. De fato, um alto teor de tungstênio ou molibdênio causa um decréscimo na resistência ao desgaste. Não é necessário utilizar-se alto teor de molibdênio e/ou tungstênio para melhor corrosão ou mais elevada dureza da liga inventiva. Similar a aços de alta velocidade, a adição de molibdênio ou tungstênio melhora a dureza quente da liga inventiva, o que é importante pela vista da aplicação projetada, visto que a temperaturas de trabalho do inserto de admissão pode alcançar 371oC. Os teores de molibdênio e tungstênio é combinados são definidos para serem dentro de 2,0 a 16,0% em peso, preferivelmente 3,0 a 15,0% em peso. Em algumas ligas o tungstênio será entre cerca de 3,0 e cerca de 7,0% em peso e podem não conter molibdênio. Em outras ligas, a combinação de molibdênio e tungstênio será entre 10,0 e 16,0% em peso, com o molibdênio preferivelmente 12,0 a 15,0% em peso e nenhum tungstênio. Excessiva quantidade de tungstênio ou molibdênio causa problema de fragilidade para fundições feitas pela liga inventiva.Samples 6 and 16 to 20 contain tungsten and / or molybdenum in a range from 2.0 to 15.0 wt%, with 2.5 wt% carbon, 1.0-2.0 wt% silicon , chrome 18.0 wt%, nickel 16.0-25.0 wt%, vanadium 1.0-2.0 wt%, niobium 1.0 wt%, aluminum 0.04 wt%, copper 1.5% by weight and the rest is iron with other impurities associated with foundry casting. Increasing tungsten and molybdenum content has little effect on hardness and corrosion in the range tested. In fact, a high tungsten or molybdenum content causes a decrease in wear resistance. It is not necessary to use high molybdenum and / or tungsten content for better corrosion or higher hardness of the inventive alloy. Similar to high-speed steels, the addition of molybdenum or tungsten improves the hot hardness of the inventive alloy, which is important for the design application view, since inlet insert working temperatures can reach 371oC. The combined molybdenum and tungsten contents are defined to be within 2.0 to 16.0 wt%, preferably 3.0 to 15.0 wt%. In some alloys tungsten will be between about 3.0 and about 7.0% by weight and may not contain molybdenum. In other alloys, the combination of molybdenum and tungsten will be between 10.0 and 16.0 wt%, with molybdenum preferably 12.0 to 15.0 wt% and no tungsten. Too much tungsten or molybdenum causes brittleness problems for inventive alloy castings.

[0026] As amostras 6, 21,22 e 23 contêm um teor de níquel na faixa de 12,0 a 25,0% em peso, com carbono 2,5% em peso, silício 1,0% em peso, cromo 18,0% em peso, tungstênio 7,0% em peso, vanádio 1,0% em peso, nióbio 1,0% em peso, alumínio 0,04% em peso, cobre 1,5% em peso e o resto sendo ferro, com outras impurezas associadas com fundição de matérias primas. O níquel tem uma contribuição positiva para a resistência à corrosão da liga. Primeiro, há uma quantidade mínima de níquel necessária a fim de formar austenita estável na liga. Segundo, maiores teores de níquel geralmente melhoram a resistência à corrosão da liga em todas as concentrações de ácido testadas. Entretanto, a melhoria é às custas de uma menor dureza e, portanto, menor resistência ao desgaste. Portanto, o teor de níquel precisa situar-se na faixa de cerca de 12 a cerca de 25% em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 13 a cerca de 20% em peso, mais preferencial mente na faixa de cerca de 14 a cerca de 18% em peso.Samples 6, 21,22 and 23 contain a nickel content in the range of 12.0 to 25.0 wt%, with 2.5 wt% carbon, 1.0 wt% silicon, chromium 18 , 0 wt%, tungsten 7.0 wt%, vanadium 1.0 wt%, niobium 1.0 wt%, aluminum 0.04 wt%, copper 1.5 wt% and the rest being iron , with other impurities associated with casting of raw materials. Nickel makes a positive contribution to the corrosion resistance of the alloy. First, there is a minimum amount of nickel required to form stable austenite in the alloy. Second, higher nickel contents generally improve the corrosion resistance of the alloy at all acid concentrations tested. However, the improvement is at the expense of lower hardness and therefore less wear resistance. Therefore, the nickel content needs to be in the range from about 12 to about 25% by weight, preferably in the range of about 13 to about 20% by weight, more preferably in the range of about 14 to about 25%. 18% by weight.

[0027] As amostras 5 e 24 contêm vanádio de 1,0 a 3,0% em peso, com carbono 2,2% em peso, silício 1,0% em peso, cromo 18,0% em peso, tungstênio 7,0% em peso, nióbio 1,0% em peso, alumínio 0,04% em peso, cobre 1,5% em peso e o resto sendo ferro, com outras impurezas associadas com a fundição das matérias primas. O vanádio e o nióbio são fortes elementos de liga de formação tipo carbeto MC. Uma pequena adição de vanádio e nióbio ajuda a melhorar a resistência à corrosão da liga em baixas concentrações de ácido. Uma elevada adição de vanádio também é benéfica para reduzir os defeitos de contração e de rasgamento a quente. Entretanto, demasiado vanádio ou nióbio diminui a dureza e a resistência ao desgaste da liga. Pelos resultados dos testes de desgaste, corrosão, contração e rasgamento a quente, o teor de vanádio deve ficar na faixa de cerca de 0,02 a cerca de 3% em peso. Similarmente, o teor de nióbio deve ficar na faixa de cerca de 0,02 a cerca de 3% em peso. Os teores de vanádio e nióbio combinados devem ficar na faixa de cerca de 0,05 a cerca de 4% em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 1 a cerca de 3,5% em peso e mais preferivelmente na faixa de cerca de 1,5 a cerca de 2,5% em peso.Samples 5 and 24 contain vanadium of 1.0 to 3.0 wt%, with carbon 2.2 wt%, silicon 1.0 wt%, chromium 18.0 wt%, tungsten 7, 0 wt%, niobium 1.0 wt%, aluminum 0.04 wt%, copper 1.5 wt% and the rest being iron, with other impurities associated with the melting of the raw materials. Vanadium and niobium are strong MC carbide forming alloying elements. A small addition of vanadium and niobium helps improve the corrosion resistance of the alloy at low acid concentrations. A high addition of vanadium is also beneficial for reducing shrinkage and hot tear defects. However, too much vanadium or niobium decreases the hardness and wear resistance of the alloy. From the results of wear, corrosion, shrinkage and hot tear testing, the vanadium content should be in the range of about 0.02 to about 3% by weight. Similarly, the niobium content should be in the range of about 0.02 to about 3 wt%. The vanadium and niobium contents combined should be in the range from about 0.05 to about 4 wt%, preferably in the range from about 1 to about 3.5 wt% and more preferably in the range of about 1 0.5 to about 2.5% by weight.

[0028] As amostras 6 e 24A, 25 e 25A contêm silício de 1,0 a 4,0% em peso, com carbono 2,5% em peso, cromo 18,0% em peso, tungstênio 7,0% em peso, níquel 16% em peso, vanádio 1,0% em peso, nióbio 1,0% em peso, alumínio 0,04% em peso, cobre 1,5% em peso e o resto sendo ferro com outras impurezas associadas com a fundição de matérias primas. O silício tem efeitos desoxidantes e dessulfurizantes durante o processo de fundição de liga. O silício também tem o efeito de melhorar a fluidez. Entretanto, as razões principais para utilizar-se silício na liga inventiva são que o silício pode também melhorar a corrosão e a resistência ao desgaste das ligas. Aumentando-se o teor de silício de 1,0 para 4,0% em peso melhora-se a resistência à corrosão da liga inventiva. Se o teor de Si for menor do que 0,5%, os efeitos sobre o desgaste e corrosão não são conseguidos. Se o teor de Si for mais do que 4,0% em peso, especialmente na liga austenítica de alto carbono, a quantidade excessiva de silício torna a liga demasiadamente quebradiça. Uma quantidade mais elevada de silício também diminui a dureza da liga inventiva. Portanto, o teor de silício precisa ficar dentro da faixa de cerca de 0,5 a cerca de 4% em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 2,5% em peso e, mais preferivelmente na faixa de 0,5 a cerca de 1,5% em peso.Samples 6 and 24A, 25 and 25A contain 1.0 to 4.0 wt% silicon, with 2.5 wt% carbon, 18.0 wt% chrome, 7.0 wt% tungsten nickel 16 wt%, vanadium 1.0 wt%, niobium 1.0 wt%, aluminum 0.04 wt%, copper 1.5 wt% and the rest being iron with other impurities associated with the smelter of raw materials. Silicon has deoxidizing and desulfurizing effects during the alloy casting process. Silicon also has the effect of improving flowability. However, the main reasons for using silicon in the inventive alloy is that silicon can also improve corrosion and wear resistance of the alloys. Increasing the silicon content from 1.0 to 4.0% by weight improves the corrosion resistance of the inventive alloy. If the Si content is less than 0.5%, the effects on wear and corrosion are not achieved. If the Si content is more than 4.0% by weight, especially in the high carbon austenitic alloy, the excessive amount of silicon makes the alloy too brittle. A higher amount of silicon also decreases the hardness of the inventive alloy. Therefore, the silicon content needs to be within the range of about 0.5 to about 4 wt%, preferably in the range of about 0.5 to about 2.5 wt%, and more preferably in the range of about 0.5 to about 4% by weight. 0.5 to about 1.5 wt%.

[0029] A adição do cobre aumenta a resistência à corrosão da liga significativamente. Entretanto, quantidade excessiva de cobre diminui a resistência ao desgaste da liga. Portanto, a quantidade de cobre na liga precisa ficar dentro da faixa de cerca de 0,05 a cerca de 3% em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 2,5% em peso, mais preferencialmente na faixa de cerca de 1,0 a cerca de 2,0% em peso.The addition of copper increases the corrosion resistance of the alloy significantly. However, too much copper decreases the wear resistance of the alloy. Therefore, the amount of copper in the alloy must be within the range of about 0.05 to about 3% by weight, preferably in the range of about 0.5 to about 2.5% by weight, more preferably in the range. from about 1.0 to about 2.0% by weight.

[0030] O manganês também tem efeitos desoxidantes e dessulfurizantes em metais fundidos. Entretanto, o manganês pode deteriorar a resistência à corrosão, se seu teor for demasiado alto. Portanto, a faixa de manganês precisa ser menor do que cerca de 1,5% em peso, preferivelmente menor do que cerca de H em peso, mais preferencialmente na faixa de cerca de 0,2 a cerca de 0,6% em peso.Manganese also has deoxidizing and desulfurizing effects on molten metals. However, manganese can deteriorate corrosion resistance if its content is too high. Therefore, the manganese range needs to be less than about 1.5 wt%, preferably less than about H wt%, more preferably in the range of about 0.2 to about 0.6 wt%.

[0031] Uma pequena quantidade de alumínio e, opcionalmente, titânio, é adicionada nas ligas inventivas para fins de desgaseificação e de endurecimento por precipitação. A quantidade de alumínio deve ficar na faixa de cerca de 0,01 a cerca de 0,2% em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 0,02 e cerca de 0,1 % em peso, mais preferivelmente na faixa de cerca de 0,03 e cerca de 0,06% em peso. A faixa para o titânio é entre cerca de zero e cerca de 1% em peso, preferivelmente na faixa de cerca de 0,01 e cerca de 0,5% em peso, mais preferivelmente entre cerca de 0,02% em peso e cerca de 0,06% em peso. Quando estes elementos são adicionados e as ligas tratadas por calor, a resistência ao desgaste será melhorada.A small amount of aluminum and optionally titanium is added in the inventive alloys for degassing and precipitation hardening purposes. The amount of aluminum should be in the range from about 0.01 to about 0.2% by weight, preferably in the range from about 0.02 to about 0.1% by weight, more preferably in the range of about 0.03 and about 0.06% by weight. The range for titanium is from about zero to about 1% by weight, preferably in the range from about 0.01 to about 0.5% by weight, more preferably from about 0.02% by weight to about 1%. 0.06% by weight. When these elements are added and the alloys heat treated, wear resistance will be improved.

[0032] Os resultados de teste de corrosão e dureza para aço de ferramentas M2, Stellite® 3, Tribaloy® T400, Silichrome XB e as ligas dentro das faixas especificadas nas patentes norte-americanas US 6.866.816; US 6.916.444; US 6.436.338; US 3.257.178 e US 4.122.817, também estão fornecidos na Tabela 1 e na Tabela 2. É óbvio que muitas amostras inventivas têm muito melhor resistência à corrosão e ao desgaste do que o aço de ferramentas M2 e ao Silichrome XB. Algumas amostras são mesmo próximas das ligas à base de cobalto Stellite® 3 e Tribaloy® T400, em termos de resistência à corrosão. Entretanto, estas amostras são muito menos caras do que as ligas à base de cobalto.The corrosion and hardness test results for M2 tool steel, Stellite® 3, Tribaloy® T400, Silichrome XB and alloys within the ranges specified in US patents 6,666,816; US 6,916,444; US 6,436,338; US 3,257,178 and US 4,122,817 are also provided in Table 1 and Table 2. It is obvious that many inventive samples have much better resistance to corrosion and wear than M2 tool steel and Silichrome XB. Some samples are even close to the Stellite® 3 and Tribaloy® T400 cobalt-based alloys for corrosion resistance. However, these samples are much less expensive than cobalt-based alloys.

[0033] Deve ser apreciado que as ligas da presente invenção são capazes de serem incorporadas na forma de uma variedade de forma de realização, somente algumas das quais tendo sido ilustradas e descritas. A invenção pode ser corporificada em outras formas, sem desvio de seu espírito ou características essenciais. Deve ser apreciado que a adição de alguns outros ingredientes, etapas de processo, materiais ou componentes não especificamente incluídos terão um impacto adverso na presente invenção. O melhor modo da invenção pode, portanto, excluir ingredientes, etapas de processo, materiais ou componentes que não aqueles listados acima, para inclusão ou uso na invenção. Entretanto, as formas de realização descritas são consideradas em todos os aspectos somente como ilustrativas e não limitativas e o escopo da invenção é, portanto, indicado pelas reivindicações anexas, em vez de pela descrição precedente. Todas as mudanças que se situem dentro do significado e faixa de equivalência das reivindicações são para ser abrangidas dentro de seu escopo.It should be appreciated that the alloys of the present invention are capable of being incorporated in the form of a variety of embodiments, only some of which have been illustrated and described. The invention may be embodied in other forms without departing from its spirit or essential characteristics. It should be appreciated that the addition of some other ingredients, process steps, materials or components not specifically included will have an adverse impact on the present invention. The best mode of the invention may therefore exclude ingredients, process steps, materials or components other than those listed above for inclusion or use in the invention. However, the described embodiments are considered in all respects to be illustrative and non-limiting only and the scope of the invention is therefore indicated by the appended claims rather than the preceding description. All changes that fall within the meaning and equivalence range of the claims are to be encompassed within its scope.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Liga austenítica homogênea à base de ferro com boa resistência à corrosão e ao desgaste, Certificado de Adição de Invenção do PI0604291-0, depositado em 13/10/2006, de acordo com a reivindicação 1 do pedido PI0604291-0, caracterizada pelo fato de que compreende: a) 1,8 a 3,5% em peso de carbono; b) 12 a 24% em peso de cromo; c) 0,5 a 4% em peso de silício; d) 12 a 25% em peso de níquel; e) 2 a 16% em peso de tungstênio e molibdênio combinados; f) 0,05 a 4% em peso de nióbio e vanádio combinados; g) 0 a 1% em peso de titânio; h) 0,01 a 0,2% em peso de alumínio; i) 0,05 a 3% em peso de cobre; j) menos do que 1,5% em peso de manganês; k) pelo menos 40% em peso de ferro.1. Homogeneous iron-based austenitic alloy with good corrosion and wear resistance, Certificate of Addition of Invention PI0604291-0, filed 13/10/2006 according to claim 1 of application PI0604291-0, characterized by It comprises: (a) 1,8 to 3,5% by weight of carbon; b) 12 to 24 wt% chromium; c) 0.5 to 4% by weight of silicon; d) 12 to 25 wt% nickel; e) 2 to 16% by weight of combined tungsten and molybdenum; f) 0.05 to 4% by weight of combined niobium and vanadium; g) 0 to 1% by weight of titanium; h) 0.01 to 0.2 wt% aluminum; (i) 0.05 to 3% by weight of copper; j) less than 1.5% by weight of manganese; (k) at least 40% by weight of iron. 2. Peça para um motor de combustão interna, caracterizada pelo fato de que é constituída pela liga, tal como definida na reivindicação 1.Part for an internal combustion engine, characterized in that it consists of the alloy as defined in claim 1. 3. Peça, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a peça é moldada por fundição da liga, ou revestimento duro com a liga, em forma tanto de arame quanto de pó.Workpiece according to Claim 2, characterized in that the workpiece is cast by casting the alloy or hard coated with the alloy in the form of both wire and powder. 4. Peça, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que é moldada por um método de metalurgia de sinterização com pó.Part according to claim 2, characterized in that it is shaped by a powder sintering metallurgy method. 5. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de carbono fica entre 2,3 e 2,7% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of carbon is between 2.3 and 2.7% by weight. 6. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a que quantidade de cromo fica entre 16 e 20% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of chromium is between 16 and 20% by weight. 7. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de silício fica entre 0,5 e 1,5% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of silicon is between 0.5 and 1.5% by weight. 8. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de tungstênio e molibdênio combinados fica entre 3 e 7% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of tungsten and molybdenum combined is between 3 and 7% by weight. 9. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de níquel fica entre 14 e 18% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of nickel is between 14 and 18% by weight. 10. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de nióbio e vanádio combinados fica entre 1,5 e 2,5% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of niobium and vanadium combined is between 1.5 and 2.5% by weight. 11. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de titânio fica entre 0,02 e 0,06% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of titanium is between 0.02 and 0.06% by weight. 12. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de alumínio fica entre 0,03 e 0,06% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of aluminum is between 0.03 and 0.06% by weight. 13. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de cobre fica entre 1 e 2% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of copper is between 1 and 2% by weight. 14. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de manganês fica entre 0,2 e 0,6% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of manganese is between 0.2 and 0.6% by weight. 15. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de ferro é maior do que 50% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of iron is greater than 50% by weight. 16. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem uma resistência ao desgaste de deslizamento de pino em disco a elevada temperatura, a 0,13 m/s por 255 m, menor do que 450 miligramas, medida usando-se a norma ASTM G99-90 a 260°C, com um pino de 6,35 mm de diâmetro e 25,4 mm de comprimento, de liga de superfície de válvula de Eatonite® 6, e um disco da liga testada tendo 50,8 mm de diâmetro e 12,5 mm de espessura.Alloy according to claim 1, characterized in that it has a high-temperature disc pin slip wear resistance at 0.13 m / s by 255 m, less than 450 milligrams, measured using ASTM G99-90 at 260 ° C, with a 6.35 mm diameter and 25.4 mm long pin, Eatonite® 6 valve surface alloy pin, and a tested alloy disc having 50 Mm in diameter and 12.5 mm in thickness. 17. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem uma dureza à temperatura ambiente entre 34 e 54 numa escala C de Rockwell.Alloy according to claim 1, characterized in that it has a hardness at room temperature between 34 and 54 ° C on a Rockwell C scale. 18. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de vanádio fica entre 0,02 e 3% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of vanadium is between 0.02 and 3% by weight. 19. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de nióbio fica entre 0,02 e 3% em peso.Alloy according to claim 1, characterized in that the amount of niobium is between 0.02 and 3% by weight. 20. Liga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem uma perda por corrosão menor do que 5 mg quando 12,7 mm de uma amostra cilíndrica da liga, tendo um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de 31,75 mm e aquecida a 149°3, é imersa numa solução a 0,25% em volume de ácido sulfúrico à temperatura ambiente, retirada, aquecida novamente, e o ciclo repetido por 1 hora, com cada ciclo durando 24 segundos.Alloy according to claim 1, characterized in that it has a corrosion loss of less than 5 mg when 12.7 mm of a cylindrical alloy sample having a diameter of 6.35 mm and a length of 31.75 mm and heated to 149 ° 3, is immersed in a 0.25 vol% solution of sulfuric acid at room temperature, withdrawn, reheated, and the cycle repeated for 1 hour, with each cycle lasting 24 seconds.

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