BRPI0702858A2 - aço tratado termicamente de alta resistência para uso em molas - Google Patents

Abstract

AçO TRATADO TERMICAMENTE DE ALTA RESISTêNCIA PARA USO EM MOLAS. A presente invenção refere-se um aço tratado termicamente para uso em molas que é enrolado a frio, pode alcançar tanto uma resistência atmosférica suficiente quanto capacidade de enrolamento, tem um limite de resistência à tração de 2200 MPa ou mais, e pode melhorar o desempenho como uma mola pelo tratamento térmico após a fabricação da mola, isto é, aço de alta resistência tratado termicamente para uso em molas caracterizado pelo fato de conter, em % em massa, C: 0,45 a 0,9%, Si: 1,7 a 3,0%, e Mn: 0,1 a 2,0%, restringindo o N: a 0,007% ou menos, tendo um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas, e satisfazendo, em termos do valor analisado do resíduo extraído após o tratamento térmico, [quantidade de Fe no resíduo em um filtro com 0,2 <109>] /[quantidade de eletrólise no aço] x 100 <243> 1,1.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AÇO TRA-TADO TERMICAMENTE DE ALTA RESISTÊNCIA PARA USO EM MOLAS".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a aço para molas tratado termi-camente de alta resistência tendo alta resistência e alta dureza adequadopara ser bobinado a quente ou a frio, em particular bobinado a frio e nitrificado.

Antecedentes da Técnica

Juntamente com a redução no peso e a melhoria na performan-ce dos automóveis, molas estão sendo feitas com maior resistência. Um açode alta resistência tendo um limite de resistência à tração excedendo 1500MPa após o tratamento térmico está sendo usado para molas. Em, anos re-centes, arames de aço tendo um limite de resistência à tração 2100 MPaestão também sendo buscados. Isto é para garantir a dureza do materialmesmo onde algum amolecimento devido ao recozimento para alívio de ten-sões, nitrificação, e outros aquecimentos no momento da produção da mola,não há problemas para a mola.

Além disso, é conhecido que com nitrificação ou jato percussão,a dureza de superfície aumenta e a durabilidade durante a fadiga da mola énotavelmente melhorada, mas a característica de ajuste da mola não é de-terminada pela dureza da superfície. A resistência interna ou dureza do ma-terial de mola tem um grande efeito. Portanto, é importante projetar-se com-posições capazes de manter a dureza interna extremamente alta.

Como técnica para isto, há uma invenção adicionando V, Nb,Mo, ou outro elemento para formar carbonetos finos que se dissolvem porresfriamento rápido e se precipitam por revenido e, portanto, limitando o mo-vimento de deslocações e melhorando a propriedade antiajuste (por exem-plo, veja a Japanese Patent Publication (A) N9 57-32353).

Por outro lado, entre os métodos para produção de molas heli-coidais de aço, há o "enrolamento" a quente compreendendo aquecer-se opaço até a região austenita para enrolamento, e então resfriando-serapidamente e revenindo-se a mesma e "enrolando-se a frio" compreenden-do resfriamento brusco e revenido do aço prévio e enrolando-se a frio o a-rame de aço de alta resistência resultante. Com o enrolamento a frio, é pos-sível usar o revenido a óleo, tratamento de alta freqüência, etc. permitindo oaquecimento rápido e o resfriamento rápido no momento da produção doarame de aço, então é possível reduzir o tamanho de grãos da austenitaprévia do material da mola. Como resultado, é possível produzir uma molasuperior em características de fratura. Além disso, é possível simplificar oforno de aquecimento e outros equipamentos na linha de produção da mola,então há a vantagem para os produtores de molas bem como que isto leva auma redução nos custos de capital. Recentemente as molas estão sendotrabalhadas a frio. Em molas de suspensão, comparado com molas de válvu-las, são usados arames de aço mais grossos, mas o enrolamento a frio éintroduzido devido às suas vantagens.

Entretanto, se o arame de aço para uso em molas para enrola-mento a frio aumentar em resistência, ele quebrará no momento da Iamina-ção a frio e será incapaz de ser conformado na forma de molas em muitoscasos. Até agora, tanto a resistência quanto a capacidade de trabalho nãopuderam ser alcançadas, então o arame teve de ser enrolado por métodosindustrialmente desvantajosos de enrolamento a quente ou de enrolamento,e então resfriados bruscamente e revenidos para se obter tanto a resistênciaquanto a capacidade de trabalho.

Além disso, quando enrolado a frio e nitrificado, o arame de açotratado termicamente de alta resistência, para garantir sua resistência, acre-ditou-se ser eficaz adicionar grandes quantidades de V, Nb, e outros assimchamados elementos de liga provocando precipitação de carbonetos finosno aço. Entretanto, se se adicionar realmente grandes quantidades, eles nãose dissolverão pelo aquecimento no momento do resfriamento brusco, mascrescerá mais bruto e formarão os assim chamados carbonetos não-dissolvidos que se tornarão fatores causadores de fraturas no momento doenrolamento a frio. Portanto, a tecnologia focalizando nos carbonetos não-dissolvidos foi também vista.Há uma invenção visando a melhoria da performance pelo con-trole não apenas dos elementos de ligação, mas dos carbonetos tais como acementita presente em grandes quantidades no aço (por exemplo, veja aPublicação da Patente Japonesa (A) Nfi 2002-180198).

Essas patentes prescrevem os carbonetos esféricos em detalhese tentam alcançar tanto a capacidade de trabalho quanto uma maior resis-tência da mola, mas mesmo se se suprimir os carbonetos de tais carbonetosesféricos relativamente claros (à base de ligas e à base de cementita), hálimites também para o aumento da resistência e para a melhoria da perfor-mance da mola. Isto é, essas provisões por natureza suprimem fortemente"defeitos" e suprimem a deterioração da capacidade de trabalho. Houvetambém limites para o reforço direto da performance da mola.

Descrição da Invenção

A presente invenção tem como seu objetivo o fornecimento deum aço tratado termicamente para uso em molas que seja enrolado a frio,possa alcançar tanto resistência suficiente à temperatura comum quanto ca-pacidade de enrolamento, tenha um limite de resistência à tração de 2000MPa ou mais, e possa melhorar a performance como mola pelo tratamentotérmico após a fabricação da mola.

Os inventores controlaram o comportamento dos carbonetos deFe no aço, que nunca tinha sido notado até agora, de modo a desenvolver oaço tratado termicamente superior em dureza e capacidade de trabalho in-dependentemente da alta resistência. Além disso, a presente invenção éeficaz para controle da qualidade do material dentro da mola após a confor-mação. A presente invenção tem como sua essência o seguinte:

(1) Aço tratado termicamente de alta resistência para uso emmolas caracterizado por conter, em % em massa,

C: 0,45 a 0,9%,Si: 1,7 a 3,0%, eMn: 0,1 a 2,0%,restringindo N: a 0,007% ou menos,tendo um saldo de Fe e das inevitáveis impurezas, esatisfazendo, em termos do valor analisado do resíduo extraídoapós o tratamento térmico,

[quantidade de Fe em resíduo em um filtro de 0,2 |im]/[quantidade de eletrólise do aço] x 100 < 1.1 (2) Aço tratado termicamentede alta resistência para uso em molas conforme apresentado em (1) caracte-rizado por também conter, em % em massa, em % em massa, um ou maiselementos entre

Cr: 0,5 a 2,5%,V: 0,02 a 0,1%,Nb: 0,001 a menos de 0,05%,

Ti: 0,001 a menos de 0,05%,W: 0,05 a 0,5%,Mo: 0,05 a 0,5%,Ta: 0,001 a 0,5%,Ni: 0,05 a 3,0%,

Cu: 0,05 a 0,5%,Co: 0,05 a 3,0%,B: 0,0005 a 0,006%,Te: 0,0002 a 0,01%,Sb: 0,0002 a 0,01%,

Mg: 0,0001 a 0,0005%,Zr: 0,0001 a 0,0005%,Ca: 0,0002 a 0,01%, eHf: 0,0002 a 0,01%.

(3) Aço tratado termicamente de alta resistência para uso emmolas conforme apresentado em (1) ou (2) caracterizado também por res-tringir, em % em massa o Al para 0,005% ou menos.

(4) Aço tratado termicamente de alta resistência para uso emmolas caracterizado por ter as composições de aço conforme apresentadasem qualquer um dos itens (1) a (3), tendo um número de tamanho de grãode austenita prévia após o resfriamento brusco e o revenido de #10 ou mais,e tendo austenita residual em uma quantidade de 15% em massa ou menos.Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista esquemática para explicar um método deanálise da quantidade de Fe em um filtro de 0.2 [im na análise de Fe pelaeletrólise (método de velocidade).

Melhor Forma de Execução da Invenção

Os inventores prescreveram as composições químicas para seobter a alta resistência e também tratar termicamente o aço para controlar asformas dos carbonetos no aço e garantir uma capacidade de enrolamentosuficiente para produção de molas e portanto inventaram um aço tratadotermicamente para uso em molas permitindo a melhoria da performance damola pelo recozimento ou outro tratamento térmico após a fabricação da mo-la. Os detalhes estão mostrados abaixo.

Inicialmente, serão explicadas as composições químicas do aço.C: 0,4 a 0,9%

C é um elemento que tem um grande efeito na resistência básicado material de aço. Para se obter uma resistência mais suficiente que nopassado, a quantidade foi feita 0,4 a 0,9%. Se menor que 0,4%, uma resis-tência suficiente não pode ser obtida. Em particular mesmo no caso de eli-minação da nitrificação para melhorar a performance da mola, para garantiruma resistência suficiente da mola, 0,4% ou mais de C é preferível. Se aci-ma de 0,9%, de fato resulta uma sobre co-precipitação e uma grande quan-tidade de cementita bruta se precipita, então a dureza é notavelmente redu-zida. Isto reduz simultaneamente as características de enrolamento. Portan-to, o limite superior da quantidade de C foi feito 0,9%.

Além disso, a relação com a microestrutura é também próxima.Se menos de 0,4%, o número de carbonetos é pequeno, então a razão deárea das regiões onde a distribuição de carbonetos é localmente menor queem outras partes (doravante referidas como "regiões pobres em carbone-tos") aumenta facilmente e uma resistência ou dureza e capacidade de enro-lamento (ductilidade) suficientes são difíceis de se obter. Portanto, a quanti-dade é preferivelmente feita 0,55% ou mais, do ponto de vista do equilíbriode resistência e enrolamento, e é mais preferivelmente feita 0,6% ou mais.Além disso, considerando-se o comportamento do C no aço, o Cse aglutina com o Fe e outros elementos de ligação no aço para formar car-bonetos pelo resfriamento brusco e revenido e outros tratamentos térmicosaté a fabricação da mola. Como carbonetos aos quais o Fe é aglutinado, há'os e-carbonetos (FenC:n<3) e os 9 carbonetos (pis assim chamadas "cemen-titas") e similares, e carbonetos são formados por uma temperatura de reve-nido muito baixa. Então, se a temperatura tornar-se alta, o C começa a for-mar cementita. No processo da temperatura ser aumentada gradativamentee os e carbonetos desaparecerem e a cementita ser formada, imagina-seque o aço se torne frágil. Portanto, o Si foi adicionado em uma grande quan-tidade, etc. para inibir a formação de cementita e foi executado um tratamen-to térmico adequado para alcançar tanto alta resistência quando alta dureza.

Por outro lado, quando a quantidade de C é grande, a dissolu-ção de carbonetos à base de liga ou à base de cementita pelo aquecimentono momento do resfriamento brusco tende a se tornar difícil. Quando a tem-peratura de aquecimento no momento do tratamento térmico for alta e quan-do o tempo de aquecimento for curto, a resistência e a capacidade de enro-Iamento são freqüentemente insuficientes.

Além disso, em linhas de produção industrial onde o aço é trata-do termicamente por aquecimento a uma alta velocidade e a um curto tem-po, carbonetos não-dissolvidos facilmente permanecem devido ao aqueci-mento insuficiente. Esses carbonetos não-dissolvidos são observados tantonos aços à base de Fe e nos aços à base de V ou outro aço à base de ligas.

Eles próprios não apenas se tornam pontos de concentração de estresse,mas têm também um efeito na concentração de C nas vizinhanças. Devido àqueda no C real na matriz, eles formam regiões pobres em carbonetos ondea distribuição de carbonetos torna-se menor que em outros locais e provo-cam uma queda nas propriedades mecânicas. Isto é, se o C formar carbone-tos não-dissolvidos no aço, a quantidade de C substantivo na matriz cai e arazão de área das assim chamadas regiões pobres em carbonetos, onde adistribuição de carbonetos torna-se menor, que em outros locais, algumasvezes aumenta. Essas regiões pobres em carbonetos reduzem as proprie-dades mecânicas, então devem ser evitadas a qualquer custo.Por esta razãotambém, carbonetos não-dissolvidos e outras distribuições desiguais de Cno aço são preferivelmente evitadas.

Além disso, se a quantidade de C for aumentada como com oaço para molas, no caso de aço de médio carbono, a forma da martensita nomomento do revenido torna-se lâmina geral de martensita, enquanto se aquantidade de C for grande, é conhecido que a forma muda para martensitalenticular. Como resultado da pesquisa e desenvolvimento, os inventoresdescobriram que a distribuição de carbonetos de uma estrutura de martensi-ta revenido formada revenindo-se martensita lenticular é menor em densida-de de carbono comparado com uma obtida revenindo-se martensita em lâ-minas. Portanto, aumentando-se a quantidade de C, o aumento na martensi-ta lenticular ou nos carbonetos não-dissolvidos faz as regiões pobres emcarbonetos aumentarem em alguns casos. Por esta razão, o teor é preferi-velmente feito 0,7% ou menos, mais preferivelmente 0,65% ou menos, ondea formação de cementita é suprimida relativamente facilmente, os carbone-tos não-dissolvidos ou as regiões pobres em carbonetos são reduzidos, e aresistência, a dureza e a capacidade de trabalho podem ser obtidas.

Si: 1,7 a 3,0%

O Si é um elemento necessário para garantir a resistência damola e a dureza e a característica antiajuste. Se menor que 1,7%, a resis-tência necessária e a característica antiajuste são insuficientes, então 1,7%foi feito o limite inferior. Em particular, na presente invenção, para se alcan-çar tanto alta resistência quanto capacidade de trabalho usando-se e carbo-netos, o teor de Si que exerce uma influência no comportamento é importan-te. Isto é, se se adicionar Si em uma grande quantidade, a temperatura deformação da cementita aumenta, então a cementita não se formará facilmen-te mesmo na temperatura relativamente alta de revenido ou de recozimentono resfriamento brusco e no revenido para se obter resistência comum nomaterial de molas. Devido a isso, é possível evitar a fragilização do aço ealcançar tanto alta resistência quanto boa capacidade de trabalho.

Além disso, o Si tem o efeito de tornar os precipitados à base decarboneto de Fe nos limites dos grãos esféricos e mais finos. Há o efeito defazer os carbonetos de Fe mais finos e reduzir a razão de área ocupada dosprecipitados nos limites dos grãos. Entretanto, se adicionado em uma quan-tidade muito grande, não apenas o material é feito endurecer, mas também étornado frágil. Portanto, para evitar a fragilizaçãp após o resfriamento bruscoe o revenido, 3,0% foi feito o limite superior. Aqui, "carbonetos à base deferro" incluem, em adição, à assim chamada cementita, o Fe2^C conhecidocomo e-carboneto etc.

O Si é também um elemento que contribui para a resistência aoamolecimento do revenido, então para produzir um material de arame de altaresistência, uma grande quantidade é preferivelmente adicionada até certoponto. Especificamente, 2% ou mais são preferivelmente adicionados. Poroutro lado, para se obter uma capacidade de enrolamento estável, preferi-velmente 2,6% ou menos são adicionados.:

Mn 0,1 a 2,0%

O Mn é freqüentemente usado para desoxidação ou imobilizaçãodo S no aço como MnS e melhora a capacidade de resfriamento brusco parase obter dureza suficiente após o tratamento térmico. Para garantir esta es-tabilidade, 0,1% é feito o limite inferior. Além disso, para evitar a fragilizaçãopelo Mn, o limite superior foi feito 2.0%. Além disso, para alcançar tanto re-sistência quanto capacidade de enrolamento, 0,3 a 1% é preferível. Quandose dá prioridade ao enrolamento, fazer-se a quantidade 1,0% ou menos éeficaz, mas ainda menos é eficaz.

N: restrito a 0,007% ou menos

Na presente invenção, um valor limite estrito de N < 0,007% éprescrito. Os efeitos do N no aço são como segue: (1) Está presente como Ndissolvido na ferrita e suprime o movimento de deslocações na ferrita paraportanto fazer a ferrita endurecer, (2) forma nitretos com Ti, Nb, V, Al, B, eoutros elementos de liga para afetar a performance do material de aço. Omecanismo etc. será explicado mais tarde. (3) Ele afeta o comportamento daprecipitação de cementita e de outros carbonetos à base de ferro e afeta aperformance do material de aço.No aço para molas, a resistência é garantida pelos elementos deliga tais como C, Si, e V, então o efeito do endurecimento pelo N dissolvidonão é grande. Por outro lado, quando se considera o trabalho a frio (enrola-mento) da mola, ele suprime o movimento de deslocãções e portanto supri-me a deformação das peças trabalhadas e provoca fragilização das peçastrabalhadas, então diminui as características de enrolamento.

Além disso, entre os elementos definidos na reivindicação 2, V,Nb, Ti, e Ta formam precipitados no aço a uma alta temperatura. As compo-sições químicas são principalmente nitretos a alta temperatura. Juntamentecom o resfriamento, eles são mudados na forma de carbonitretos e carbone-tos. Portanto, os nitretos formados a uma alta temperatura facilmente se tor-nam núcleos para a precipitação de carbonetos de V. Isso significa que car-bonetos não-dissolvidos são facilmente formados no momento do aqueci-mento no processo de patenteamento ou de resfriamento brusco. Essesformam núcleos, logo crescem facilmente de tamanho.

Além disso, se visto do ponto de vista da cementita, na mola dealta resistência como a da presente invenção, a partir da resistência requeri-da, o revenido pé executado a uma temperatura de revenido de 300 a500°C. No aço para molas, a partir das composições características, os car-bonetos à base de ferro formados no momento do revenido são feitos mudarcomplicadamente na forma de ε carbonetos ou θ (a assim chamada cementi-ta Fe3C). Portanto, isto tem um efeito na ductilidade e em outras proprieda-des mecânicas do aço. O N tem também um efeito na formação de seuscarbonetos. Se a quantidade de N for pequena, a ductilidade e a dureza a350 a 500°C são melhoradas. Porém, se o N exceder 0,007%, nitretos à ba-se de V são facilmente formados, uma grande quantidade de carbonetos nãodissolvidos é formada e, dependendo da forma da ferrita ou dos carbonetos,o aço é fragilizado. Na presente invenção, para se reduzir os danos por talN, a quantidade de N é preferivelmente mantida baixa em 0,004% ou menos.

Além disso, conforme explicado mais tarde, é também eficaz adicionar levesquantidades de um ou mais elementos entre Ti, Ta, e Nb. Por esta razão, olimite superior da quantidade de N é preferivelmente of N é 0,005%, maispreferivelmente 0,004%. Esse controle de precisão do N suprime a fragiliza-ção pela ferrita e suprime a formação de nitretos à base de V e portanto su-prime a formação e o crescimento de carbonetos não-dissolvidos. Além dis-so, controlar-se a forma dos carbonetos à base de ferro permite a melhoriada dureza.

Dessa forma, mesmo quando se adiciona Ti, Ta ou Nb, se seconsiderar a facilidade de tratamento térmico, etc., a quantidade de N é pre-ferivelmente feita 0,005% ou menos. Quanto menor a quantidade de N, me-lhor. Enquanto substancialmente 0% também está tudo bem, o N é facilmen-te misturado na atmosfera no processo de fabricação do aço, etc., entãoconsiderando-se os custos de produção e a facilidade no processo de desni-trificação, a quantidade é preferivelmente 0,0015% ou mais.

A provisão de que, em termos de valor analisado do resíduo ex-traído após o tratamento térmico, [quantidade de Fe no resíduo em um filtrode 0,2 μιτι]/[quantidade de eletrólise do aço] χ 100 <1,1 será explicada aseguir.

Essa provisão é um ponto chave da presente invenção. Até ago-ra, era bem conhecido que a quantidade de C e o tratamento térmico exer-cem uma grande influência na resistência e na dureza do aço. Entretanto,enquanto o entendimento geral de que quanto mais duro, mais pobre a du-reza possa até certo ponto ser aplicada ao aço para molas, quando o aço éusado ajustado para a assim chamada martensita revenida obtida por resfri-amento brusco e revenido, mesmo se a temperatura de revenido da fragili-zação a baixa temperatura, fragilização a alta temperatura, etc. for alta, emuma faixa de temperaturas específica, o aço algumas vezes será inferior emdureza para materiais revenidos a baixa temperatura.

Entretanto, a relação entre a forma detalhada e as propriedadesmecânicas é surpreendentemente desconhecida em muitos aspectos. A pre-sente invenção utilize um fenômeno no qual nunca se acreditou no passado,isto é, que mesmo se a dureza (limite de resistência à tração) for alta, a te-nacidade é alta, o que vai contra o entendimento comum. Isto é, até agora,quando era exigido um alto nível para o aço em termos tanto de resistênciaquanto de dureza, um terá que ser sacrificado. Acreditando que uma mu-dança na forma dos carbonetos à base de ferro promoveriam a fragilização,foi estabelecida a tecnologia na presente invenção para controlar isto e utili-zá-la no aço para molas de modo a alcançar tanto uma maior resistênciaquanto uma maior dureza do aço para molas. Na presente invenção, os car-bonetos à base de ferro formados no processo de revenido são ajustadospara os assim chamados ε carbonetos (FenC), η < 3) e os carbonetos à basede ferro são feitos dispersar finamente no aço de modo a melhorar tanto aresistência quanto a dureza.

Na presente invenção, os inventores estudaram o mecanismodisto e inventaram uma tecnologia dando uma tenacidade suficiente mesmocom revenido a baixa temperatura, especificamente mesmo com uma altadureza.

Na relação dos carbonetos à base de Fe com a dureza, com res-friamento brusco e dureza, o C supersaturado no aço resfriado bruscamentese precipita como carbonetos de Fe nos defeitos de treliça e nos limites dosgrãos no processo de revenido, mas o precipitado muda juntamente com atemperatura e o tempo. Seu comportamento complicado também influencia atenacidade. Isto é, acredita-se que ε carbonetos mudam para θ carbonetos(cementita: carbonetos de Fe compreendem principalmente Fe3C) resultan-do em fragilização e tornando a ductilidade suficiente impossível de se obter.

Em carbonetos à base de Fe que se precipitam a uma tempera-tura de revenido relativamente baixa de 450°C. a razão atômica de Fe e Cestá próxima de 1:1. Os assim chamados ε carbonetos se precipitam. Quan-do a temperatura de revenido é alta, os θ carbonetos começam a se precipi-tar em locais diferentes ε carbonetos. A temperatura pode ser consideradacomo sendo, no caso do aço para molas, 450°C ou mais porque o Si é ex-cessivamente adicionado. Além disso, a uma temperatura de revenido acimade 500°C, uma grande parte do C supersaturado se precipita como θ carbo-netos em grandes quantidades. Além disso, os grãos tornam-se mais brutos.Portanto, mesmo se se adicionar grandes quantidades de V, Cr, e outrosassim chamados elementos de ligação, torna-se difícil garantir-se a resistên-cia.

Conseqüentemente, suprimindo-se a temperatura de aqueci-mento para menos de 450°C após o resfriamento brusco, no processo derevenido, e no processo de alívio de estresse e nitrificação após a fabricação1 da mola, um material que tenha alta tenacidad.e, enquanto mantém sua re-sistência pode ser mantido.

Portanto, na presente invenção, o comportamento dos carbone-tos à base de Fe é anotado e uma tecnologia para alcançar tanto a resistên-cia quanto a dureza é estabelecida inibindo-se a troca para θ carbonetostanto quanto possível. Isto é, a razão dos números de átomos de Fe e de Cdos ε carbonetos é 3 ou menos e os θ carbonetos são considerados comosendo Fe3C, então a quantidade de Fe nos ε carbonetos é menor que nos θcarbonetos. Portanto, na presente invenção, os precipitados formados noprocesso de revenido são amostrados por extração eletrolítica e a quantida-de de Fe detectada é restrita a ser pequena de modo a alcançar tanto a re-sistência quanto a dureza do aço. Portanto, é importante que o valor deanálise do resíduo extraído após o tratamento térmico satisfaça [quantidadede Fe em resíduo em um filtro de 0.2 μm]/[quantidade de eletrólise no aço] χ100 < 1.1. Se o valor de análise do resíduo extraído após o tratamento tér-mico estiver acima de 1,1, é difícil alcançar tanto a resistência quanto a du-reza do aço e, portanto, há casos mesmo em que tanto a resistência quantoa dureza se deterioram.

Especificamente, a solução obtida dissolvendo-se a composiçãode ferrita por extração eletrolítica pode ser filtrada por um filtro de rede de0,1 μιτι de modo a obter-se os precipitados no aço como resíduos e a quan-tidade de Fe no resíduo pode ser medida para se obter uma idéia da quanti-dade de formação de cementita (Θ carbonetos).

Aqui, será explicado o método de medição da quantidade de Feno filtro de 0,2 μπη. A figura 1 é uma vista esquemática para explicar o méto-do de análise da quantidade de Fe em resíduos em um filtro de 0,2 μιτι naanálise de Fe por eletrólise (método da velocidade). Na presente invenção,um arame de aço tratado termicamente, resfriado bruscamente e revenido éeletrolisado para dissolver o componente ferrita e obter uma solução eletrolí-tica pelo método da velocidade. Esta solução é filtrada por um filtro de 0,2μΓη para se obter um extrato do resíduo do filtro conforme mostrado na vistaesquemática da figura 1.

Isto é, para a eletrólise na análise do Fe, é usado o assim cha-mado método da velocidade. Esse método é também usado para a prepa-ração de réplicas de amostras para microscópios do tipo de transmissão ele-trônica para observação de materiais ferrosos. O potencial e a solução sãoestritamente controlados durante a eletrólise de modo a permitir que o com-ponente ferrita seja preferencialmente eletrolisado. Especificamente, é usadoum sistema de eletrólise com potencial constante usando-se um equipamen-to de eletrólise modelo FV-138 produzido por Fujiwara Seisakusho. Confor-me mostrado na figura 1, a solução é uma solução eletrolítica para o métodode velocidade disponibilizada comercialmente (nome do produto ElectrolyteA). Após terminar a eletrólise dos corpos de prova (arame de aço tratadotermicamente após resfriamento brusco e revenido) por 2000 Coulombs nasolução eletrolítica 2 pelo método da velocidade, a solução é filtrada porsucção por um filtro de 0,2 μπι de rede 3 para se obter o resíduo 5. Alémdisso, é possível medir-se com precisão 6 o peso do arame de aço antes eapós a eletrólise para medir-se a quantidade de eletrólise da amostra. Alémdisso, medindo-se a quantidade de Fe no resíduo, é possível obter-se umaidéia da quantidade de carbonetos à base de Fe relativamente brutos (% emmassa) que permanece no filtro.

A quantidade de Fe no resíduo no filtro pode ser medida por es-pectrometria (ICP) com base no anexo 1 da JIS G 1258-1999. Dividindo-seesta pela quantidade de eletrólise e multiplicando-se a mesma por 100, épossível obter-se a quantidade de Fe incluída no resíduo (% em massa).

Em geral, quanto menor a rede, mais precipitados brutos perma-necem no filtro como resíduo 5, mas na prática, mesmo com um filtro comrede de 0,2 μπι, precipitados de 0,2 μηι ou menos permanecem e são obti-dos. Devido a isso, na presente invenção, mesmo precipitados de 0,2 μιτι oumenos são anotados para controle dos carbonetos mais finos. Portanto, naanálise da solução 7 que passa através de um filtro de 0,2 μιη, a quantidadede Fe no estado dissolvido ou contido em precipitados extremamente finosmenores que o tamanho da rede do filtro é medida.

Os carbonetos à base de Fe formados após o resfriamento brus-co e o revenido também permanecem após a, fabricação da mola. Nessemomento, enquanto muda para o recozimento de alívio de estresse e a nitri-ficação, os ε carbonetos para alcançar tanto a dureza quanto a tenacidadesão pequenos, então quando for numericamente grande, a quantidade de Feno resíduo no filtro deve ser pequena. Conseqüentemente, utilizar-se ε car-bonetos para alcançar-se tanto uma alta dureza quanto alta tenacidade co-mo na presente invenção é tecnologia válida mesmo após a fabricação damola. A presente invenção é tecnologia que pode ser aplicada mesmo a mo-las após a fabricação da mola.

Cr: 0,5 a 2,5%

O Cr é um elemento eficaz para melhorar a capacidade de res-friamento brusco e a resistência ao amolecimento do revenido. Além disso,na nitrificação conforme visto em molas de válvulas de alta resistência mo-dernas, é um elemento eficaz não apenas para garantir a dureza do reveni-do, mas também aumentar a dureza da camada de superfície após a nitrifi-cação e a profundidade da camada endurecida. Entretanto, se a quantidadede adição for grande, não apenas ocorre um aumento no custo, mas tam-bém a cementita vista após o resfriamento brusco e o revenido é tornadamais bruta. Além disso, como efeito os carbonetos à base de ligas são esta-bilizados e tornados mais brutos. Como resultado, o material do arame dsetorna frágil, então quebra-se facilmente no momento do enrolamento. Por-tanto, 2,5%, onde a fragilidade torna-se notável, foi feito o limite superior.Entretanto, na presente invenção, prescrevendo-se o N, os carbonetos sãocontrolados para tornarem-se finos, então uma grande quantidade de Cr po-de ser adicionado. A quantidade de adição dando facilmente uma alta resis-tência foi, portanto, usada.

Além disso, quando se executa a nitrificação, a adição de Crpermite que a camada de dureza da nitrificação seja tornada mais profunda.Portanto, a adição de 1,1% ou mais é preferível. Além disso, a adição de-1,2% ou mais é preferível para a nitrificação para molas de alta resistência

nunca antes vista.

O Cr obstrui a fusão da cementita pelo aquecimento, então se aquantidade de C se tornar grande, mais de 0,55%, a supressão da quantida-de de Cr permite a formação de carbonetos brutos a serem suprimidos etanto a resistência quanto a capacidade de enrolamento sejam facilmentealcançadas. Portanto, preferivelmente a quantidade de adição é feita 1,7%ou menos.

V: 0,02 a 0,1%

O V causa precipitação de carbonetos e o endurecimento nomomento do revenido para endurecimento por precipitação secundária, etc.,então pode ser utilizado para o endurecimento do arame de aço na tempera-tura do revenido ou para endurecer a camada de superfície no momento danitrificação. Além disso, é eficaz para a supressão do embrutecimento dotamanho de grão da austenita devido à formação de nitretos, carbonetos, ecarbonitretos, então a adição é preferível. Entretanto, nitretos, carbonetos ecarbonitretos de V são também formados na temperatura de transformaçãoda austenita do ponto A3 do aço ou mais, então quando insuficientementedissolvido, permanece facilmente como carbonetos não-dissolvidos (nitre-tos). Os carbonetos não-dissolvidos não apenas tornam-se uma causa defratura no momento do enrolamento da mola, mas também "consome o V deforma esbanjadora". Eles reduzem o efeito de melhoria da resistência aoamolecimento do revenido e o endurecimento da precipitação secundáriadevido ao V adicionado e acabam reduzindo a performance da mola. Portan-to, até agora, era considerado preferível fazer a quantidade 0,1% ou menospara o tratamento térmico industrial usando alta velocidade, aquecimento porcurto tempo tal como para arame OT.

Entretanto, na presente invenção, a quantidade de N é controla-da para suprimir a formação de nitretos, carbonetos e carbonitretos à basede V na temperatura de transformação da austenita do ponto A3 ou mais, deforma que muito mais V pode ser adicionado. A quantidade de V adicionadafoi, portanto, feita 0,02% a 0,1%. Se a quantidade de adição for menor que0,02%, há pouco efeito de melhoria da dureza da camada de nitreto, aumen-to da profundidade da camada de nitreto, ou outros efeitos da adição de V,então 0,02%, mais preferivelmente 0,05% é preferivelmente adicionado. A-1 lém disso, se a quantidade de adição for acima de 0,1%, inclusões brutasnão-dissolvidas são formadas, a tenacidade é reduzida e, da mesma formaque o Mo, resulta facilmente uma estrutura super-resfriada que provoca fa-cilmente a rachadura ou a fratura no momento da estampagem. Portanto,0,1%, onde o manuseio industrialmente estável torna-se fácil, foi feito o limitesuperior.

Nitretos, carbonetos e carbonitretos de V são também formadosna temperatura de transformação da austenita do ponto A3 ou mais do aço,então quando eles são insuficientemente dissolvidos, eles facilmente perma-necem como carbonetos não dissolvidos (nitretos). Portanto, se considerer-se a capacidade industrial atual para controlar o teor de nitrogênio, industri-almente o teor é feito 0,1% ou menos, mais preferivelmente 0,07% ou me-nos. Por outro lado, no endurecimento da superfície pela nitrificação, o mate-rial é reaquecido até uma temperatura de 300°C ou mais, de modo a supri-mir o endurecimento da camada de superfície mais externa ou o amoleci-mento da dureza interna devido à nitrificação, adição de mais de 0,05% épreferível.

Nb: 0,001 a menos de 0,05%

O Nb forma nitretos, carbonetos e carbonitretos. Os nitretos sãoformados a uma temperatura mais alta que a do V. Por esta razão, forman-do-se nitretos de Nb no momento do resfriamento para aglutinar com o N noaço, a temperatura de formação do nitreto à base de V é diminuída. Portan-to, nos numerosos processos de tratamento térmico aplicados a um materialaté a fabricação da mola, é possível suprimir-se o embrutecimento dos car-bonitretos à base de V e promover a dissolução no processo de aquecimen-to do ponto de transformação ou mais alto. Como resultado, a formação decarbonetos não-dissolvidos pode ser suprimida, então a capacidade de tra-balho da mola do arame de aço de alta resistência e a resistência ao amole-cimento do revenido pelos precipitados à base de V após a fabricação damola pode ser efetivamente garantida.

Além disso, em adição à supressão do embrutecimento do ta-manho de grão da austenita pelos carbonitretos à base de Nb, essa pode serusada para o endurecimento do arame de aço na temperatura de revenido epara o endurecimento da camada de superfície no momento da nitrificação.Entretanto, se a quantidade de adição for muito grande, carbonetos não dis-solvidos tendo nitretos à base de Nb como núcleos permanecerão facilmen-te, então a adição de uma grande quantidade deve ser evitada. Especifica-mente, se a quantidade de adição de Nb for menor que 0,001%, quase ne-nhum efeito de adição pode ser observado. Além disso, se 0,05% ou mais, aadição de uma grande quantidade formaria inclusões brutas não-dissolvidase diminuiria a tenacidade e, como com o Mo, facilmente causaria a formaçãode uma estrutura super-resfriada que facilmente provocaria fendas ou fratu-ras durante a estampagem. Portanto, a quantidade foi feita menor que os0,05% onde um manuseio industrialmente estável é fácil.

Além disso, o Nb inerentemente reduz a ductilidade a quente eprovoca facilmente defeitos no processo de laminação, então a adição daquantidade mínima exigida é preferível. A quantidade de adição é preferi-velmente 0,03% ou menos, mais preferivelmente 0,015% ou menos.

Ti: 0,001 a menos de 0,05%

Na presente invenção, quando se adiciona Ti, a quantidade deadição deve ser 0,001% a menos de 0,05%. O Ti é um elemento desoxidan-te e um elemento formador de nitretos e sulfetos, então tem um efeito naformação de óxidos, nitretos, e sulfetos. Portanto, uma grande quantidade deadição provocaria facilmente a formação de óxidos e nitretos duros, então seadicionado sem cuidado, ele formaria carbonetos duros e diminuiria a dura-bilidade da fadiga. Da mesma forma que como o Al, em particular nas molasde alta resistência, ele reduz a variação da resistência da fadiga ao invés dolimite de fadiga da própria mola. Se a quantidade de Ti for grande, a taxa defratura devido a inclusões torna-se maior, então a quantidade tem que sercontrolada e foi feita menor que 0,05%.Por outro lado, o Ti forma TiN no aço fundido a uma alta tempe-ratura, então age para reduzir a sol.N no aço fundido. Na presente invenção,o N é restrito de modo a suprimir a formação de nitretos à base de V e su-prime o crescimento de carbonetos não-dissolvidos à base de V. Por estarazão, se consumir-se o N à temperatura de formação de nitreto à base de Vou maior, é possível suprimir o crescimento de nitretos à base de V e decarbonitretos à base de V que crescem no momento do resfriamento usandoesses como núcleo. Isto é, adicionando-se Ti em uma quantidade fina, aquantidade de N de fato aglutinando-se ao V é reduzida, então a temperatu-ra da formação de nitretos à base de V é diminuída e também o carboneto àbase de V não-dissolvido pode ser suprimido.

Portanto, a adição de uma grande quantidade de Ti deve serevitada do ponto de vista da formação da formação de carbonitretos não-dissolvidos e óxidos à base de Ti, mas a adição de uma leve quantidade po-de diminuir a temperatura de formação de nitreto à base de V, então ao in-vés pode reduzir os carbonetos não-dissolvidos. A quantidade de adição é0,001% ou mais. Se menos de 0,001%, não há nenhum efeito de consumede N, não há nenhum efeito de supressão de carbonetos não-dissolvidos àbase de V, e nenhum efeito de melhoria da capacidade de trabalho é visto.

Entretanto, a quantidade de adição de Ti é preferivelmente 0,01 % ou menos.

W: 0,05 a 0,5%

O W melhora a capacidade de resfriamento brusco e age paraformar carbonetos no aço para aumentar a resistência, então é eficaz paratransmitir resistência ao amolecimento do revenido. Portanto, a adição é pre-ferivelmente tanto quanto possível. O W forma carbonetos a uma temperatu-ra menor comparado com o Ti, o Nb, etc., então não forma facilmente car-bonetos não dissolvidos, mas pode transmitir resistência ao amolecimentodo revenido pelo endurecimento da precipitação. Isto é, ele dificilmente per-manece como carbonetos não-dissolvidos provocando danos mesmo no tra-tamento térmico até a fabricação da mola. Por outro lado, ele nunca provocauma grande queda na dureza interna mesmo na nitrificação ou no recozi-mento de alívio de tensões executado a uma temperaura relativamente baí-xa.

Se a quantidade de adição for menor que 0,05%, nenhum efeitoé visto. Se acima de 0,5%, uma estrutura super-resfriada se forma facilmen-te ou, quando o tratamento térmico industrial é realizado, reciprocamente aductilidade ou outras propriedades mecânicas são susceptíveis de seremprejudicadas, então a quantidade de adição de W foi feita 0,05 a 0,5%. Alémdisso, se considerar-se a facilidade do tratamento térmico, etc., 0,1 a 0,4% épreferível. Em particular, para evitar uma estrutura super-resfriada logo apósa laminação ou outro problema e obter-se o limite máximo da resistência aoamolecimento do revenido, a adição de 0,15% ou mais é mais preferível.

Mo: 0,05 a 0,5%

O Mo melhora a capacidade de resfriamento brusco e se precipi-ta como carbonetos na temperatura de tratamento térmico relativamente bai-xa do nível da temperatura de revenido e de nitrificação, então pode facil-mente dar resistência ao amolecimento do revenido. Portanto, é possíveldar-se uma alta resistência sem amolecimento mesmo após o revenido aalta temperatura ou o recozimento de alívio de estresse, nitrificação ou outrotratamento térmico executado de acordo com a necessidade antes da fabri-cação da mola. Isto suprime a queda na dureza interna da mola após a nitri-ficação, então aumenta o efeito de ajuste a quente do recozimento para alí-vio de estresse e melhora as características de fadiga da mola final. Especi-ficamente, é possível fazer-se a temperatura de revenido no momento decontrole da resistência uma alta temperatura. Fazer-se a temperatura de re-venido uma alta temperatura tem o efeito de fazer a precipitação de carbone-tos nos limites dos grãos em uma película de forma esférica pelo revenido auma alta temperatura e reduzindo-se a razão de área dos limites dos grãos.Isto é vantajoso pára garantir a resistência dos limites dos grãos e melhorara fratura retardada e as características de fragilização da fratura.

O Mo forma carbonetos à base de Mo separados da cementitano aço. Em particular, comparado com V, etc., a temperatura de precipitaçãoé baixa, então há o efeito de supressão do embrutecimento dos carbonetos.Se a quantidade de adição for menor que 0,05%, o efeito não pode ser reco-nhecido. Entretanto, se a quantidade dé adição for grande, é preferível pa-tentear-se o material de aço previamente no momento da estampagem demofo a torná-la uma estrutura ferrita-perlita. Apesar disso, uma estrutura su-per-resfriada ocorre facilmente devido ao tratamento térmico de amolecimen-to antes da laminação ou estampagem etc. e çis fendas ou fraturas no mo-mento da estampagem são facilmente provocadas. Isto se dá porque o Mo éum elemento que transmite grandemente a capacidade de resfriamentobrusco, então se a quantidade de adição tornar-se grande, o tempo até o fimda transformação da perlita torna-se longo, a temperatura não pode sermantida até o fim da transformação no momento do resfriamento após a la-minação ou no processo de patenteamento, uma estrutura super-resfriadaocorre facilmente e provoca fratura no momento da estampagem, ou quandonão se fratura permanecendo como fendas internas, as características doproduto são grandemente degradados. Daí, se o Mo estiver acima de 0,5%,a capacidade de resfriamento brusco aumenta e obter-se industrialmenteuma estrutura ferrita-perlita torna-se difícil, então isto é feito o limite superior.

Para suprimir a formação de uma estrutura martensita que reduz a produtibi-Iidade na laminação, estampagem, ou outro processo de produção e facilitara laminação e estampagem industrialmente estáveis, o teor é preferivelmen-te feito 0,4% ou menos, mais preferivelmente 0,2% ou algo assim.

Comparado com o V, o Nb, e o Ti que têm o efeito de reforçar aresistência ao amolecimento do revenido da mesma forma que o W e o Mo,V, Nb e Ti, conforme explicado acima, formam nitretos e também provocamo crescimento fácil de carbonetos usando esses como núcleos, enquanto oW e o Mo não formam nitretos, então podem ser adicionados e reforçam aresistência ao amolecimento sem serem afetados pela quantidade de N. Istoé, V, Nb, e Ti podem também reforçar a resistência ao amolecimento, masse adicionados para reforçar a resistência ao amolecimento enquanto evitaos carbonetos não dissolvidos, a quantidade de adição acaba sendo ineren-temente restrita. Portanto, quando não forma carbonetos não-dissolvidos enão requer maior resistência ao amolecimento, a adição de W ou Mo, quenão formam nitretos, se precipitam como carbonetos a uma temperatura re-lativamente baixa, e funcionam como elementos reforçadores da precipita-ção é extremamente eficaz.

Ta: 0,001 a 0,5%

O Ta forma nitretos, carbonetos, e compostos precipitados e éeficaz para transmitir resistência ao amolecimento do revenido e garantir atenacidade pela redução to tamanho do grão γ. Se a quantidade de adiçãofor menor que 0,001%, o efeito não é claro, enquanto se for acima de 0,5%,nitretos brutos, carbonetos, e seus precipitados compostos são formados etransmitem a capacidade de trabalho etc., então este foi feito o limite superior.

Além disso, um ou mais elementos entre Ni, Cu, Co e B é adi-cionado para garantir a resistência pelo endurecimento da matriz quando setenta alcançar tanto a resistência quanto a capacidade de trabalho e o equi-líbrio ótimo da resistência ao amolecimento e da capacidade de trabalho de-vido ao controle dos carbonetos não pode ser obtido.

Ni: 0,05 a 3,0%

O Ni não forma carbonetos ou outros precipitados, mas podemelhorar a capacidade de resfriamento brusco e aumentar estavelmente aresistência pelo tratamento térmico. Além disso, ele pode melhorar a capaci-dade de enrolamento. Entretanto, com o resfriamento e o revenido, ele au-menta a austenita residual, então o material é inferior em termos de ajusteda formação da mola ou da uniformidade do material. Se a quantidade deadição for 0,05% ou menos, nenhum efeito pode ser reconhecido em au-mentar a resistência e melhorar a ductilidade. Por outro lado, a adição deuma grande quantidade de Ni não é preferível. A 3,0% ou mais, problemastais como um aumento na austenita residual torna-se notável, o efeito damelhoria da capacidade de resfriamento brusco e da melhoria da ductilidadetorna-se saturado, e há desvantagens de custo, etc. A austenita residualmuda para martensita pela transformação induzida do trabalho quando adeformação é introduzida e se fratura mesmo com tratamento térmico comtemperatura relativamente baixa, então um material estável é difícil de semanter, então quanto menos, melhor. Por esta razão, não é preferível adi-cionar-se Ni excessivamente - o que faz facilmente com que a austenita re-sidual permaneça.

Cu: 0,05 a 0,5%

A adição de Cu é eficaz para evitar a descarbonetação que di-minui a vida de fadiga da mola após a fabricação da mola. Além disso, co-mo o Ni, ele tem o efeito de melhorar a resistência à corrosão. Geralmente,para estabilizar o diâmetro do arame e remover a camada descarbonetada,a camada de superfície é removida por descascamento. Suprimindo-se acamada descarbonetada, é possível melhorar-se a vida de fadiga da mola eeliminar a etapa de descascamento. O efeito do Cu na supressão da des-carbonetação e o efeito na melhoria da resistência à corrosão podem serexibidos quando seu teor for 0,5% ou mais. Conforme será explicado maistarde, mesmo adicionando-se Ni, se o teor estiver acima de 0,5%, a fragili-zação provoca facilmente defeitos de laminação. Portanto, o limite inferiorfoi feito 0,05%e o limite superior foi feito 0,5%. A adição de Cu não depreciamuito as propriedades mecânicas à temperaura ambiente, mas mesmo se seadicionar Cu acima de 0,3%, a ductilidade a quente é degradada, então al-gumas vezes a superfície da barra se fratura durante a laminação. Por estarazão, a quantidade de adição de Ni para evitar fraturas durante a laminaçãoé preferivelmente feito [Cu%]<[Ni%] de acordo com a quantidade de adiçãode Cu. Na faixa de Cu de 0,3% ou menos, não são provocados defeitos delaminação, então não é necessário limitar-se a quantidade de adição de Nicom o propósito de evitar defeitos de laminação.

Co: 0,05 a 3,0%

O Co reduz a capacidade de resfriamento em alguns casos, masmelhora a resistência a alta temperatura. Além disso, para inibir o cresci-mento de carbonetos, ele age para suprimir a formação de carbonetos bru-tos que se tornam um problema na presente invenção. Portanto, é possívelsuprimir o embrutecimento dos carbonetos inclusive a cementita. Portanto, aadição é preferível. Quando adicionado, se 0,05% ou menos, o efeito é pe-queno. Entretanto, se adicionado em uma grande quantidade, a fase ferritaaumenta em dureza e reduz a ductilidade, então o limite superior foi feito3,0%. Isto dá uma performance industrialmente estável a 0,5% ou menos.

B: 0,0005 a 0,006%

O B é um elemento que melhora a capacidade de resfriamentobrusco e tem um efeito de limpar os limites dos grãos de austenita. A adiçãode B torna inofensivo o Ρ, o S, e outros elementos que segregam nos limitesdos grãos e reduzem a tenacidade e portanto melhora as características defratura. Nesse momento, o efeito é perdido se o B se aglutinar com N e for-ma BN. O limite inferior da quantidade de adição é feito 0,0005% onde o e-feito se torna claro, enquanto o limite superior é feito 0,0060% onde o efeitose torna saturado. Entretanto, se mesmo uma pequena quantidade de BNfor formada, ele provoca fragilização, então é necessária uma total conside-ração para não produzir BN. Portanto, preferivelmente a quantidade é 0,003ou menos. Mais preferivelmente, é eficaz imobilizar o N livre pelo Ti ou ou-tros elementos formadores de nitretos e faz a quantidade de B ser 0,0010 a0,0020%.

Esses Ni, Cu, Co, e B são principalmente eficazes para reforçara fase ferrita da matriz. Eles são elementos para garantir a resistência peloreforço da matriz quando se tenta alcançar tanto resistência quanto capaci-dade de trabalho e o equilíbrio ótimo de resistência ao amolecimento e acapacidade de trabalho não pode ser obtida pelo controle dos carbonetos.

Al: restrito a 0.005% ou menos

O Al é um elemento desoxidante e tem um efeito na formação deóxidos. Em particular, em molas de válvulas de alta resistência, AI2O3 e ou-tros óxidos duros formam facilmente pontos de início de fraturas, então énecessário evitar-se isto. Portanto, é importante controlar-se estritamente aquantidade de Al. Em particular, quando o limite de resistência à tração doarame de aço tratado termicamente exceeder 2100 MPa, um controle estritodos elementos formadores de óxidos é essencial para reduzir a variação naresistência à fadiga.

Na presente invenção, o Al é prescrito como sendo 0,005% oumenos. Isto se dá porque se acima de 0,005%, óxidos principalmente AI2O3se formariam facilmente, então resultaria a fratura devido aos óxidos e umasuficiente resistência à fadiga e estabilidade de qualidade não seria capazde ser garantido. Além disso, quando se requer uma alta resistência à fadi-ga, o teor é preferivelmente feito 0,003% ou menos.

Além disso, um ou mais elementos entre Te, Sb, Mg, Zr, Ca, eHf são adicionados como elementos para contrplar a forma dos óxidos e sul-fetos quando também uma maior performance e uma performance mais es-tável são procuradas.

Te: 0,0002 a 0,01%

O Te tem um efeito de tornar o MnS esférico. Se menor que0,0002%, o efeito não é claro, enquanto se acima de 0,01%, a matiz cai emdureza, ocorrem fraturas a quente, a durabilidade da fadiga é reduzida, eoutros notáveis problemas ocorrem, então 0,01% é feito o limite superior.

Sb: 0,0002 a 0,01%

O Sb tem o efeito de tornar o MnS esférico. Se for menor que0,0002%, o efeito não é claro, enquanto se acima de 0.01%, a matriz cai emtenacidade, ocorre fraturas a quente, a durabilidade da fadiga é reduzida, eoutros problemas notáveis ocorrem, então 0,01% é feito o limite superior.

Mg: 0,0001 a 0,0005%

O Mg forma óxidos no aço fundido de uma temperatura maiorque a temperatura de formação de MnS. Esses já estão presentes no açofundido no momento da formação de MnS. Portanto, eles podem ser usadoscomo núcleos para a precipitação de MnS. Devido a isso, a distribuição deMnS pode ser controlada. Além disso, olhando-se também para o númerode distribuição, óxidos à base de Mg são disperses no aço fundido mais fi-namente que os óxidos à base de Si e óxidos à base de Al freqüentementevistos no aço convencional, então o MnS precipitado usando-se óxidos àbase de Mg como núcleos finamente dispersos no aço. Portanto, mesmocom o mesmo teor de S, a distribuição de MnS difere dependendo da pre-sença ou ausência de Mg. A adição desses resulta em um tamanho maisfino de grão de MnS. Esse efeito é suficientemente obtido mesmo em umapequena quantidade. Se for adicionado o Mg, o MnS é tornado mais fino.

Entretanto, se exceder 0,0005%, não apenas são formados facilmente óxi-dos duros, mas também MgS e outros sulfetos começam a ser formados, demodo que uma queda na resistência de fadiga e uma queda na capacidadede enrolamento são atraídas. Portanto, a quantidade de adição de Mg foifeita 0,0001 a 0,0005%. Quando usado para uma mola de alta resistência,uma quantidade de 0,0003% ou menos é preferível. A quantidade do ele-mento é pequena, mas cerca de 0,0001% podem ser adicionados fazendo-se uso liberal de refratários à base de Mg. Além disso, Mg pode ser adicio-nado selecionando-se cuidadosamente os materiais secundários e usando-se materiais secundários com pequenos teores de Mg.

Zr: 0,0001 a 0,0005%

O Zr é um elemento formador de óxidos e sulfetos. Os óxidossão finamente dispersos no aço da mola, então, como o Mg, forma núcleospara a precipitação de MnS. Devido a isso, a durabilidade da fadiga é melho-rada e a ductilidade é aumentada e a ductilidade é aumentada para melhorara capacidade de enrolamento. Se menos de 0,0001%, esse efeito não é vis-to. Além disso, mesmo se adicionado acima de 0,0005%, a formação deóxidos duros é promovida, então mesmo se os sulfetos se dispersarem fi-namente, ocorrem facilmente problemas devido aos óxidos. Além disso, comuma grande adição, não apenas óxidos, mas também ZrN, ZrS, e outros ni-tretos e sulfetos são formados e provocam problemas na produção ou umaqueda na propriedade de durabilidade da fadiga da mola, então a quantidadefoi feita 0,0005% ou menos. Além disso, quando se usa esse para uma molade alta resistência, a quantidade de adição é preferivelmente feita 0,0003%ou menos. Esses elementos são pequenos em quantidade, mas podem sercontrolados pela seleção cuidadosa dos materiais secundários e controlan-do-se precisamente os refratários, etc. Por exemplo, se se fizer uso liberalde refratários de Zr nos locais em contato com aço fundido por um tempolongo tal como na panela, no funil, no bocal, etc., é possível adicionar-se 1ppm ou similar em relação a 200 t ou similar de aço fundido. Além disso, en-quanto se considera isso, é possível adicionar-se materiais secundários demodo a não exceder uma faixa prescrita.

O método de análise de Zr no aço é amostrar 2 g da parte domaterial de aço que está sendo medido livre do efeito de carepa da superfí-cie, tratar a amostra pelo mesmo método que no Anexo 3 da JIS G 1237-1997, e então medí-la por ICP. Nesse momento, a linha de calibração noICP é ajkustada para ser adequada para a quantidade fina de Zr.

Ca: 0,0002 a 0,01%

O Ca é um elemento formador de óxidos e sulfetos. No aço paramolas, fazer-se o MnS esférico, o que serve como ponto de partida da fadigae de outras fraturas, pode ser suprimido para torná-lo inofensivo. O efeitotorna-se incerto se menos de 0,0002%. Além disso, mesmo se adicionadoacima de 0.01%, não apenas o rendimento é pobre, mas também óxidos ouCaS ou outros sulfetos são formados e provocam problemas na produção ouuma queda na propriedade de durabilidade de fadiga da mola, então a quan-tidade foi feita não mais que 0,01%. A quantidade de adição é preferivelmen-te não mais que 0,001%.

Hf: 0,0002 a 0,01%

O Hf é um elemento formador de oxido de forma o núcleo daprecipitação de MnS. Por esta razão, o Hf é um elemento que forma óxidos esulfetos por dispersão fina. No aço para molas, os óxidos são finamente dis-persos, assim como o Mg, formam núcleo de precipitação de MnS. Devido aisso, a durabilidade da fadiga é melhorada e a ductilidade é aumentada paramelhorar a capacidade de enrolamento. O efeito não é claro se a quantidadefor menor que 0,0002%. Além disso, mesmo se mais de 0,01% for adiciona-do, o rendimento é pobre. Não apenas isto, mas também óxidos de HfN,HfS, ou outros nitretos e sulfetos são formados e provocam problemas deprodução ou uma queda na propriedade de durabilidade da fadiga da mola,então a quantidade foi feita 0,01% ou menos. Esta quantidade de adição épreferivelmente 0,003% ou menos.

Abaixo serão explicadas as faixas preferíveis do teor de outrascomposições.

P: 0,015% ou menos

Embora PeS não sejam limitados na presente invenção, elestêm que ser restritos. O P faz o aço endurecer. Além disso, ele segrega etorna o material frágil. O P segregando nos limites dos grãos da austenitaprovoca uma queda no valor de impacto e na fratura retardada devido à en-trada de hidrogênio. Por esta razão, quanto menor a quantidade, melhor.Portanto, o P foi limitado a 0,015% ou menos onde a fragilidade tende a tor-nar-se notável. Além disso, no caso de alta resistência onde o limite de resis-tência à tração do arame de aço tratado termicamente excede 2150 MPa,um teor de menos de 0,01% é preferível.

S: 0,015% ou menos

O S, como o P, faz o aço tornar-se frágil quando está presenteno aço. O Mn reduz acentuadamente seus efeitos, mas o MnS também tomaa forma de inclusões, então diminui a característica de fratura. Em particular,no aço de alta resistência, uma pequena quantidade de MnS algumas vezesprovoca fraturas. Portanto, é preferível reduzir-se o S tanto quanto possível.0.015%, onde esse efeito prejudicial torna-se notável, foi, portanto, feito olimite superior. Além disso, no caso de uma alta resistência onde o limite deresistência à tração do aço tratado termicamente excede 2150 MPa, a quan-tidade é preferivelmente feita menos de 0,01%.

t-O: 0,0002 a 0,01

No aço, óxidos formados através do processo de desoxidação eo O dissolvido estão presentes. Entretanto, se a quantidade total desse oxi-gênio total (t-O) for grande, significa que há muitas inclusões à base de óxi-dos. Se as inclusões à base de óxidos forem pequenas em tamanho, a per-formance da mola não é afetada, mas se uma grande quantidade de óxidosgrandes está presente, a performance da mola será grandemente afetada.

Se a quantidade de oxigênio exceder 0,01%, a performance damola é notadamente reduzida, de forma que o limite superior é preferivel-mente feito 0,01%. Além disso, quanto menor a quantidade de oxigênio, me-lhor, mas mesmo se menor que 0,0002%, o efeito é saturado, então esse éfeito preferivelmente o limite inferior. Se se considerar a facilidade do pro-cesso atual de desoxidação etc., o teor é preferivelmente ajustado para0,0005 a 0,005%.

Portanto, a seguinte provisão é adicionada em relação aos car-bonetos esféricos à base de liga e aos carbonetos esféricos à base de ce-mentita nessa superfície examinada. As provisões a seguir e são importan-tes para eliminar o dano devido a isso.

Número de tamanho de grão da austenita prévia de #10 ou maior

No arame de aço basicamente compreendido de uma estruturade martensita revenido, o tamanho de grão da austenita prévia tem um efeitomaior nas propriedades básicas do arame de aço juntamente com os carbo-netos. Isto é, quanto menor o tamanho de grão da austenita prévia, melhor acaracterística de fadiga e a capacidade de enrolamento. Entretanto, não im-porta quão pequeno é o tamanho do grão de austenita, se os carbonetos sãoincluídos em uma quantidade maior que a prescrita, o efeito é pequeno. Emgeral, para tornar o grão de austenita menor, é eficaz reduzir-se a tempera-tura de aquecimento no momento do resfriamento brusco, mas isto recipro-camente aumenta os carbonetos esféricos não-dissolvidos. Portanto, é im-portante fazer o acabamento do arame de aço em um arame com um equilí-brio da quantidade de carbonetos e do tamanho de grão da austenita prévia.Aqui, quando os carbonetos satisfazem a provisão acima, se o número dotamanho de grão da austenita prévia for menor que #10, características defadiga e capacidade de enrolamento suficientes não podem ser obtidas, en-tão o número de tamanho de grão da austenita prévia é prescrito como sen-do #10 ou maior. Além disso, para aplicação a uma mola de alta resistência,um tamanho de grão mais fino é preferível. Fazendo-se o mesmo #11 ouainda #12 ou mais, tanto uma maior resistência quanto capacidade de enro-lamento podem ser alcançadas.

Austenita residual de 15% em massa ou menos

A austenita residual freqüentemente permanece nas partes se-gregadas, nos limites dos grãos da austenita prévia, ou próximo das regiõesprensadas entre subgrãos. A austenita residual torna-se martensita devido àtransformação induzida pelo trabalho. Se a transformação induzida ocorre nomomento da fabricação da mola, peças de alta dureza serão formadas lo-calmente no material e também as características de enrolamento da molaserão reduzidas. Além disso, molas recentes são reforçadas nas suas super-fícies por jato-percussão, ajuste, e outras deformações plásticas, mas emum processo de produção incluindo um número de tais processos dandodeformação plástica, a martensita induzida pelo trabalho formada em umaetapa anterior diminuiria a tensão de fratura e diminuiria a capacidade detrabalho e as características de fratura da mola durante o uso. Além disso,mesmo quando deformações industrialmente inevitáveis tais como mossasforem introduzidas, o material se fraturará facilmente durante o enrolamento.

Além disso, quebrando-se gradativamente na nitrificação, no recozimentopara alívio de estresse, ou outro tratamento térmico, provocará uma mudan-ça nas propriedades mecânicas, reduzir a resistência, reduzir a capacidadede enrolamento, e provocar outros problemas. Portanto, a austenita residualé reduzida tanto quanto possível para suprimir a formação de martensita in-duzida pelo trabalho e portanto melhora a capacidade de trabalho. Especifi-camente, se a quantidade de austenita residual exceder 15% (% em massa),a sensibilidade ao amassamento etc. tornar-se-á maior e o material fraturaráfacilmente durante o enrolamento ou outro manuseio, então o teor foi restritoa 15% ou menos.

A quantidade de austenita residual muda, dependendo da quan-tidade de adição de C, Mn, e outros elementos de ligação e das condiçõesde tratamento térmico. Por esta razão, não apenas o design das composi-ções, mas também a melhoria das condições de tratamento térmico, sãoimportantes.

Quando a temperatura de formação de martensita (ponto Ms datemperatura inicial e ponto Mf da temperatura final) torna-se uma baixa tem-peratura, a menos que seja feita uma temperatura consideravelmente baixano momento do resfriamento brusco, a martensita não será formada e a aus-tenita residual facilmente permanece. No resfriamento brusco industrial, éusado água ou óleo, mas para suprimir a austenita residual, um controle so-fisticado do tratamento térmico torna-se necessário. Especificamente, o con-trole torna-se necessário para manter o meio de resfriamento a uma baixatemperatura, manter uma temperatura extremamente baixa mesmo após oresfriamento, garantir um longo tempo de transformação para martensita,etc. Industrialmente, o material é processado em uma linha continua, então atemperature do meio de resfriamento facilmente sobe para próximo de100°C, mas é preferível mantê-la a 60°C ou menos. Além disso, uma baixatemperatura de 40°C ou menos é mais preferível. Além disso, para promoversuficientemente a transformação da,martensita, é necessário manter o mate-rial no meio de resfriamento por 1 segundo ou mais. Garantir o tempo demanutenção após o resfriamento é também importante.

Além disso, em adição às provisos nos carbonetos, etc., umaestrutura na qual a distribuição de carbonetos é menor que em outras partesdeve ser evitada. Especificamente, em uma martensita Ienticular ou em suaestrutura temperada, a distribuição de carbonetos é menor que em outraspartes e a microestrutura é irregular, então a resistência à fadiga e a capaci-dade de trabalho são afetadas de forma prejudicial.

Exemplos

Abaixo serão usados exemplos para explicar a presente inven-ção em detalhes.

(Exemplo 1)

Para esclarecer os efeitos da presente invenção, um materialpreparado em um forno de fusão a vácuo de 16 kg foi testado quanto às su-as características.

O aço de cada uma das composições químicas mostradas naTabela 1 foi medido quanto ao limite de resistência à tração e ao valor deimpacto após o resfriamento brusco e o revenido. O valor de impacto é apropriedade de fratura geral. Além disso, para a presente invenção, este éconsiderado um indicador da tenacidade básica de uma mola e da capaci-dade de trabalho. É desejável alcançar-se tanto o limite de resistência à tra-ção quanto a tenacidade. O aço de cada uma das composições químicasmostradas na Tabela 1 foi produzido em um forno de fusão a vácuo de 16kg, forjado até φ 13 mm, e então normalizado, patenteado, resfriado e reve-nido. O aço foi aquecido a uma temperatura de normalização de 1210°Cx1 hresfriamento gradativo para patenteamento e foi resfriado e revenido auma temperatura de resfriamento de 910°C e uma temperatura de revenidode 520 °C. Após isto, o material foi também recozido à temperatura descritana tabela χ 60 minutos e tratado termicamente simulando o alívio de tensõese a nitrificação. As características de tensão foram avaliadas - inclusive paramateriais sem recozimento. Após o tratamento térmico, os corpos de provaforam cortados e avaliados quanto a várias características. As condições detratamento térmico e as características estão mostradas na Tabela 2.

Na presente invenção, os carbonétos à base de Fe são contro-lados de forma a alcançar tanto resistência quanto tenacidade (capacidadede trabalho). O Si que tem um grande efeito no comportamento da formaçãode carboneto de Fe foi trocado e o comportamento avaliado. Como resulta-do, quando a quantidade de Si é insuficiente, forma-se cementita e o açotorna-se frágil mesmo a uma baixa temperatura de revenido. Nesse mo-mento, a concentração de Fe no resíduo de extração eletrolítica torna-se altae excede a previsão. Nesses casos, nos exemplos comparativos, uma gran-de quantidade de cementita é formada, de modo que o valor de impacto tor-ne-se inferior. Em adição, aprende-se que mesmo sob condições onde oaquecimento é insuficiente e uma grande quantidade de carbonétos não-dissolvidos é formada, o valor de impacto é diminuído e uma capacidade detrabalho suficiente não pode ser garantido. Medindo-se a quantidade de Feno resíduo eletrolítico dessa forma, as características do aço podem ser al-cançadas.<table>table see original document page 33</column></row><table><table>table see original document page 34</column></row><table><table>table see original document page 35</column></row><table><table>table see original document page 36</column></row><table><table>table see original document page 37</column></row><table><table>table see original document page 38</column></row><table>(Exemplo 2)

As Tabelas 3 a 6 mostram listas de exemplos e resultados desuas avaliações. Após isto, foram mostradas as histórias de aquecimentodos exemplos da invenção. Na parte dos exemplos comparativos, um trata-'mento térmico diferente daquele foi executado, por exemplo, o tratamento foiexecutado sob condições gerais convencionais deliberadamente de forma amostrar os efeitos da invenção. Essas condições detalhadas estão explica-das nas Tabelas 3 e 5 para as composições químicas do aço e nas Tabelas4 e 6 para as condições de tratamento térmico e características.

Os materiais da presente invenção foram produzidos por (a) umconversor de 270 t (Exemplo 22) e (b) um forno de fusão a vácuo de 16 kg(outros exemplos).

Os materiais produzidos pelo conversor de 270 t foram aqueci-dos até 1250 a 1300°C e laminados para preparação de barras. Nesse mo-mento, a temperatura foi suficientemente elevada de modo a tornar unifor-mes as estruturas do bloco de aço e para fazer o V e outros elementos for-madores de carbonetos de dissolverem suficientemente.

Além disso, as barras foram laminadas para preparar os materi-ais de arame de aço para uso em molas. Nesse momento, nos exemplos dainvenção, os materiais foram mantidos por um tempo constante a altas tem-peraturas de 1200°C ou mais. Após isto, em cada caso, as barras foram la-minadas até φ8 mm.

Nos outros exemplos, os materiais foram fundidos por um fornode fusão a vácuo de 16 kg, e então forjados para φ13 mm χ 600 mm, entãotratados termicamente. Após isto, eles foram mantidos a 1300°C χ 3 h oumais para novamente fazer o V e outros elementos formadores de carbone-tos se dissolvam. Após isto, os materiais foram novamente mantidos a altastemperaturas de 1200°C ou mais por um certo tempo.

No processo de resfriamento no momento da laminação ou apósa simulação de laminação, para suprimir a formação de martensita ou outrasestruturas super-resfriadas facilmente fraturáveis, o material foi resfriado apartir da alta temperatura no momento da laminação a 450°C, então foi gra-dualmente resfriado cobrindo-se o mesmo, etc. Mesmo se uma estruturasuper-resfriada resultou disso, o amolecimento foi possível, também nenhu-ma fratura ou defeito foi provocado nos processos posteriores, e o manuseiofoi fácil.

Tratamento térmico de Materiais de Arame (Pré-tratamento)

Materiais laminados ou forjados e dando uma história de aque-cimento na forma acima foram patenteados, estampados, resfriados brus-camente e revenidos.

Os materiais foram patenteados por aquecimento a uma tempe-ratura de 890°C, 950°C, 960°C χ 20 minutos, e então carregados em umtanque de Pb a 600°C e convertidos a uma estrutura ferrita-perlita. Nessemomento, a transformação da perlita foi terminada no tanque de patentea-mento em um tempo extremamente curto. Nesse estado, os materiais foramestampados em moldes até φ4 mm.

Resfriamento brusco e revenido

O resfriamento brusco e o revenido foram executados por ambos(1) aquecimento em forno de tubo radiante e (2) aquecimento por indução dealta freqüência.

(1) Aquecimento em forno de tubo radiante

O material é carregado em um forno de tubo radiante até 920°C,então 10 minutos mais tarde é carregado em um tanque de óleo a 50°C eresfriado bruscamente. Após 5 minutos, ele é puxado para cima e nesse es-tado é carregado em um tanque de Pb ajustado até uma temperatura prede-terminada e revenido. A temperatura do tanque de chumbo é de 450 a550°C, mas nos exemplos da invenção foi de cerca de 420°C.

(2) Aquecimento por indução de alta freqüência

Em aquecimento por indução de alta freqüência, um material écolocado em uma bobina e aquecido até 900 a 1000°C. Após o aquecimen-to, ele é imediatamente resfriado à água. Ele pode então ser novamente a-quecido na bobina até 400 a 600°C para revenir. Para se obter a mesmaresistência, um revenido de alta freqüência permite o tratamento à alta tem-peratura. Após o revenido, o material é resfriado à água. Após resfriar brus-camente e revenir, a peça é medida quanto à redução de área, um indicadordo limite de resistência a tração e da capacidade de trabalho, por um testede tensão. Nesse momento, a temperatura do revenido é controlada paradar um limite de resistência à tração de mais de 2200 MPa.

Recozimento de Nitrificacão

Após o resfriamento brusco é o revenido, cada material foi reco-zido supondo-se a nitrificação (mantido à [temperatura de recozimento] χ 1h). Após isto, foi usado um filtro para filtração e a quantidade de Fe no resí-duo foi medida. Devido ao recozimento, a cementita tendeu a crescer, entãouma quantidade maior de Fe é detectada no filtro se comparado antes dorecozimento. Portanto, quando a quantidade de Fe em um filtro com 0,2 μιτι(% em massa) detectada após o recozimento for maior que aquela após oresfriamento brusco e o revenido e a provisão da presente invenção for sa-tisfeita pela medição da quantidade de Fe em um filtro de 0,2 μιτι (% emmassa) após o recozimento, o aço tratado termicamente antes do recozi-mento também satisfaz a provisão da presente invenção.

Assunto avaliado

O assunto avaliado foi como segue:

(1) Após o resfriamento brusco e revenido: limite de resistência àtração, redução da área (capacidade de trabalho), tamanho de grão da aus-tenita prévia, quantidade de austenita residual, [quantidade de Fe em umfiltro com 0.2 μπι (% em massa)], valor de impacto

(2) Após o recozimento: [quantidade de Fe em um filtro com 0.2μηη (% em massa)], dureza, limite de resistência à tração, redução de razão

O teste de tensão após o resfriamento brusco e o revenido me-diu a redução da área - um indicador do limite de resistência à tração e dacapacidade de trabalho da mola. Basicamente, cada material foi resfriadobruscamente e revenido para exceder 2200 MPa, então um corpo de provanQ 9 da JIS Z 2201 foi preparado e foi testado de acordo com a JIS Z 2241.

O limite de resistência à tração foi calculado a partir da carga de fratura.

Além disso, em anos recentes, as molas têm freqüentementesido feitas com maiores resistências pelo endurecimento pela nitrificação dacamada de superfície. A nitrificação aquece uma mola em uma atmosfera degás de nitrificação até 400 a 500°C e a mantém aí por vários minutos a umahora ou algo assim para fazer a superfície endurecer. Naquele momento, ointerior onde o nitrogênio não penetrou é aquecido, então ele é recozido eamolecido. Suprimir esse amolecimento é importante. A dureza (indicador daresistência ao amolecimento), o limite de resistência à tração, e o limite deescoamento após recozimento simulando a nitrificação foram avaliados.

O aço nitrificado e recozido é um material similar ao interior deuma mola. Seu alto limite de escoamento significa uma durabilidade superiorda mola. Além disso, nas molas atuais, jato-percussão para transmitir es-tresse residual compressivo está se tornando uma prática geral, mas o es-tresse residual compressivo torna-se maior proporcionalmente ao limite deescoamento. Um grande limite de escoamento significa um grande estresseresidual compressivo e também uma profunda camada de estresse residual.

Dessa forma, a facilidade pela qual o estresse residual compressivo podepermanecer é também um fator que aumenta a durabilidade de uma molaatual.

Método do Teste de Tensão

O teste de tensão foi executado de acordo com a JIS. Um elas-tômetro foi anexado e puxado para medir tanto o limite de escoamento e olimite de resistência à tração. Quando o limite de escoamento não foi claro,o limite de elasticidade a 0,2% foi medido como limite de escoamento. Alémdisso, a redução da área foi medida e usada como um indicador para avaliara capacidade de trabalho.

Explicação de resultados

As Tabelas 1 e 2 mostram exemplos da invenção e exemploscomparativos. Os exemplos obtidos usando-se materiais das mesmas com-posições e mudando-se apenas a temperatura de revenido de modo a pre-parar dois níveis de exemplos e revenindo-se esses a uma baixa temperatu-ra (420°C) são os exemplos da invenção são os exemplos da invenção (Ê-xemplos 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25), enquanto os exemplosobtidos pelo revenido a uma alta temperatura (520°C) são os exemploscomparativos (Exemplos comparativos 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22,24, 26). A dureza é acabada até um nível que difere para cada composiçãoquímica, mas os exemplos da invenção obtidos pela filtragem da soluçãoeletrolítica e que tenham uma quantidade de Fe no resíduo no filtro de 0,2μπι conforme prescrito são maiores em dureza ,que os exemplos comparati-vos e são duros,mas o valor de impacto é melhorado. Além disso, a reduçãode área que é um indicador da capacidade de trabalho, é um pouco melho-rada e a tenacidade e a capacidade de trabalho são superiores independen-temente da alta resistência. Nos exemplos comparativos, uma vez que muitacementita foi precipitada e cresceu, a quantidade de Fe no filtro foi grande. Oaço foi macio e insuficiente mesmo na resistência e toda a resistência, tena-cidade e capacidade de trabalho foram inferiores.

Nas tabelas 3 a 6, além do mais, a taxa de tratamento térmicofoi considerada, o tratamento térmico foi executado simulando-se o revenidopor óleo industrial atual (tratamento em forno de tubo radiante (OT), trata-mento de aquecimento por indução de alta freqüência (IQT)), o recozimentofoi executado simulando a nitrificação, e os efeitos das composições foramavaliados. Para ajustar a taxa de tratamento térmico para o revenido a óleo,o material foi fundido, forjado, e então estampado para φ4 mm para permitiralta velocidade, tratamento térmico de curto prazo.

A causa do aumento na quantidade de Fe no filtro de 0.2 μιτιapós a eletrólise, acredita-se que o ponto da presente invenção seja a gran-de formação de cementita e os carbonetos não-dissolvidos. Quando ambossão inibidos, um bom aço tratado termicamente possuindo simultaneamenteresistência e capacidade de trabalho pode ser obtido. O mesmo é verdadena avaliação dos materiais após o recozimento. Como visto nos Exemplosda Invenção 27 a 67, se a quantidade de Fe no resíduo mo filtro for peque-na, as molas não se tornam frágeis, e uma boa tenacidade pode ser obtidamesmo a uma alta resistência. Apesar das condições de resfriamento bruscoe revenido diferindo dependendo do tratamento no forno de tubo radiante(OT) e do tratamento térmico por indução a alta freqüência (IQT), esta ten-dência permanece a mesma. Isto é, o tratamento térmico por indução a altafreqüência, comparado com o tratamento no forno de tubo radiante, envolveuma maior temperatura de aquecimento no resfriamento brusco e revenido eum tempo mais curto de tratamento. Se a quantidade de Fe no resíduo nofiltro puder ser suprimida, podem ser obtidas alta resistência e alta tenacidade.

Por um lado, os exemplos comparativos mostrados pelos nos 68a 81 foram produzidos sob as condições onde a cementita e os carbonetosnão-dissolvidos permanecem devido às histórias térmicas após a fundiçãodo aço. As quantidades de Fe no resíduo após a extração eletrolítica foramgrandes e houve problemas na resistência, fragilidade, e capacidade de tra-balho.

Isto é, esses foram exemplos onde a temperatura do tratamentonos processos intermediários até a produção foi baixa e carbonetos não-dissolvidos permaneceram e onde a temperatura de revenido foi alta e bas-tante cementita foi formada. Resistência, tenacidade e capacidade de traba-lho não puderam ser alcançadas devido a essas histórias térmicas inade-quadas.

Além disso, os Exemplos Comparativos 80 e 81 são exemplosonde o tamanho de grão da austenita eram muito grandes e onde a austeni-ta residual foi muito grande. Quando se aumenta a temperature de aqueci-mento durante o resfriamento brusco, nenhum carboneto não-dissolvido fóireconhecido e as quantidades de Fe no resíduo da extração eletrolítica fo-ram pequenas, mas a dureza e a capacidade de trabalho foram inferioresaos exemplos da invenção. Além disso, quando a austenita residual foigrande, a capacidade de trabalho foi inferior nos ambientes onde fraturas esimilares ocorrem.<table>table see original document page 45</column></row><table><table>table see original document page 46</column></row><table><table>table see original document page 47</column></row><table><table>table see original document page 48</column></row><table><table>table see original document page 49</column></row><table><table>table see original document page 50</column></row><table><table>table see original document page 51</column></row><table><table>table see original document page 52</column></row><table><table>table see original document page 53</column></row><table><table>table see original document page 54</column></row><table><table>table see original document page 55</column></row><table><table>table see original document page 56</column></row><table><table>table see original document page 57</column></row><table>Aplicabilidade Industrial

O aço da presente invenção não apenas reduz o tamanho dogrão da austenita e a quantidade de austenita residual, mas também utilizapositivamente os ε carbonetos vistos após o resfriamento brusco e o reveni-do muito prováveis de serem negligenciados no passado de modo a aumen-tar a tenacidade do arame de aço com a resistência aumentada para umaresistência de 2000 MPa ou mais e, além disso, facilita a fabricação da mola(enrolamento). Por esta razão, ele tem um mefeito notável de permitir quemolas possuindo alta dureza e alta tenacidade sejam fabricadas.

Claims (4)

1. Aço de alta resistência tratado termicamente para uso em mo-las caracterizado pelo fato deconter, em % em massa,C: 0,45 a 0,9%,Si: 1,7 a 3,0%, eMn: 0,1 a 2,0%,Restringindo o N: a 0,007% ou menos,Tendo um saldo de Fe e as inevitáveis impurezassatisfazendo, em termos do valor analisado do resíduo extraídoapós o tratamento térmico[quantidade de Fe no resíduo de um filtro com 0,2μm/[quantidade de eletrólise no a aço] χ 100 < 1,1.

2. Aço de alta resistência tratado termicamente para uso em mo-las de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de tambémconter, em % em massa, um ou mais elementos entreCr: 0,5 a 2,5%,V: 0,02 a 0,1%,Nb: 0,001 a menos de 0,05%,Ti: 0,001 a menos de 0,05%,W: 0,05 a 0,5%,Mo: 0,05 a 0,5%,Ta: 0,001 a 0,5%,Ni: 0,05 a 3,0%,Cu: 0,05 a 0,5%,Co: 0,05 a 3,0%,B: 0,0005 a 0,006%,Te: 0,0002 a 0,01%,Sb: 0,0002 a 0,01%,Mg: 0,0001 a 0,0005%,Zr: 0,0001 a 0,0005%,Ca: 0,0002 a 0,01%, eHf: 0,0002 a 0,01%.

3. Aço de alta resistência tratado termicamente para uso em mo-las de acordo com a apresentado na reivindicação 1 ou 2 caracterizado tam-bém pelo fato de restringir, em % em massa, o Al para 0,005% ou menos.

4. Aço de alta resistência tratado termicamente para uso em mo-las caracterizado pelo fato de ter as composições de aço como definido emqualquer uma das reivindicações 1 a 3, tendo um número de tamanho degrão da austenita prévia após o resfriamento brusco e a revenido de #10 oumais, e tendo austenita residual em uma quantidade de 15% em massa oumenos.