BRPI0400488B1 - Alloy for producing objects with high heat resistance and high thermal stability. - Google Patents

Alloy for producing objects with high heat resistance and high thermal stability. Download PDF

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BRPI0400488B1
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Devrim Caliskanouglu
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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LIGA PARA PRODUÇÃO DE OBJETOS COM ALTA RESISTÊNCIA AO CALOR E AL- TA ESTABILIDADE TÉRMICA". A invenção refere-se a uma liga para produção de objetos com alta resistência ao calor e estabilidade térmica.Report of the Invention Patent for "ALLOY FOR PRODUCTION OF HIGH HEAT RESISTANCE OBJECTS AND HIGH THERMAL STABILITY". The invention relates to an alloy for producing objects with high heat resistance and thermal stability.

Em especial, a invenção refere-se a um objeto de aço de traba- lho a quente, com alta dureza, alta resistência ao calor e alta estabilidade térmica.In particular, the invention relates to a hot working steel object with high hardness, high heat resistance and high thermal stability.

Em geral, aços de trabalho a quente podem ser designados co- mo ligas na base de ferro termicamente temperáveis, cujas propriedades mecânicas mais altas são mantidas depois do tratamento térmico, particu- larmente a alta resistência térmica e dureza, até temperaturas de 500°C e acima.In general, hot-working steels may be designated as heat-resistant iron base alloys, the highest mechanical properties of which are retained after heat treatment, particularly high heat resistance and hardness, up to temperatures of 500 ° C. and above.

De acordo com as exigências crescentes do desenvolvimento técnico, existe a exigência geral de que materiais de trabalho a quente sejam aperfeiçoados adicionalmente na qualidade, particularmente, aumentar a resistência ao calor dos mesmos, a uma alta estabilidade térmica, bem como aumentar a tenacidade dos mesmos. Aços de trabalho a quente usuais são ligas na base de ferro, que contêm carbono, com 0,3 a 0,4% em peso de carbono (C), cuja dureza é aumentada de acordo com a exigência com uma têmpera por resfriamento brusco, por formação de martensita na estrutura e um revenimento. Uma adição de elementos de liga, em geral, em % em peso: silício (Si) até 1,5 cromo (Cr) 2,5 até 5,5 molibdênio (Mo_) até 3,0 vanádio (V) até 1,0 ao material básico de ferro e um uso de processos de tratamento térmico configurados de modo especial permite produzir do mesmo um objeto que possui altos valores para propriedades mecânicas desejadas, a uma tempe- ratura de uso de até aproximadamente 500°C. Por adição à liga de tungstê- nio (W), até 9% em peso, e cobalto (Co), até 3,0% em peso, a temperatura de uso pode ser aumentada um pouco.In accordance with the increasing demands of technical development, there is a general requirement that hot working materials be further improved in quality, particularly increasing their heat resistance, high thermal stability and increasing their toughness. . Usual hot work steels are carbon-based alloys containing carbon with 0.3 to 0.4 wt% carbon (C), the hardness of which is increased according to the requirement with a quenching quench, by martensite formation in the structure and a tempering. Addition of alloying elements, generally by weight%: silicon (Si) to 1,5 chromium (Cr) 2,5 to 5,5 molybdenum (Mo_) to 3,0 vanadium (V) to 1,0 Iron base material and the use of specially configured heat treatment processes make it possible to produce an object having high values for desired mechanical properties, at a use temperature of up to approximately 500 ° C. By adding tungsten alloy (W) up to 9 wt% and cobalt (Co) up to 3.0 wt%, the usage temperature can be increased slightly.

Substancialmente, a dureza a quente desses aços é produzida por um mecanismo de precipitação, que é designado por aumento de dureza secundário pelo técnico, sendo que são formados carburetos de cromo- molibdênio-tungstênio finíssimos na grade de martensita.Substantially, the hot hardness of these steels is produced by a precipitation mechanism, which is referred to as secondary hardness increase by the technician, and very finely chromo-molybdenum-tungsten carbides are formed in the martensite grid.

Um outro aumento da resistência de um material, diferente, em essência, da têmpera por resfriamento brusco, pode ser obtido por uma têmpera por precipitação. O pressuposto para uma têmpera por precipitação é uma solubilidade decrescente com a temperatura de um aditivo de liga ou de elementos de liga no metal básico.Another increase in strength of a material, different in essence from quench quenching, can be obtained by precipitation quenching. The assumption for a precipitation quench is a decreasing solubility with the temperature of an alloy additive or alloying elements in the base metal.

Em uma têmpera por precipitação, um material de liga primeira- mente é submetido a um tratamento de recozimento de solução, com um resfriamento intensificado, subseqüente, com o qual um aditivo de liga ou uma fase é levado totalmente ou parcialmente em solução e é mantido em solução supersaturada. Um aquecimento subseqüente para uma temperatu- ra abaixo da temperatura de recozimento de solução provoca uma precipita- ção da fração supersaturada do (dos) elemento(s) ou da (das) fase(s), o que produz uma alteração das propriedades de material, em geral, um aumento da dureza do material.In a precipitation quench, an alloying material is first subjected to a solution annealing treatment, with subsequent intensified cooling, whereby an alloying additive or phase is wholly or partially brought into solution and maintained. in supersaturated solution. Subsequent heating to a temperature below the solution annealing temperature causes precipitation of the supersaturated fraction of the element (s) or phase (s), which produces a change in material properties. generally an increase in the hardness of the material.

Materiais na base de ferro, temperáveis por precipitação, possu- em, em geral, conteúdos de liga em % em peso de: carbono (C) até 0,05 manganês (Mn) até 2,0 cromo(Cr) até 16,0 molibdênio (Mo) até 6,0 níquel (Ni) até 26,0 vanádio (V) até 0,4 cobalto (Co) até 10,0 titânio (Ti) até 3,0 alumínio (Al) até 0,3 Tanto as ligas na base de ferro, com uma formação de marten- sita em uma têmpera por resfriamento brusco, como também aquelas que sofrem uma alteração em suas propriedades mecânicas por precipitação de elementos e fases, têm em comum a desvantagem que no respectivo âmbito da composição de liga e/ou por uma tecnologia de tratamento térmico, res- pectivamente apenas propriedades individuais, tal como, por exemplo, a du- reza e resistência ou a estabilidade à temperatura, são aperfeiçoadas, mas a isso está associada uma queda de outros valores de propriedades, tal como, por exemplo, a tenacidade do material, a estabilidade térmica e similar. É objeto da invenção indicar uma liga que possibilite aperfeiçoar, no total, o perfil de propriedades de um objeto produzido da mesma. De acordo com a tarefa da invenção, deve ser criado um objeto de aço de tra- balho a quente, com, simultaneamente, alta dureza e alta tenacidade, alta resistência ao calor e alta estabilidade térmica. O objeto da invenção citada inicialmente é obtido com uma liga, que contém em % em peso: carbono (C) 0,15 até 0,44 silício (Si) 0,04 até 0,3 manganês (Mn) 0,06 até 0,4 cromo (Cr) 1,2 até 5,0 molibdênio (Mo) 0,8 até 6,5 níquel (Ni) 3,4 até 9,8 vanádio (V) 0,2 até 0,8 cobalto (Co) 0,1 até 9,8 alumínio (Al) 1,4 até 3,0 cobre (Cu) abaixo de 1,3 nióbio (Nb) abaixo de 0,35 ferro (Fe) restante bem como elementos acessórios e impurezas causadas pela produção.Precipitation-hardened iron-based materials generally have alloy content by weight% of: carbon (C) to 0,05 manganese (Mn) to 2,0 chromium (Cr) to 16,0 molybdenum (Mo) to 6.0 nickel (Ni) to 26.0 vanadium (V) to 0.4 cobalt (Co) to 10.0 titanium (Ti) to 3.0 aluminum (Al) to 0.3 Iron base alloys with a martenite formation in a quenching quench, as well as those that undergo a change in their mechanical properties by precipitation of elements and phases, have in common the disadvantage that in their respective composition of alloying and / or heat treatment technology, respectively only individual properties such as, for example, hardness and strength or temperature stability, are improved, but this is associated with a drop in other heat values. properties such as, for example, material toughness, thermal stability and the like. It is an object of the invention to indicate an alloy which makes it possible to improve the overall property profile of an object produced therefrom. In accordance with the task of the invention, a hot-working steel object with high hardness and high toughness, high heat resistance and high thermal stability must be created. The object of the invention cited above is obtained with an alloy containing by weight%: carbon (C) 0.15 to 0.44 silicon (Si) 0.04 to 0.3 manganese (Mn) 0.06 to 0 , 4 chromium (Cr) 1.2 to 5.0 molybdenum (Mo) 0.8 to 6.5 nickel (Ni) 3.4 to 9.8 vanadium (V) 0.2 to 0.8 cobalt (Co) 0.1 to 9.8 aluminum (Al) 1.4 to 3.0 copper (Cu) below 1.3 niobium (Nb) below 0.35 iron (Fe) remaining as well as ancillary elements and impurities caused by production .

As vantagens que se apresentam com a invenção podem ser vistas, substancialmente, no fato de que por medidas de tecnologia de liga foi criado um material, no qual uma têmpera de precipitação pode ser sobre- posta à têmpera por resfriamento brusco ou de martensita. Nesse caso, as atividades dos elementos de liga em relação ao carbono e as que referem-se à formação da união ou das fases são escolhidas de tal modo favorável que também a temperaturas de austenitização comparativamente baixas, pode se dar simultaneamente no beneficiamento uma têmpera por precipitações de carburetos secundários, finíssimos, particularmente, carburetos de cro- mo-molibdênio-vanádio, e uma têmpera por uma precipitação de fases in- termetálicas, particularmente, de AIFe2Ni, e é obtida uma alta dureza a quente, a uma alta tenacidade do material.The advantages presented with the invention can be seen substantially from the fact that by alloy technology measures a material has been created in which a precipitation temper can be superimposed on the hard quench or martensite quench. In this case, the activities of the alloying elements with respect to carbon and those relating to the formation of the joint or phases are chosen in such a way that also at comparatively low austenitization temperatures, a quenching temper can be simultaneously processed. precipitations of very fine secondary carbides, particularly chromium-molybdenum-vanadium carbides, and tempering by a precipitation of intermetallic phases, particularly AIFe2Ni, and a high hot hardness is obtained at a high toughness of the material.

De acordo com a invenção, também é possível de modo aperfei- çoado uma têmpera total de partes grandes, uma vez que por tecnologia de liga está ajustado um comportamento de transformação térmica correspon- dente do material. Do mesmo modo, a estabilidade de revenimento e, desse modo, a estabilidade térmica do material beneficiado, a uma alta dureza, são substancialmente aperfeiçoadas.According to the invention, a complete quenching of large parts is also possible, since a corresponding thermal transformation behavior of the material is adjusted by alloying technology. Likewise, tempering stability and thereby thermal stability of the beneficiated material at high hardness are substantially improved.

Em uma liga na base de ferro de acordo com a invenção, está previsto um conteúdo de carbono de pelo menos 0,15% em peso, para que possa ser separada uma quantidade de carbureto suficiente para um au- mento de dureza secundário desejado. Concentrações de carbono mais al- tas que 0,44% em peso podem formar com os elementos formadores de carbureto previstos carburetos primários perturbadores, que diminuem a te- nacidade, de modo que o conteúdo de carbono deve importar em entre 0,15 e 0,44% em peso. O conteúdo de silício, para uma composição vantajosa de um produto de desoxidação, precisa importar em pelo menos 0,04% em peso, por outro lado, não deve ser mais alta que 0,3% em peso, uma vez que valo- res de silício mais altos influenciam negativamente a tenacidade do material.In an iron-based alloy according to the invention, a carbon content of at least 0.15 wt.% Is provided so that a sufficient amount of carbide can be separated for a desired secondary hardness increase. Carbon concentrations higher than 0.44% by weight may form with the intended carbide forming elements disturbing primary carbides, which decrease the tenacity, so that the carbon content must be between 0.15 and 0. 44% by weight. The silicon content, for an advantageous composition of a deoxidization product, must be at least 0.04 wt.%. On the other hand, it must not be higher than 0.3 wt.%. Higher silicon contents negatively influence the toughness of the material.

Manganês está previsto no aço, de acordo com a invenção, em uma concentração entre 0,06 e 0,4% em peso. Conteúdos mais baixos po- deríam causar uma fragilidade no caso de uma moldação a quente e conte- údos mais altos, desvantagens para a têmpera do material.Manganese is provided in steel according to the invention at a concentration between 0.06 and 0.4% by weight. Lower contents could cause brittleness in the case of hot molding and higher contents, disadvantages for material tempering.

Os conteúdos de cromo, molibdênio e vanádio são importantes para uma formação de dureza secundária desejada do material no benefici- amento, e devem ser observados em conjunto. Conteúdos de cromo abaixo de 1,2% em peso têm um efeito negativo sobre a têmpera total do material, os acima de 5,0% em peso reduzem a estabilidade térmica do mesmo, pois, com isso, a atividade do molibdênio é reprimida.Chromium, molybdenum and vanadium contents are important for a desired secondary hardness formation of the material in beneficiation, and should be observed together. Chromium contents below 1.2 wt% have a negative effect on the overall tempering of the material; chromium contents below 5.0 wt% reduce the thermal stability of the material, as the molybdenum activity is suppressed.

Em concentrações de molibdênio abaixo de 0,8% em peso, no decorrer do tratamento térmico uma quantidade insuficiente desse elemento é levada à solução, o que leva a valores de dureza secundária baixos. Acima de 6,5% em peso de molibdênio no aço pode causar uma fração de carbu- reto alta demais, o que pode trazer perdas de tenacidade do material e des- vantagens econômicas. O forte formador de carbureto, vanádio, está previsto de acordo com a invenção, com um conteúdo mínimo de 0,2% em peso, para garantir uma têmpera secundária estável do aço. Conteúdos mais altos que 0,8% em peso de vanádio podem levar à precipitação de carburetos primários, parti- cularmente no caso de conteúdos de carbono no limite superior da faixa de concentração, com o que as propriedades de tenacidade do material são deterioradas aos saltos.At molybdenum concentrations below 0.8% by weight, during the heat treatment an insufficient amount of this element is brought into solution, which leads to low secondary hardness values. Over 6.5% by weight of molybdenum in steel can cause a too high carb fraction, which can lead to material toughness losses and economic disadvantages. The strong carbide former, vanadium, is provided according to the invention with a minimum content of 0.2% by weight to ensure a stable secondary tempering of the steel. Content higher than 0.8% by weight of vanadium can lead to precipitation of primary carbides, particularly in the case of carbon content at the upper limit of the concentration range, whereby the material toughness properties are deteriorated by leaps. .

Embora o efeito de nióbio seja semelhante ao de vanádio, o mesmo, no entanto, distingue-se por uma formação de carburetos muito es- táveis, de modo que o conteúdo de nióbio deve importar, vantajosamente, em abaixo de 0,35% em peso.Although the effect of niobium is similar to that of vanadium, it is nonetheless distinguished by very stable carbide formation, so that the niobium content should advantageously be below 0.35% by weight. Weight.

Para garantia de um aumento de dureza secundária em um re- venimento da estrutura de martensita, da liga de acordo com a invenção, a mesma apresenta, portanto, a uma concentração de carbono de 0,15 a 0,44% em peso, conteúdos em % em peso de cromo de 1,2 a 5,0, de mo- libdênio de 0,8 a 6,5 e de vanádio, de 0,2 a 0,8. A concentração de níquel do aço e o conteúdo de alumínio do mesmo deve ser considerada com vistas à cinética de precipitação da fase do tipo AIFe2NI, para aumento da dureza em uma tecnologia de tratamento térmico prevista. Em conteúdos de níquel abaixo de 3,4% em peso e em uma concentração de alumínio de menos de 1,4% em peso, uma têmpera por precipitação está reprimida, portanto, o aumento de dureza aditivo como material no revenimento é pequeno.In order to guarantee a secondary hardness increase in a martensite structure revival of the alloy according to the invention, it therefore has a carbon concentration of 0.15 to 0.44 wt.%. by weight of chromium of 1,2 to 5,0, of molybdenum of 0,8 to 6,5 and of vanadium of 0,2 to 0,8. The nickel concentration of the steel and its aluminum content should be considered for the precipitation kinetics of the AIFe2NI phase to increase hardness in a predicted heat treatment technology. At nickel contents below 3.4 wt% and an aluminum concentration of less than 1.4 wt%, a precipitation temper is suppressed, so the increase in additive hardness as a material in tempering is small.

Conteúdos mais altos que 9,8% em peso de níquel deslocam a transformação de δ/α para temperaturas mais baixas, o que pode levar a problemas no tratamento de recozimento a doce do aço, a uma alta dureza de trabalho e à perturbação da cinética de precipitação.Contents higher than 9.8 wt.% Nickel shift the δ / α transformation to lower temperatures, which can lead to problems in the steel annealing treatment, high working hardness and kinetic disturbance. of precipitation.

Conteúdos acima de 3,0% em peso de alumínio estimulam de modo negativo um alto âmbito de DELTA-(6)-ferrita no comportamento de transformação, uma formação de nitreto e baixam a tenacidade de material da liga.Contents above 3.0% by weight of aluminum negatively stimulate a high range of DELTA- (6) ferrite in behavior, a nitride formation and lower alloy material toughness.

De acordo com a invenção, o conteúdo de níquel e o conteúdo de alumínio do aço situam-se, portanto, em % em peso nas faixas de 3,4 a 9,8 de níquel e 1,4 a 3,0 de alumínio.According to the invention, the nickel content and aluminum content of steel are therefore in weight% in the 3.4 to 9.8 nickel and 1.4 to 3.0 aluminum ranges.

Cobre pode formar fases intermetálicas indesejáveis e deve es- tar contido no aço em uma concentração pequena, de abaixo de 1,3% em peso.Copper can form undesirable intermetallic phases and should be contained in the steel in a small concentration of below 1.3% by weight.

Para aperfeiçoamento adicional do perfil de propriedades da liga de acordo com a invenção pode estar previsto que a mesma apresente um ou mais dos elementos com a seguinte concentração em % em peso: carbono (C) 0,25 até 0,4, preferivelmente, 0,31 a 0,36 silício (Si) 0,1 até 0,25, preferivelmente, 0,15 a 0,19 manganês (Mn) 0,15 até 0,3, preferivelmente, 0,2 a 0,29 cromo (Cr) 1,9 até 2,9, preferivelmente, 2,2 a 2,8 molibdênio (Mo) 1,2 até 4,5, preferivelmente, 2,1 a 2,9 níquel (Ni) 5,0 até 7,6, preferivelmente, 5,6 a 7,1 vanádio (V) 0,24 até 0,6, preferivelmente, 0,25 a 0,4 cobalto (Co) 1,4 até 7,9, preferivelmente, 1,6 a 2,9 alumínio (Al) 1,6 até 2,9, preferivelmente, 2,1 a 2,8 Por essas faixas de conteúdo mais estreitas de elementos na composição química do aço, pode ser obtido um aperfeiçoamento de pro- priedades adicional dos objetos produzidos com o mesmo.For further improvement of the alloy property profile according to the invention it may be provided that it has one or more of the elements having the following concentration by weight%: carbon (C) 0.25 to 0.4, preferably 0 0.31 to 0.36 silicon (Si) 0.1 to 0.25, preferably 0.15 to 0.19 manganese (Mn) 0.15 to 0.3, preferably 0.2 to 0.29 chromium ( Cr) 1.9 to 2.9, preferably 2.2 to 2.8 molybdenum (Mo) 1.2 to 4.5, preferably 2.1 to 2.9 nickel (Ni) 5.0 to 7, 6, preferably 5.6 to 7.1 vanadium (V) 0.24 to 0.6, preferably 0.25 to 0.4 cobalt (Co) 1.4 to 7.9, preferably 1.6 to 2.9 aluminum (Al) 1.6 to 2.9, preferably 2.1 to 2.8 By these narrower element content ranges in the chemical composition of steel, further refinement of the properties of the alloys can be obtained. objects produced with it.

Para valores de aço mecânicos, no total altos, mas particular- mente também para altas propriedades de tenacidade do material, é de es- pecial importância uma fração limitada de misturas.For high overall mechanical steel values, but also particularly for high material toughness properties, a limited fraction of mixtures is of particular importance.

Em uma configuração vantajosa da invenção, está prevista uma liga, que contém um ou mais elementos acessórios ou de impurezas, com as seguintes concentrações MÁXIMAS em % em peso: fósforo (P) 0,02, preferivelmente, 0,005 enxofre (S) 0,008, preferivelmente, 0,003 cobre (Cu) 0,15, preferivelmente, 0,06 titânio (Ti) 0,01, preferivelmente, 0,005 nióbio (Nb) 0,001, preferivelmente, 0,0005 nitrogênio (N) 0,025, preferivelmente, 0,015 oxigênio (O) 0,009, preferivelmente, 0,002 cálcio (Ca) 0,003, preferivelmente, 0,001 magnésio (Mg) 0,003, preferivelmente, 0,001 estanho (Sn) 0,01, preferivelmente, 0,005 tântalo (Ta) 0,001, preferivelmente, 0,0005 Para obter uma têmpera por precipitação da liga particularmente acentuada, sobreposta à têmpera secundária por carburetos, pode ser van- tajoso se o valor do conteúdo de níquel, dividido pelo conteúdo de alumínio, respectivamente em % em peso, importar em entre 1,8 e 4,2, preferivel- mente, entre 2,1 e 3,9. Desse modo, é evitada uma predominância de um dos elementos que formam a precipitação. A tarefa proposta da invenção é solucionada de acordo com um perfil de propriedades aperfeiçoado em um objeto de aço trabalhado a quente quando um material preliminar, produzido de acordo com um proces- so metalúrgico de fusão ou metalúrgico de pó, foi levado à forma, particular- mente, por transformação e trabalho a quente, objeto formado esse que, de- pois de um tratamento térmico de têmpera apresenta carburetos precipitados secundariamente, bem como precipitações intermetálicas. A dureza total do material, nesse caso, é obtida, vantajosamente por uma sobreposição do aumento de dureza secundária por precipitações de carbureto e da têmpera de precipitação. Desse modo, podem ser obtidos altos valores de dureza de material, embora a tecnologia de beneficiamento esteja voltada para a obtenção de uma alta tenacidade de material e, em comparação com um aço de trabalho a quente de acordo com o estado da técnica, são usadas temperaturas de têmpera baixas. Essa temperatura de austenitização mais baixa também pode ter vantagens consideráveis no que se refere-se a uma deformação pequena em um tratamento de beneficia- mento de peças formadas de modo complicado.In an advantageous embodiment of the invention there is provided an alloy containing one or more accessory or impurity elements having the following MAXIMUM concentrations by weight: phosphorus (P) 0.02, preferably 0.005 sulfur (S) 0.008, preferably 0.003 copper (Cu) 0.15, preferably 0.06 titanium (Ti) 0.01, preferably 0.005 niobium (Nb) 0.001, preferably 0.0005 nitrogen (N) 0.025, preferably 0.015 oxygen (O ) 0.009, preferably 0.002 calcium (Ca) 0.003, preferably 0.001 magnesium (Mg) 0.003, preferably 0.001 tin (Sn) 0.01, preferably 0.005 tantalum (Ta) 0.001, preferably 0.0005 precipitation of the particularly pronounced alloy overlaid by secondary carbide quenching can be advantageous if the value of nickel content divided by aluminum content, respectively by weight%, is between 1.8 and 4.2, preferably between 2.1 and 3.9. Thus, a predominance of one of the elements that form precipitation is avoided. The proposed task of the invention is solved according to an improved property profile in a hot-worked steel object when a preliminary material, produced according to a melt metallurgical or powder metallurgical process, has been formed into a particular shape. - by transformation and hot work, a formed object which, after a tempering heat treatment, has secondary precipitated carbides as well as intermetallic precipitations. The total hardness of the material in this case is advantageously obtained by overlapping the secondary hardness increase due to carbide precipitations and the precipitation temper. In this way, high material hardness values can be obtained, although the beneficiation technology is geared towards obtaining a high material toughness and, compared to a hot working steel according to the state of the art, is used. low tempering temperatures. This lower austenitization temperature can also have considerable advantages with regard to small deformation in a beneficiation treatment of complicated formed parts.

Se, porém, as temperaturas de têmpera forem ajustadas em um nível elevado, então resultam valores de dureza extremamente altos, a tena- cidades de material boas, de outro modo usuais, do objeto de aço.If, however, tempering temperatures are set to a high level, then extremely high hardness values result in the otherwise usual good material toughness of the steel object.

Se na estrutura do objeto de aço de trabalho a quente houver uma relação de precipitação intermetálica dividida por carburetos precipita- dos secundariamente, respectivamente em % em volume, menores que 3,0, preferivelmente, de 1,0 e abaixo, porém, acima de 0,38, a altos valores de dureza, a tenacidade é especialmente alta e a estabilidade térmica está deslocada em até 50°C e acima, para temperaturas mais altas.If in the structure of the hot-working steel object there is an intermetallic precipitation ratio divided by secondary precipitated carbides, respectively in volume%, less than 3.0, preferably from 1.0 and below, but above 0.38, at high hardness values, toughness is especially high and thermal stability is shifted up to 50 ° C and above for higher temperatures.

Um objeto de aço de trabalho a quente de acordo com a inven- ção, que apresenta carburetos mistos de cromo-molibdênio-vanádio precipi- tados secundariamente e, substancialmente, fases intermetálicas do tipo AIFe2Ni na estrutura, tem um perfil de propriedades particularmente preferido e pode ser produzido economicamente em instalações de têmpera usuais, a temperaturas de têmpera comparativamente baixas.A hot-working steel object according to the invention, which has secondary precipitated chromium molybdenum-vanadium mixed carbides and substantially AIFe2Ni type intermetallic phases in the structure, has a particularly preferred property profile and It can be produced economically in standard quenching facilities at comparatively low quench temperatures.

Uma estabilidade térmica acentuada do objeto pode ser obtida se a liga possuir um valor de relação de cromo + molibdênio + vanádio divi- dido por carbono, respectivamente, em % em peso, de maior que 13, mas menor que 19. A invenção é explicada mais detalhadamente, exemplificada- mente, com base em alguns resultados de testes e descrições.An accentuated thermal stability of the object can be obtained if the alloy has a ratio of chromium + molybdenum + vanadium divided by carbon, respectively, by weight% of greater than 13 but less than 19. The invention is explained. in more detail, for example, based on some test results and descriptions.

De uma liga A de acordo com a invenção, de um aço de trabalho a quente B usual e um aço C temperado por precipitação (aço Maraging), foram produzidas amostras beneficiadas termicamente e suas propriedades de material foram examinadas. As ligas apresentam as composições quími- cas indicadas na Tabela 1.From an alloy A according to the invention, a usual hot-working steel B and a precipitation tempered steel C (Maraging steel), thermally benefited samples were produced and their material properties were examined. The alloys have the chemical compositions shown in Table 1.

Tabela 1 No material de amostra foi realizada, primeiramente, uma medi- ção da dilatação térmica α [10'6/K] na dependência da temperatura, a uma dureza inicial do material de 50 a 52 HRC. Os valores extraídos da Tabela 2 mostram que em comparação com um aço de trabalho a quente B convenci- onal, a liga de acordo com a invenção apresenta uma dilatação menor, que o indica também uma melhor estabilidade de forma em um tratamento térmico.Table 1 In the sample material, a measurement of the thermal expansion α [10'6 / K] at temperature dependence was initially performed at an initial material hardness of 50 to 52 HRC. The values extracted from Table 2 show that compared to a conventional hot-working steel B, the alloy according to the invention has a lower expansion, which also indicates better shape stability in a heat treatment.

Depois de uma têmpera para, respectivamente aproximada- mente 55 HRC de amostras da liga A de acordo com a invenção e do aço de trabalho a quente B convencional, foi determinada a evolução da dureza dos materiais na dependência da temperatura. Nesse caso, é de importância fundamental que para obtenção dessa dureza, a liga A de acordo com a in- venção necessitou de uma temperatura de austenitização de 990°C, mas no aço de trabalho a quente B usual foi necessária uma temperatura de 1050°C. Na dependência da temperatura, tal como visível da Tabela 3A e Tabela 3B, na faixa entre 500°C e 600°C a dureza da amostra A composta de acordo com a invenção subiu para valores em torno de 60 HRC, sendo que, por outro lado, no aço de trabalho a quente B convencional foi determi- nado um vaior de dureza máximo de 56 HRC, a 500°C.After quenching for approximately 55 HRC respectively of alloy A samples according to the invention and of conventional hot-working steel B, the evolution of the hardness of the materials depending on temperature was determined. In this case, it is of fundamental importance that in order to obtain this hardness, alloy A according to the invention required an austenitization temperature of 990 ° C, but in the usual hot working steel B a temperature of 1050 ° C was required. Ç. Depending on the temperature, as shown in Table 3A and Table 3B, in the range between 500 ° C and 600 ° C the hardness of the sample A compound according to the invention has risen to around 60 HRC, while on the other hand On the other hand, conventional hot working steel B has a maximum hardness of 56 HRC at 500 ° C.

______________________________Tabela 3A______________________________Table 3A

Tabela 3BTable 3B

Em representação gráfica, está mostrada comparativamente a evolução da respectiva dureza, na dependência da temperatura, do material A de acordo com a invenção e da liga de aço de trabalho a quente B de acordo com o estado da técnica.In graphical representation, the evolution of the respective hardness, depending on temperature, of material A according to the invention and hot-working steel alloy B according to the state of the art is shown comparatively.

Partindo de dureza igual, que, no entanto, é obtida com uma temperatura de austenitização menor, opcionalmente vantajosa, na liga A de acordo com a invenção, por um mecanismo de precipitação sobreposto, no qual precipitações de AIFe2Ni são formadas de forma finíssima na estrutura, dá-se um aumento substancialmente maior da dureza a quente do objeto, sendo que a mesma também é conservada a temperaturas mais altas.Starting from equal hardness, which, however, is obtained with an optionally advantageous lower austenitization temperature in alloy A according to the invention, by an overlapping precipitation mechanism in which AIFe2Ni precipitations are formed finely in the structure. , there is a substantially greater increase in the hot hardness of the object, and it is also kept at higher temperatures.

Com base em uma indicação de dureza de acordo com Vickers, deu-se o exame do comportamento de abrandamento dos materiais, na de- pendência do tempo, a uma temperatura de 650°C.Based on an indication of hardness according to Vickers, the softening behavior of the materials, over time, was examined at a temperature of 650 ° C.

Uma determinação de dureza no corpo de amostra, à temperatu- ra de teste, foi realizada de acordo com o método de dureza Shore (Shore hardness), valores de recuo esses para os quais existia, até o momento, apenas uma conversão em valores de dureza Vickers.A hardness determination in the specimen body at the test temperature was performed according to the Shore hardness method, for which there was, so far, only one conversion to Vickers hardness.

Partindo de uma dureza aproximadamente igual à temperatura ambiente, mais precisamente, de 50 - 52 HRC, que foi obtida para as ligas A, B e C, com uma composição de acordo com a Tabela 1, por diferentes processos de beneficiamento térmicos, indicados no anexo de resultados de exame - Folha 1, deu-se um teste de dureza sobre o tempo, a 650°C.From a hardness approximately equal to the ambient temperature, more precisely, 50 - 52 HRC, which was obtained for alloys A, B and C, with a composition according to Table 1, by different thermal beneficiation processes, indicated in examination results annex - Sheet 1, a hardness test over time was given at 650 ° C.

Em comparação com um aço de trabalho a quente B convencio- nal e um aço de Maraging C, a liga A de acordo com a invenção apresentou a mesma dureza inicial, a 650°C, durante um tempo de até 1000 minutos, a dureza de material mais alta. Depois desse tempo, o aço de Maraging C possuía uma dureza mais alta, a uma alta estabilidade térmica, enquanto o aço de trabalho a quente A de acordo com a invenção perdeu aproximada- mente 10% de sua dureza em até aproximadamente 2000 minutos. A estabi- lidade térmica do aço de trabalho a quente B convencional era pequena; a diferença de dureza, em comparação com a liga A de acordo com a inven- ção, ampliou-se constantemente até 1000 minutos.Compared to a conventional hot-working steel B and a Maraging C steel, alloy A according to the invention had the same initial hardness at 650 ° C for up to 1000 minutes, the hardness of highest material. After that time, Maraging C steel had a higher hardness and high thermal stability, while hot-working steel A according to the invention lost approximately 10% of its hardness in up to approximately 2000 minutes. The thermal stability of conventional hot-working steel B was small; The hardness difference compared to alloy A according to the invention has constantly widened to 1000 minutes.

Resultado: Ver figuras 1 e 2 dos desenhos Resultado - Folha 1 Dureza inicial: 50 - 52 HRCResult: See Figures 1 and 2 of the Drawings Result - Sheet 1 Initial Hardness: 50 - 52 HRC

Claims (4)

1. Liga para produção de objetos com alta resistência a quente e tenacidade, caracterizada pelo fato de que contém em % em peso: carbono (C) 0,25 até 0,40, preferivelmente, 0,31 a 0,36 silício (Si) 0,1 até 0,25, preferivelmente, 0,15 a 0,19 manganês (Mn) 0,15 até 0,30, preferivelmente, 0,20 a 0,29 cromo (Cr) 1,9 até 2,9, preferivelmente, 2,2 a 2,8 molibdênio (Mo) 1,2 até 4,5, preferivelmente, 2,1 a 2,9 níquel (Ni) 5,0 até 7,6, preferivelmente, 5,6 a 7,1 vanádio (V) 0,24 até 0,6, preferivelmente, 0,25 a 0,4 cobalto (Co) 1,4 até 7,9, preferivelmente, 1,6 a 2,9 alumínio (Al) 1,6 até 2,9, preferivelmente, 2,1 a 2,8 cobre (Cu) abaixo de 1,3 nióbio (Nb) abaixo de 0,35 compreendendo ainda ferro (Fe) restante, bem como elementos acessórios e impurezas causadas pela produção.1. Alloy for the production of objects with high heat resistance and toughness, characterized in that it contains by weight%: carbon (C) 0.25 to 0.40, preferably 0.31 to 0.36 silicon (Si ) 0.1 to 0.25, preferably 0.15 to 0.19 manganese (Mn) 0.15 to 0.30, preferably 0.20 to 0.29 chromium (Cr) 1.9 to 2.9 preferably 2.2 to 2.8 molybdenum (Mo) 1.2 to 4.5, preferably 2.1 to 2.9 nickel (Ni) 5.0 to 7.6, preferably 5.6 to 7 Vanadium (V) 0.24 to 0.6, preferably 0.25 to 0.4 cobalt (Co) 1.4 to 7.9, preferably 1.6 to 2.9 aluminum (Al) 1, 6 to 2.9, preferably 2.1 to 2.8 copper (Cu) below 1.3 niobium (Nb) below 0.35 further comprising iron (Fe) remaining, as well as ancillary elements and impurities caused by production . 2. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que contém um ou mais dos elementos acessórios e de impurezas, com as seguintes concentrações MÁXIMAS em % em peso: fósforo (P) 0,02, preferivelmente, 0,005 enxofre (S) 0,008, preferivelmente, 0,003 cobre (Cu) 0,15, preferivelmente, 0,06 titânio (Ti) 0,01, preferivelmente, 0,005 nióbio (Nb) 0,001, preferivelmente, 0,0005 nitrogênio (N) 0,025, preferivelmente, 0,015 oxigênio (O) 0,009, preferivelmente, 0,002 cálcio (Ca) 0,003, preferivelmente, 0,001 magnésio (Mg) 0,003, preferivelmente, 0,001 estanho (Sn) 0,01, preferivelmente, 0,005 tântalo (Ta) 0,001, preferivelmente, 0,0005.Alloy according to claim 1, characterized in that it contains one or more of the accessory and impurity elements having the following MAXIMUM concentrations by weight: phosphorus (P) 0.02, preferably 0.005 sulfur (S ) 0.008, preferably 0.003 copper (Cu) 0.15, preferably 0.06 titanium (Ti) 0.01, preferably 0.005 niobium (Nb) 0.001, preferably 0.0005 nitrogen (N) 0.025, preferably 0.015 oxygen (O) 0.009, preferably 0.002 calcium (Ca) 0.003, preferably 0.001 magnesium (Mg) 0.003, preferably 0.001 tin (Sn) 0.01, preferably 0.005 tantalum (Ta) 0.001, preferably 0.0005. 3.3 Liga de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o valor de conteúdo de níquel, dividido pelo conteúdo de alumí- nio, importa, respectivamente, em % em peso entre 1,8 e 4,2, preferivelmen- te, entre 2,1 e 3,9 M = 1,8 a 4,2, preferivelmente, 2,1 a 3,9. AlAn alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the value of nickel content divided by aluminum content, respectively, amounts in weight% between 1.8 and 4.2, preferably from 2.1 to 3.9 M = 1.8 to 4.2, preferably 2.1 to 3.9. Al
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