ES2200992T3 - Chapa de acero inoxidable martensitico de gran resistencia y tenacidad, procedimiento para impedir la fisuracion del borde de la chapa de acero laminado en frio y un procedimiento para fabricar la chapa de acero. - Google Patents
Chapa de acero inoxidable martensitico de gran resistencia y tenacidad, procedimiento para impedir la fisuracion del borde de la chapa de acero laminado en frio y un procedimiento para fabricar la chapa de acero.Info
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Abstract
Una chapa de acero inoxidable martensítico de gran resistencia y tenacidad con una composición química que comprende, en tanto por ciento en masa, más de 0, 03 a 0, 15% de C, 0, 2-2, 0% de Si, no más de 1, 0% de Mn, no más de 0, 06% de P, no más de 0, 006% de S, 2, 0-5, 0% de Ni, 14, 0-17, 0% de Cr, más de 0, 03 a 0, 10% de N, 0, 0010-0, 0070% de B y el resto de Fe y las impurezas inevitables y que no incluye menos de 85% en vol% de fase de martensita, comprendiendo además dicha chapa de acero inoxidable opcionalmente uno o ambos de los elementos Mo y Cu con un total que no supere el 2, 0 en masa y con un valor A definido por la Ecuación (1) no inferior a ¿1, 8: Valor A=30(C+N)-1, 5Si+0, 5Mn+Ni-1, 3Cr+11, 8 (1).
Description
Chapa de acero inoxidable martensítico de gran
resistencia, y tenacidad, procedimiento para impedir la fisuración
del borde de la chapa de acero laminado en frío y un procedimiento
para fabricar la chapa de acero.
La presente invención trata de una chapa de acero
inoxidable martensítico de gran resistencia y tenacidad adecuadas
para usarla en diferentes tipos de muelles, juntas metálicas,
máscaras metálicas, válvulas de lengüeta, correas de acero y
similares, un procedimiento para impedir la fisuración del borde de
la chapa de acero laminada en frío durante la fabricación de la
misma y un procedimiento para fabricar la chapa de acero.
Los aceros inoxidables usados tradicionalmente
para las juntas metálicas, las máscaras metálicas y otras
aplicaciones que requieren mucha resistencia incluyen lo
siguiente:
(A) Aceros inoxidables endurecidos por
deformación en frío mediante laminación en frío de aceros
inoxidables austeníticos tales como los de tipo SUS301 y SUS304.
Los aceros inoxidables de este tipo usan la dureza de la martensita
inducida por laminación en frío per se. Las juntas de amianto usadas
durante mucho tiempo en los motores de automóviles y motocicletas
actualmente se están sustituyendo por juntas metálicas que usan
acero inoxidable de este tipo.
(B) Aceros inoxidables endurecidos por
precipitación tipo SUS630. Los aceros inoxidables de este tipo
tienen una dureza baja y son excelentes en trabajabilidad antes de
envejecer y muestran tenacidad debido al endurecimiento por
precipitación después del envejecimiento. También se caracterizan
por la gran resistencia al reblandecimiento por soldadura. Así pues,
los aceros inoxidables de este tipo se usan mucho para muelles y
correas metálicas que requieren soldadura. El beneficiario ha
desarrollado aceros inoxidables de este tipo con una mejora de las
propiedades de dureza y torsión (Publicación de patente japonesa JPA
No.Hei 7- 157850 (1995) y JPA No.Hei 8-74006
(1996)).
(C) Aceros inoxidables endurecidos por
enfriamiento rápido que tienen una gran resistencia en estado
recocido o tras la laminación de enderezado en una proporción de
reducción de varios puntos por ciento. Los aceros inoxidables de
este tipo alcanzan una gran resistencia al usar martensita formada
durante el enfriamiento rápido de la región de temperatura de la
fase de austenita, o la fase de austenita más la fase de ferrita a
la temperatura ambiente normal. Estos aceros inoxidables no
requieren elementos de endurecimiento por precipitación caros y se
pueden fabricar con relativamente pocas etapas de producción. Por
tanto, son relativamente baratos en lo que se refiere al coste de
materia prima y al coste de producción. Los aceros inoxidables de
este tipo desarrollados por el beneficiario comprenden un acero
inoxidable martensítico de bajo contenido en carbono para correas
metálicas descritas en la Publicación de patente japonesa JPB No.Sho
51-31085 (1976) y el acero inoxidable de gran
ductilidad, gran resistencia y estructura multifase con una pequeña
anisotropía en plano descrita en la Publicación japonesa de patentes
JPA No.Sho 63-7338 (1998).
Estos aceros inoxidables de la técnica anterior
tienen los siguientes inconvenientes:
Los aceros inoxidables endurecidos por
deformación en frío de tipo (A) requieren un trabajo en frío
considerablemente fuerte para fabricar la gran cantidad de
martensita necesaria para alcanzar gran resistencia y propiedades
elásticas. Dado que la martensita no se forma fácilmente a una
temperatura de trabajo alta, además el trabajo en frío debe
realizarse a baja velocidad para inhibir el aumento de la
temperatura del acero. Por tanto la productividad es baja. Además,
la cantidad de generación de martensita inducida por el trabajo es
muy sensible a la estabilidad de austenita del acero. Esto
significa que un simple cambio ligero en la composición del acero
hace que la cantidad de martensita generada se desvíe del valor
constante deseado, incluso mediante una cantidad constate de trabajo
en frío. Así pues, las propiedades del producto tienen tendencia a
variar.
Tal y como se explica más abajo, un acero
inoxidable que se va a usar para juntas de culata de cilindro, que
requieren una gran hermeticidad, necesita magníficas propiedades
elásticas. Consideremos, por ejemplo, el límite elástico de
deformación Kb de un acero inoxidable de tipo (A) como el del tipo
SUS301 o SUS304, aunque la resistencia del acero inoxidable se
aumenta a un nivel alto mediante el trabajo en frío, el valor
Kb_{0,1} después de transmitir una deformación por tracción de
0,1% es sólo de unos 650 N/mm^{2} como mucho. Es muy difícil
conseguir una propiedad elástica mejor que esta. El envejecimiento a
veces se usa para transmitir una propiedad elástica excepcional a un
acero inoxidable metaestable austenítico. Sin embargo, se ha
descubierto que en aplicaciones de juntas cilíndricas y similares,
cuya parte del reborde puede sufrir una tensión compresiva que
supera el límite de elasticidad del acero, la propiedad elástica
mantenida tras la deformación durante el uso en tal caso aumenta
con una mayor propiedad elástica del acero antes del envejecimiento.
En otras palabras, el acero inoxidable preferentemente debería
tener ya excelentes propiedades elásticas antes del envejecimiento y
la transmisión de propiedad elástica excelente por primera vez
mediante el envejecimiento no es aconsejable. Por tanto, dada la
técnica anterior actual, es poco probable que un intento de aumentar
el rendimiento de acero inoxidable de este tipo para el uso en
juntas metálicas tenga éxito.
Los aceros inoxidables endurecidos por
precipitación del tipo (B) deben contener elementos de
endurecimiento por precipitación tales como Cu, Al, Ti y Mo. El
alto precio que en general tienen estos elementos aumenta el coste
material inicial. Además, la necesidad de un horno de
envejecimiento hace que la inversión inicial para equipamiento sea
inmensa. El coste de producción también es alto debido a los
numerosos procesos de producción necesarios.
Los aceros inoxidables endurecidos por
enfriamiento rápido del tipo (C) suelen tener una resistencia menor
que los aceros inoxidables de los tipos (A) y (B). Un intento de
mejorar la resistencia mediante laminación de enderezado o la
inclusión de grandes cantidades de C o N puede degradar la dureza.
Así pues, conseguir un alto nivel de resistencia así como una buena
dureza en los aceros del tipo (C) no es una cuestión fácil. Según
los conocimientos de los inventores, no se ha conseguido ningún
acero inoxidable del tipo (C) que haya logrado ambos puntos.
Los inventores realizaron un estudio amplio en
busca de un procedimiento que permitiera la fabricación de bajo
coste de un acero inoxidable con excelentes propiedades elásticas y
que mostrara tanto una gran resistencia como tenacidad. Como
resultado, se concluyó que los aceros inoxidables endurecidos por
enfriamiento rápido del tipo (C) todavía se podían desarrollar. Un
primer objetivo de la presente invención es por tanto ofrecer un
acero inoxidable endurecido por enfriamiento rápido del tipo (C) que
posea una gran resistencia comparable a la del tipo SUS301, un
acero inoxidable típico endurecido por deformación en frío del tipo
(A), y que además muestre una excelente dureza y propiedades
elásticas capaces de cumplir los requisitos cada vez más severos
para el uso en juntas metálicas.
Las propiedades que se exigen en un acero
inoxidable para usarlo en juntas metálicas son especialmente
exigentes. El acero debe tener una excelente propiedad de fatiga
para que pueda soportar la alta temperatura, la alta presión, las
violentas vibraciones y los repetidos cambios de temperatura y
presión característicos de los motores. También debe tener una
excelente propiedad de retención de forma (propiedad de
inmovilización de la forma) para que después de darle una forma
precisa para un rendimiento óptimo de hermeticidad pueda mantener su
forma sin cambios, incluso usando el mencionado entorno duro.
Mientras que una excelente resistencia al alargamiento remanente se
puede considerar esencial para que un acero inoxidable alcance
excelentes propiedades de fatiga y de inmovilización de forma,
todavía no se ha desarrollado ningún acero inoxidable del tipo (C)
excelente en la resistencia al alargamiento remanente, en el que el
alargamiento remanente significa un cambio de forma permanente que
ha ocurrido en el uso del material como muelle o junta bajo una
carga compresiva, y se puede evaluar por ejemplo mediante un ensayo
de fatiga específico tal y como se describe en el ejemplo 4 más
adelante. Por tanto, un segundo objetivo de la presente invención es
ofrecer una chapa de acero inoxidable que tenga las propiedades
anteriores aconsejables para el uso en juntas metálicas.
Los inventores también descubrieron que la
fabricación de una chapa de acero inoxidable con mayor resistencia
desde la perspectiva anterior se encontraba con problemas que no se
habían experimentado anteriormente y que tenían que resolverse.
Concretamente, se encontraron problemas durante la laminación en
frío. Cuando las cargas de laminación necesarias durante la
laminación en frío se comparaban entre dichas chapas de acero
inoxidable mejoradas según la presente invención y una chapa de
acero inoxidable convencional endurecida por enfriamiento rápido, la
carga de laminación requerida por la chapa de acero inoxidable
mejorada era notablemente mayor en proporción a su mayor
resistencia. Además, la chapa de acero inoxidable mejorada tendía a
sufrir fisuras en los bordes. Es imprescindible evitar la fisuración
del borde porque no sólo degrada la calidad del producto, sino que
también plantea una cuestión de seguridad durante la fabricación de
la chapa de acero. Cuando surge una fisuración del borde que tiene
un efecto en las siguientes etapas de fabricación, la única
alternativa es cortar las partes del borde de la chapa de acero por
el ancho de la zona fisurada usando un cortador o similar. El
recorte añade otra etapa al proceso de fabricación y reduce el
rendimiento de fabricación. Por tanto, conduce a un gran incremento
del coste de fabricación. Un tercer objetivo de la invención es por
tanto ofrecer un procedimiento que impida notablemente la fisuración
en los bordes de la chapa de acero laminada en frío en la
fabricación de una chapa de acero inoxidable que tenga una gran
resistencia comparable a la del tipo SUS301 así como una excelente
dureza y propiedades elásticas.
Más atención se presta a la patente
estadounidense 4.624.504 que describe un acero inoxidable de gran
resistencia y alargamiento con una dureza de al menos 320 Hv que
está compuesto de una estructura doble que comprende de 20% a 95%
por volumen de martensita con un diámetro de grano medio no superior
a 10 \mum, con un resto esencialmente de ferrita, y el acero
comprende, por peso, hasta 0,10% C, hasta 2,0% Si, hasta 4,0% Mn,
hasta 0,040% P, hasta 0,010% S, hasta 4,0% Ni, de 10,0% a 20,0% Cr,
hasta 0,12% N, más de 0,0050% a 0,0300% B, hasta 0,02% O y hasta
4,0% Cu, y opcionalmente contiene hasta 0,20% Al, hasta 3% Mo, hasta
0,20% REM, hasta 0,20% Y, hasta 0,10% Ca y hasta 0,10% Mg, con un
resto de Fe e impurezas inevitables.
El documento JP 09263912 A está dirigido a una
chapa de acero inoxidable cromado de gran resistencia que tiene una
composición que contiene, por masa, >0,03 a 0,15% C, de 0,30 a
1,00% Si, de 0,10 a 1,00% Mn, <=0,040% P, de 1,0 a 4,0% Ni, de
10,00 a 20,00% Cr, <=0,12% N, de 0,001 a 0,020% B y <=4,0% Cu,
donde el contenido de O está limitado a <=0,020%, y el resto es
Fe con impurezas. Además, tiene una composición química que
satisface las relaciones de 0,05<=C+N<=0,20 y
1,00<=Ni+(Mn+Cu)/3<=5,0 y está compuesto de 50 a 90vol.% de
fases martensíticas + fases ferríticas y tiene <=10 \mum de
tamaño de grano y >=300Hv de dureza de superficie.
Según la invención, se proporciona una chapa de
acero inoxidable martensítico de gran resistencia y tenacidad según
se expone en la reivindicación 1 y un procedimiento para impedir la
fisuración en los bordes de la chapa de acero laminada en frío según
se expone en la reivindicación 9. En las reivindicaciones
independientes se describe una realización preferida.
Por lo que respecta a los aceros inoxidables
martensíticos clasificados en los aceros inoxidables endurecidos por
enfriamiento rápido del tipo (C) antes mencionados, los inventores
aprendieron a través de la investigación que al regular el contenido
de C, N y Ni y controlando además la cantidad de ferrita \delta y
la cantidad de austenita residual se puede obtener un acero de gran
resistencia que es superior a un acero inoxidable convencional
endurecido por enfriamiento rápido en resistencia, dureza y
propiedad elástica, superior a un acero inoxidable endurecido por
deformación en frío en productividad y uniformidad de las
propiedades del producto, y más barato que un acero inoxidable
endurecido por precipitación.
A través de otros estudios relativos a la
optimización para aplicaciones con juntas metálicas en particular,
se ha descubierto que dar una estructura metálica compuesta de no
menos de 85 vol% en la fase de martensita en el estado de
enfriamiento rápido, además de regular el contenido de C, N y Ni, es
muy eficaz para mejorar la propiedad de fatiga de un acero del tipo
(C). Como resultado de la experimentación reiterada, se ha
descubierto que es muy eficaz para la mejora de la resistencia al
alargamiento remanente durante el uso en juntas metálicas que el
acero muestre un alto límite elástico de flexión de resortespués de
darle una determinada cantidad de deformación. Concretamente, se
descubrió que un acero de junta metálica capaz de satisfacer los
exigentes requisitos actuales se podía obtener cuando se hacía que
una muestra de ensayo a la que se daba una deformación por tracción
de 0,1% tuviera un límite elástico de deformación Kb_{0,1} medido
de acuerdo con la norma JIS (normal industrial japonesa) H 3130 no
inferior a 700 N/mm^{2}. Además, los inventores determinaron que
la aparición de microfisuras durante la formación del borde se
puede eliminar de manera eficaz regulando la composición y las
condiciones de fabricación para regular el alargamiento uniforme o
la resistencia a la tracción hasta alcanzar un nivel apropiado.
Otro descubrimiento claro es que para eliminar
notablemente la fisuración en el borde durante la laminación en frío
de dicho acero es muy importante 1) reducir el grado de
rugosificación de la superficie en las partes del borde de la chapa
de acero al mínimo absoluto durante la laminación en caliente, 2)
moderar la dureza de la chapa de acero antes de la laminación en
frío y 3) eliminar la precipitación de carburos y nitruros en el
contorno de los granos durante el recocido intermedio realizado
antes de la laminación en frío. Para conseguir el punto 1), se
descubrió que era eficaz incorporar una cantidad apropiada de B como
componente de aleación y regular la composición para mantener la
cantidad de ferrita \delta por debajo de un nivel determinado.
Para conseguir los puntos 2) y 3), se descubrió que era eficaz
controlar estrictamente las condiciones del recocido intermedio
realizado antes de la laminación en frío.
La presente invención se define en las
reivindicaciones adjuntas y se realizó tomando como base los nuevos
conocimientos que preceden.
Concretamente, en un primer aspecto, la invención
ofrece una chapa de acero inoxidable martensítico de gran
resistencia y tenacidad que tiene una composición química que
comprende, en masa porcentual, más de 0,03 a 0,15% de C,
0,2-2,0% de Si, no más de 1,0% de Mn, no más de
0,06% de P, no más de 0,006% de S, 2,0-5,0% de Ni,
14,0%-17,0% de Cr, más de 0,03 a 0,10% de N,
0,0010-0,0070% de B y el resto de Fe e impurezas
inevitables y con un valor A definido por la Ecuación (1) no
inferior a menos(-)1,8:
Valor
A=30(C+N)-1,5Si+0,5Mn+Ni-1,3Cr+11,8
(1), siempre que cada símbolo de elemento de la parte derecha de la
Ecuación (1) se sustituya por un valor que represente el contenido
del elemento en masa porcentual.
"Chapa de acero" según se califica en cuanto
a la presente invención se define para incluir "fleje de
acero".
En un segundo aspecto de la invención, la chapa
de acero según el primer aspecto es una chapa de acero inoxidable
martensítico de gran resistencia y tenacidad cuyos bordes en los
extremos laterales opuestos de la chapa de acero son bordes
formados por laminación en frío que no tienen fisuras en los bordes
de una longitud superior a 1 mm.
En un tercer aspecto, la invención ofrece una
chapa de acero inoxidable martensítico de gran resistencia y
tenacidad para juntas metálicas que comprende, en masa porcentual,
más de 0,03 a 0,15% de C, 0,2-2,0% de Si, no más de
1,0% de Mn, no más de 0,06% de P, no más de 0,006% de S,
2,0-5,0% de Ni, 14,0-17,0% de Cr,
más de 0,03 a 0,10% de N, 0,0010-0,0070% de B y un
resto de Fe e impurezas inevitables e incluyendo no menos de 85 vol%
en la fase de martensita, una muestra de ensayo, la cual con una
deformación de tracción nominal de 0,1% muestra un límite elástico
de deformación Kb_{0,1} medido de acuerdo con la norma JIS H 3130
no inferior a 700 N/mm^{2}.
Kb_{0,1} es el límite elástico de deformación
cuando la desviación permanente es de 0,1 mm en la ensayo del
momento según la norma JIS H 3130.
En un cuarto aspecto de la invención, la chapa de
acero según el tercer aspecto comprende además uno o ambos de los
elementos Mo y Cu con un total no superior a 2,0 de masa
porcentual.
En un quinto aspecto de la invención, la chapa de
acero según los aspectos tercero y cuarto tiene una composición
química en la que el valor A definido por la Ecuación (1) anterior
no es inferior a -1,8.
En un sexto aspecto de la invención, la chapa de
acero según cualquiera de los aspectos precedentes del tercero al
quinto tiene un alargamiento uniforme no inferior a 0,3%.
En un séptimo aspecto de la invención, la chapa
de acero según cualquiera de los aspectos del tercero al sexto
tiene una resistencia a la tracción de 1.400-1.700
N/mm^{2}.
En un octavo aspecto, la invención ofrece un
procedimiento para inhibir la fisuración de los bordes de la chapa
de acero laminada en frío de una chapa de acero inoxidable
martensítico de gran resistencia y tenacidad, un procedimiento que
se aplica con respecto a una chapa de acero laminada en caliente de
acero inoxidable martensítico con una composición química que
comprende, en masa porcentual, más de 0,03 a 0,15% de C,
0,2-2,0% de Si, no más de 1,0% de Mn, no más de
0,06% de P, no más de 0,006% de S, 2,0-5,0% de Ni,
14,0-17,0% de Cr, más de 0,03 a 0,10% de N,
0,0010-0,0070% de B y el resto de Fe e impurezas
inevitables y con un valor A definido por la Ecuación (1) más abajo
no inferior a -1,8:
Valor
A=30(C+N)-1,5Si+0,5Mn+Ni-1,3Cr+11,8
(1), y comprende una etapa de someter la chapa a un ciclo único o a
ciclos múltiples repetidos de un proceso (proceso de recocido
intermedio y laminación en frío) que consiste en el recocido
intermedio de la chapa a una temperatura de impregnación térmica de
600-800ºC durante un periodo de impregnación
térmica no superior a 10h para ajustar la dureza del acero a la
dureza Vickers (Hv) no superior a 380, seguido de una laminación en
frío.
Conceptualmente, "temperatura de impregnación
térmica" significa la temperatura constante mantenida por la
chapa de acero una vez que su temperatura se ha hecho uniforme en
la dirección del grosor durante el aumento de temperatura en el
calentamiento. Sin embargo, en realidad determinar esta temperatura
con precisión es difícil. Además, según la temperatura de la chapa
de acero se acerca a la temperatura del horno, la tasa de aumento
de la temperatura disminuye hasta el punto de alcanzar un estado
metalúrgico que es no sustancialmente diferente al de la temperatura
que es uniforme en la dirección del grosor de la chapa. Por tanto,
en esta invención la temperatura de impregnación térmica se define
como: la media de temperatura T_{1}(ºC) y la temperatura T_{2}
(ºC), es decir, la temperatura (T_{1}+T_{2})/2, donde T_{1}
(ºC) es la temperatura de la superficie de la chapa de acero
cuando, durante el aumento de la temperatura durante el
calentamiento de la chapa de acero, la tasa de aumento de
temperatura en la superficie de la chapa de acero no supera los
2ºC/s y T_{2} (ºC) es la última temperatura de la superficie de la
chapa de acero alcanzada a partir de entonces antes del comienzo
del enfriamiento. La temperatura de la superficie de la chapa de
acero se puede medir, por ejemplo, mediante un punto termopar
soldado a la superficie de la chapa de acero.
Conceptualmente, "periodo de impregnación
térmica" significa el periodo de tiempo durante el cual la chapa
de acero mantiene una temperatura constante una vez que su
temperatura es uniforme en la dirección del grosor en el transcurso
del aumento de temperatura durante el calentamiento. Sin embargo, en
esta invención, el periodo de impregnación térmica se define como:
periodo entre el punto de tiempo en el que, en el transcurso del
aumento de temperatura durante el calentamiento de la chapa de
acero, la tasa de aumento de temperatura en la superficie de la
chapa de acero no es superior a 2ºC/s y el punto de tiempo al
principio de la refrigeración. "Periodo de impregnación térmica
no superior a 10h" se define para incluir el caso en el que el
enfriamiento empieza en cuanto la tasa de aumento de temperatura de
la superficie de la chapa de acero no es superior a 2ºC/s (cocción
de cero segundos).
Un noveno aspecto de la invención proporciona un
procedimiento según el octavo aspecto, en el cual, además de ajustar
la dureza del acero tras el recocido intermedio a la dureza Vickers
(Hv) no superior a 380, la temperatura de impregnación térmica es
una temperatura en un ámbito en el que x (ºC) satisface un valor
Z\leq 380 en la Ecuación (2):
Valor Z = 61C - 6Si - 7Mn - 1,3Ni - 4Cr - 36N -
7,927 x 10^{-6}x^{3} + 1,854 x 10^{-2}x^{2} - 13,74x +
3663...(2),
siempre que cada símbolo de elemento a la derecha
de la Ecuación (2) se sustituya por un valor que represente el
contenido del elemento en masa porcentual y x sea la temperatura de
impregnación térmica (unidad: ºC).
Un décimo aspecto de la invención proporciona un
procedimiento según el octavo o el noveno aspecto, en el que el
periodo de impregnación térmica de recocido intermedio en cada
ciclo del proceso de recocido intermedio y laminación en frío no es
superior a 300s.
Un undécimo aspecto de la invención proporciona
un procedimiento según cualquiera de los aspectos del octavo al
décimo, en el que la proporción de reducción de la laminación en
frío en cada ciclo del proceso de recocido intermedio y de
laminación en frío no es superior al 85%. Cuando se realizan
múltiples ciclos repetidos del proceso de recocido intermedio y de
laminación en frío, la proporción de reducción de la laminación en
frío no es superior al 85% en cada ciclo. Sin embargo, la proporción
de reducción de la laminación en frío no tiene por qué ser la misma
en cada ciclo.
Un duodécimo aspecto de la invención proporciona
un procedimiento para fabricar una chapa de acero inoxidable
martensítico de gran resistencia y y tenacidad al tiempo que se
evita la fisuración en el borde de la chapa de acero laminada en
frío, un procedimiento que comprende someter una chapa laminada en
frío fabricada según el proceso de recocido intermedio y laminación
en frío del procedimiento de cualquiera de los aspectos de octavo a
undécimo a recocido final a una temperatura de impregnación térmica
de 950-1.050ºC durante un periodo de impregnación
térmica no superior a 300s, sin someterla primero al corte de los
bordes de los extremos laterales opuestos.
Aquí el recocido final es un recocido que se da
al final del proceso para fabricar una chapa de acero de gran
resistencia, tenacidad y excelente propiedad elástica. La
temperatura de impregnación térmica y el periodo de impregnación
térmica se definen de la misma manera que en los recocidos
intermedios anteriores. El recocido final también incluye el caso
de la cocción de cero segundos.
Un decimotercer aspecto de la invención
proporciona un procedimiento según el duodécimo aspecto, en el cual
la laminación de enderezado se efectúa con una proporción de
reducción de 1-10% después del recocido final.
La FIG. 1 muestra una vista en planta con la
forma de una pieza de ensayo con un reborde (lado izquierdo) y una
vista seccional a escala ampliada parcialmente de la parte del
reborde de la misma (lado derecho).
Tanto para el aspecto de obtener una chapa de
acero inoxidable martensítico de gran resistencia y tenacidad como
para el aspecto de evitar la fisuración en el borde de la chapa
laminada en frío durante la fabricación de la chapa de acero de
gran resistencia, la presente invención requiere una definición
estricta de la composición química del acero. Ahora se explicarán
las razones de limitar los componentes químicos del acero.
El C (carbono) es un elemento importante para
mejorar la resistencia del acero mediante el fortalecimiento por
solución sólida y para eliminar la incidencia de la fase de ferrita
\delta a temperatura alta. Se requiere un contenido de C superior
a 0,03 de masa porcentual para obtener una capacidad eficaz de
fortalecimiento por solución sólida. Sin embargo, con un alto
contenido que exceda el 0,15 de masa porcentual, la cantidad de
carburos (o carburos que acompañan a nitruros) precipitados en el
contorno de los granos durante el recocido intermedio aumenta hasta
fomentar la fisuración rápida en los bordes durante la laminación en
frío subsiguiente. Otra desventaja de dicho alto contenido de C es
que una gran cantidad de austenita permanece después del recocido
final, haciendo difícil conseguir una gran resistencia y también
degrada la dureza y la propiedad elástica. El contenido de C se
define por tanto en la franja de 0,03 a 0,15 de masa
porcentual.
El Si (silicio) tiene una poderosa capacidad de
fortalecimiento por solución sólida y fortalece la matriz del
acero. Este efecto aparece a partir de un contenido de Si de 0,2 de
masa porcentual o superior. Sin embargo, cuando el Si está presente
en un masa porcentual superior a 2,0 su acción de fortalecimiento
por solución sólida satura y se hace más pronunciada la degradación
de la dureza y la propiedad elástica porque se fomenta la
generación de la fase de ferrita \delta. Por tanto, el contenido
de Si se define como 0,2-2,0 de masa porcentual.
El Mn (manganeso) elimina la generación de fase
\delta en la región de altas temperaturas. Sin embargo, cuando el
contenido de Mn es superior, la cantidad de austenita residual tras
el recocido final aumenta tanto que degrada la resistencia y la
propiedad elástica. Por tanto, el contenido de Mn se define como no
superior a 1,0 de masa porcentual. La franja de contenido de Mn
preferible oscila entre 0,2-0,6 de masa
porcentual.
El P (fósforo) degrada la dureza y la resistencia
a la corrosión, así pues cuanto menor sea su contenido mejor. Un
contenido de P hasta 0,06 de masa porcentual es tolerable en la
presente invención.
El S (azufre) está presente en el acero en forma
de MnS y, como otras inclusiones no metálicas que tienen un efecto
adverso sobre la dureza cuando están presentes en grandes
cantidades, el S también se segrega en el contorno de los granos
durante la laminación en caliente para convertirse en una causa de
fisuración en la laminación en caliente y de rugosificación de la
superficie. El problema de fisuración en la laminación en caliente
se puede superar notablemente manteniendo un contenido de S no
superior a aproximadamente 0,01 de masa porcentual. Sin embargo, se
descubrió que evitar la fisuración en los bordes durante la
laminación en frío es difícil de conseguir con un contenido en S
superior a 0,006 de masa porcentual porque la rugosificación de la
superficie durante la laminación en caliente no se puede evitar lo
suficiente. Por lo tanto, la invención limita el contenido de S a un
máximo de 0,006 de masa porcentual.
El Ni (níquel) sustituye una parte de C y N, que,
al igual que el Ni, también son elementos que forman austenita, y
mediante esta acción evita de manera eficaz la degradación de la
dureza gracias a la adición de grandes cantidades de C y N. El Ni
también elimina la generación de la fase de ferrita \delta. En el
sistema de aleación de esta invención, un contenido de Ni de al
menos 2,0 de masa porcentual es necesario para reducir la cantidad
de fase de ferrita \delta tras fundir hasta un grado suficiente
para inhibir la rugosificación de la superficie durante la
laminación en caliente y mantener la dureza. Sin embargo, con un
alto contenido en Ni superior a 5,0 de masa porcentual, la cantidad
de austenita residual aumenta hasta un nivel excesivo que produce la
degradación de la resistencia. Aunque en dicho caso la cantidad de
austenita residual se puede reducir bajando el contenido de C y N,
entonces se hace imposible obtener una gran resistencia porque el
fortalecimiento por solución rápida mediante C y N no se puede
manifestar adecuadamente. Por esta razón, la adición de Ni es
importante en esta invención. El contenido de éste se define entre
2,0-5,0 de masa porcentual.
Es necesario que esté presente el Cr (cromo) en
el acero de esta invención con un contenido que no sea inferior a
14,0 de masa porcentual con el fin de obtener una excelente
resistencia a la corrosión. Sin embargo, cuando el contenido de Cr
supera el 16,5 de masa porcentual, la cantidad de ferrita \delta
en el estado de colada y en el producto final es muy grande. La
presencia de cierta cantidad de fase de ferrita \delta no afecta
de manera negativa a la calidad de las partes del borde de la chapa
de acero después de la laminación en caliente ni a la propiedad
elástica del producto en gran medida. Sin embargo, cuando el
contenido de Cr supera el 17,0 de masa porcentual, el aumento que
acompaña en la fase de ferrita \delta aumenta el grado de
rugosificación de la superficie en las partes del borde de la chapa
de acero hasta el punto que evitar la fisuración en los bordes
durante la laminación en frío es difícil incluso cuando se adoptan
las condiciones de recocido intermedio que se explican más adelante.
Un intento de superar este problema ajustando la composición del
acero para eliminar la generación de la fase de ferrita \delta ;
requeriría añadir una gran cantidad de un elemento que forme
austenita. Sin embargo, dado que esto resultaría en una gran
cantidad de fase de austenita residual después del recocido final,
degradaría la resistencia y la propiedad elástica. Por ello, el
contenido de Cr se limita a la franja de 14,0-17,0
de masa porcentual.
El N (nitrógeno), al igual que el C, elimina la
incidencia de fase de ferrita \delta ; y mejora la resistencia del
acero mediante el fortalecimiento por solución sólida. Además, una
parte del C se puede sustituir por N para hacer la inclusión de una
gran cantidad de C innecesaria y así evitar la degradación de la
resistencia a la corrosión a causa de la precipitación de carburo Cr
cerca del contorno de los granos durante el enfriamiento después del
recocido intermedio o final. Un contenido en N de al menos 0,03 de
masa porcentual es necesario para obtener estos efectos. Sin
embargo, con un alto contenido de N superior a 0,10 de masa
porcentual, el grado de endurecimiento por deformación en frío
durante la laminación en frío tras el recocido intermedio hace que
aumente la carga rodante y produce fisuración en el borde
igualmente. Además, dado que la cantidad de austenita residual tras
el recocido final aumenta, no se puede obtener una resistencia y una
propiedad elástica buenas. Por lo tanto, el contenido de N se define
en la franja de 0,03 a 0,10 de masa porcentual.
El B (boro) es un elemento muy importante en esta
invención para eliminar la fisuración en los bordes durante la
laminación en frío. El B en general se añade a un acero inoxidable
con el fin de mejorar la trabajabilidad en caliente. Sin embargo, en
un acero inoxidable martensítico, el tema de la presente invención,
la inclusión de B con el fin de mejorar la trabajabilidad en
caliente es innecesaria porque la fisuración en caliente se puede
evitar suficientemente reduciendo el contenido de S a un máximo de
0,01 de masa porcentual. Por otro lado, las amplias investigaciones
realizadas por los inventores revelaron que el B manifiesta una
acción marcada para prevenir la rugosificación de las superficies
durante la laminación en caliente en el tipo de acero relacionado
con esta invención. Además, el B también elimina de manera efectiva
la segregación de S en el contorno de los granos durante el recocido
intermedio. Esta invención usa estos efectos del B para frenar
significativamente la incidencia de la fisuración en los bordes
durante la laminación en frío. Un estudio realizado por los
inventores mostraba que un contenido en B no inferior a 0,0010 de
masa porcentual es necesario para obtener una eliminación notable de
la fisuración en los bordes de las chapas laminadas en frío en la
presente invención. Sin embargo, con un contenido en B superior a
0,0070 de masa porcentual, la acción de eliminación de la fisuración
en los bordes alcanza la saturación y la degradación de la dureza
del producto final debido a que los precipitados de sistema de B en
el contorno de los granos se hacen notables. Así pues, el contenido
de B se fija entre 0,0010-0,0070 de masa
porcentual.
El Mo (molibdeno) y el Cu (cobre) son elementos
efectivos para dar una excelente resistencia a la corrosión al acero
para juntas. Sin embargo, estos elementos son relativamente caros y
cuando están presentes en una gran cantidad que supera un total de
2,0 de masa porcentual contribuyen poco más a la resistencia a la
corrosión, y más bien degradan la resistencia al alargamiento
remanente y la propiedad de fatiga al fomentar la generación de
austenita residual y de ferrita \delta. Por tanto, cuando el Mo y
el Cu se incorporan, la cantidad total de los mismos preferentemente
no es superior al 2,0 de masa porcentual.
Los elementos constitutivos del acero de la
invención no sólo deben estar entre los límites de contenido
anteriores sino que además preferentemente deberían ajustarse para
que el valor A definido en la Ecuación (1) anterior no sea inferior
a -1,8. Mientras que el valor A es un índice que concuerda bien con
la cantidad de ferrita \delta después del recocido final también
se corresponde estrechamente con la cantidad de ferrita \delta en
el estado de colada. Cuando el valor A de un acero cuyos elementos
constitutivos están dentro de los límites de contenido anteriores es
-1,8 o superior, la cantidad de ferrita \delta en el estado de
colada no es superior a aproximadamente 10%vol. En este caso, el
grado de rugosificación de la superficie después de la laminación en
caliente se atenúa notablemente y la fisuración de los bordes
durante la laminación en frío se puede evitar realizando el recocido
intermedio explicado más tarde. Cuando la composición química es tal
que el valor A está por debajo de -1,8, la tendencia del acero a
sufrir fisuración en los bordes se intensifica y se producen
localmente o en todos sitios fisuras en los bordes con una longitud
superior a 1 mm. Cuando un acero del tipo previsto en esta invención
sufre fisuras en los bordes de longitud superior a 1 mm, la
productividad en los procesos siguientes y la calidad del producto
se ven afectadas seriamente. Por lo tanto, las partes del borde
fisuradas de la chapa de acero deben cortarse en una anchura igual o
superior a la longitud máxima de las fisuras del borde. Esto
disminuye notablemente el rendimiento y aumenta los costes de
producción. Por ello, en esta invención la composición química del
acero se define preferentemente para que el valor A definido en la
Ecuación (1) no sea inferior a -1,8.
La estructura metálica y las propiedades
metálicas de una chapa de acero especialmente adecuada para el uso
en juntas metálicas se explicará ahora.
Una chapa de acero para este fin tiene
preferentemente una estructura metálica compuesta de no menos de
85%vol de fase de martensita. Cuando la martensita es inferior al
85%vol, es difícil conseguir sistemáticamente tenacidad, haciendo
imposible obtener una excelente resistencia a la propiedad de
alargamiento remanente y la propiedad de fatiga necesaria en las
aplicaciones actuales. Una estructura compuesta por no menos de 85%
de martensita se puede obtener ajustando los elementos
constitutivos del acero para que entren en los límites anteriores y
controlando el recocido final, la laminación de enderezado y otras
condiciones de fabricación. La fase o fases que no sean de
martensita pueden ser bien fase de austenita residual o fase de
ferrita. Sin embargo, la ferrita que permanece como fase de ferrita
\delta distribuida en la dirección de laminación es indeseable,
porque impide la obtención del límite elástico de deformación que no
sea inferior a 700 N/mm^{2} descrito más adelante y también tiende
a degradar la dureza. La fase de ferrita \delta distribuida en
estratos es por tanto preferentemente no superior a 3,0%vol.
Como propiedad mecánica, el límite elástico de
deformación Kb_{0,1} bajo una deformación por tracción transmitida
de al menos 0,1% no debe ser inferior aproximadamente a 700
N/mm^{2}. Un acero que muestra un gran límite elástico de
deformación antes de la formación del reborde puede, tras la
liberación de tensión residual compresiva por transmisión de tensión
por tracción con una prensa durante la formación del reborde,
mostrar un límite elástico de deformación más bajo que antes de la
formación del reborde. Cuando el Kb_{0,1} después de la formación
del reborde es inferior a 700 N/mm^{2}, la resistencia a la
propiedad de alargamiento remanente que se puede obtener no es mejor
que la de los aceros convencionales como los de los documentos
SUS301 y SUS304. Es probable que la resistencia a la propiedad de
alargamiento remanente entonces sea insuficiente en algunos entornos
de uso. Se descubrió que cuando la deformación transmitida por la
formación del reborde se evalúa como deformación por tracción, el
límite elástico de deformación con la aplicación de la deformación
por tracción de 0,1% o superior está en concordancia con el de
después de la formación del reborde. Aunque un acero muestre un
Kb_{0,1} de 700 N/mm^{2} o superior después del tratamiento de
calor o la laminación de enderezado, no es adecuado para las
aplicaciones de juntas metálicas con estrictos requisitos de
propiedad si su Kb_{0,1} está por debajo de 700 N/mm^{2} cuando
después se transmite la deformación por tracción.
Así pues, los inventores reunieron muestras de
ensayo de materiales de chapa de acero dirigidos a la formación del
reborde y los usaron para estudiar diversos procedimientos en busca
de uno aplicable universalmente para evaluar la idoneidad de una
chapa de acero para el uso en juntas metálicas. Como resultado, se
descubrió que cuando una muestra de ensayo de una chapa de acero a
la que se transmite una deformación por tracción nominal de 0,1%
muestra un límite elástico de flexión de resorte Kb_{0,1} medido
de acuerdo con la norma JIS H 3130 no inferior a 700 N/mm^{2} , se
puede considerar que la chapa de acero tiene buenas características.
El límite elástico de flexión de resorte Kb_{0,1} definido por la
presente invención se basa en estos conocimientos.
Para inhibir la no uniformidad del grosor y la
generación de microfisuras en los bordes durante la formación del
reborde y así evitar la degradación asociada de la resistencia a la
propiedad de alargamiento remanente y la propiedad de fatiga, es
preferible no sólo definir el valor de Kb_{0,1} sino también
estipular la composición del acero y las condiciones de fabricación
para obtener un alargamiento uniforme no inferior a 0,3%. Un
alargamiento uniforme no inferior a 0,3% se puede conseguir
notablemente en un acero con una composición que entre dentro de los
límites definidos en esta invención si se retiene la resistencia a
la tracción por debajo de 1.700 N/mm^{2}. Sin embargo, la
resistencia a la tracción no debe ser inferior a 1.400 N/mm^{2}.
La condición de "resistencia a la tracción de
1.400-1.700 N/mm^{2}" se puede por tanto
adoptar en lugar de la condición de "alargamiento uniforme no
inferior a 0,3%." Preferentemente, tanto el "alargamiento
uniforme no inferior a 0,3%" como la "resistencia a la tracción
de 1.400-1.700 N/mm^{2}" deben cumplirse.
Ahora se explicará el recocido intermedio. El
recocido intermedio en esta invención es muy importante en relación
con el aspecto de eliminar la fisuración en los bordes. La
investigación de los inventores demostró que la fisuración en los
bordes durante la laminación en frío se elimina notablemente cuando
la chapa de acero antes de la laminación en frío tiene una dureza
Vickers no superior a 380 (Hv 380) y ha sufrido una eliminación
minuciosa de precipitación de carburos y nitruros. El recocido a una
temperatura de impregnación térmica de 600-800ºC
durante un periodo de impregnación térmica de un máximo de 10h se
consideró necesario para realizar una chapa de acero blanda con muy
bajo contenido de precipitación como este.
La deformación de endurecimiento introducida en
la chapa de acero durante la laminación en caliente o la laminación
en frío se debe eliminar eficazmente para ablandar la chapa de acero
lo suficiente. Esto requiere una temperatura de impregnación térmica
no inferior a 600ºC. Aunque aumentar la temperatura de la chapa de
acero mejora el efecto de eliminación de deformación, conduce a la
generación de austenita de transformación inversa. Entonces, surge
un fenómeno de enfriamiento rápido durante el enfriamiento para
aumentar la dureza de la chapa de acero sometida a recocido
intermedio. Cuando la temperatura de impregnación térmica supera los
800ºC, es difícil conseguir una Hv 380 o inferior incluso ajustando
la composición del acero. Por lo tanto, es fundamental usar una
temperatura de impregnación térmica de recocido intermedio que
oscile entre 600-800ºC.
La experiencia de los inventores durante una
serie de ensayos de recocido intermedio era que la obtención
constante de una blandura de Hv 380 o inferior con buena
reproducibilidad no siempre es fácil. Al buscar la razón de esto, se
descubrió en primer lugar que el recocido intermedio implica un par
de fenómenos contrarios, "ablandamiento por eliminación de la
deformación" y "endurecimiento por enfriamiento rápido" y en
segundo lugar que la susceptibilidad al fenómeno de enfriamiento
rápido difiere dependiendo de la composición química del acero. Por
esta razón, los inventores realizaron una amplia investigación para
determinar las condiciones de recocido intermedio basadas en la
composición química para obtener sistemáticamente una blandura no
superior a Hv 380. Esto llevó al descubrimiento del valor índice Z
definido por la Ecuación (2) expuesta anteriormente.
Concretamente, los inventores pensaron en
condiciones de recocido intermedio en las que la temperatura de
impregnación térmica entre el ámbito de x(ºC) que satisface el
valor Z\leq 380 en la Ecuación (2). Una chapa de acero de Hv 380
o inferior puede obtenerse sistemáticamente con estas
condiciones.
Es importante establecer un periodo de
impregnación térmica del recocido intermedio inferior a 10h. Cuando
el periodo de impregnación térmica supera las 10h, la aparición de
gran precipitación en el contorno de los granos de carburos y
nitruros frustra el intento de eliminar la fisuración en los bordes
durante la laminación en frío incluso cuando la chapa de acero es
blanda con una Hv 380 o inferior. No es necesario establecer un
límite inferior específico para el periodo de impregnación térmica.
El recocido con una cocción de cero segundos es suficiente. Sin
embargo, con el fin de garantizar una calidad estable del producto y
similares en una operación industrial real, cuando se realiza un
recocido continuo el periodo de impregnación térmica del recocido
intermedio debería fijarse preferentemente en
0-300s, y preferentemente entre
0-60s. En el caso de recocido discontinuo, un
periodo de impregnación térmica que oscile entre 0 y 10h es
factible, pero uno que oscile entre 0 y 3h es preferible.
En esta invención, la fisuración de los bordes de
una chapa de acero durante la laminación en frío se elimina
sometiendo la chapa de acero al recocido intermedio que precede
antes de la laminación en frío. La proporción de reducción de la
laminación en frío se mantiene preferentemente por debajo del 85%.
Cuando se desee, se puede realizar una mayor reducción del grosor de
la chapa repitiendo el proceso de recocido intermedio y el de
laminación en frío en las condiciones anteriores varias veces.
Tras completar el proceso de recocido intermedio
y el de laminación en frío descritos más arriba, la chapa de acero
puede, gracias a la eliminación notable de la fisuración de los
bordes durante la laminación en frío, someterse directamente a
recocido final sin cortar los bordes en los extremos laterales
opuestos. En el recocido final, la chapa de acero se calienta y
mantiene en la zona monofásica de austenita para obtener una
estructura de martensita con enfriamiento rápido tras el
enfriamiento. Dado que un aspecto importante de esta invención es
garantizar tenacidad tras el recocido final, el diámetro del grano
de la austenita anterior en la estructura de martensita se debe
refinar. El refinado se puede obtener controlando la temperatura de
impregnación térmica en el recocido final a 1.050ºC. Sin embargo,
con una temperatura de impregnación térmica inferior a 950ºC, la
persistencia o precipitación de carburos y nitruros y similares
disminuyen la resistencia y la dureza. La temperatura de
impregnación térmica del recocido final se selecciona por tanto
preferiblemente en el límite de 950-1.050ºC. El
periodo de impregnación térmica del recocido final se fija
preferentemente en un tiempo no superior a 300s (incluyendo 0s).
Tras el recocido final, la laminación de
enderezado se realiza preferentemente para dar un nivel de dureza y
una propiedad elástica aún mayores. En la investigación, los
inventores observaron un efecto de mejora de la resistencia y la
propiedad elástica incluso con una ligera reducción por laminación
de enderezado, por ejemplo de 0,5%. No obstante, una reducción por
laminación de enderezado no inferior a 1% es preferible, porque la
estabilidad de la propiedad es escasa con una reducción
excesivamente baja y también porque una excelente propiedad elástica
apropiada para una gran variedad de aplicaciones elásticas se puede
obtener cuando la reducción por laminación de enderezado es de 1% o
mayor. Cuando la reducción por laminación de enderezado supera el
10%, surgen problemas en relación con la dureza y, además, la
eficacia de la operación y la producción disminuyen debido a una
mayor carga rodante causada por un aumento de la resistencia. Por lo
tanto, la laminación de enderezado se realiza preferentemente con
una reducción de 1-10%.
Ejemplo
1
Se fabricaron chapas por laminación en caliente
de un grosor de 4,0 mm al laminar en caliente lingotes de acero de
100 kg obtenidos al fundir metales líquidos con las composiciones
químicas mostradas en la Tabla 1. En la Tabla 1,
A1-A8 son aceros de invención cuyas composiciones
químicas entran en los límites especificados por la invención,
B1-B9 son aceros comparativos, y C1 es el acero
convencional del tipo SUS301. El valor A de cada acero también se
muestra en la tabla.
(Tabla pasa a página
siguiente)
| Acero nº | Componentes y contenido de la aleación (masa porcentual) | Valor A | ||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Gr | N | B | ||
| A1 | 0,079 | 0,48 | 0,19 | 0,028 | 0,0026 | 4,02 | 15,67 | 0,068 | 0,0039 | -0,77 |
| A2 | 0,084 | 0,64 | 0,73 | 0,030 | 0,0034 | 3,51 | 16,04 | 0,081 | 0,0030 | -1,09 |
| A3 | 0,058 | 0,79 | 0,45 | 0,018 | 0,0028 | 3,58 | 14,92 | 0,056 | 0,0043 | -1,56 |
| A4 | 0,143 | 0,22 | 0,69 | 0,042 | 0,0010 | 2,96 | 16,80 | 0,035 | 0,0035 | -1,73 |
| A5 | 0,097 | 1,95 | 0,48 | 0,019 | 0,0043 | 4,92 | 14,07 | 0,064 | 0,0018 | -0,57 |
| A6 | 0,060 | 1,24 | 0,93 | 0,055 | 0,0032 | 3,44 | 14,75 | 0,074 | 0,0067 | -1,31 |
| A7 | 0,082 | 0,42 | 0,23 | 0,030 | 0,0057 | 3,89 | 15,78 | 0,070 | 0,0013 | -0,78 |
| A8 | 0,033 | 1,70 | 0,37 | 0,031 | 0,0013 | 4,35 | 14,65 | 0,096 | 0,0052 | -1,39 |
| B1 | 0,064 | 0,43 | 0,23 | 0,031 | 0,0023 | 3,97 | 15,86 | 0,054 | 0,0042 | -1,84 |
| B2 | 0,080 | 0,51 | 0,28 | 0,040 | 0,0032 | 4,03 | 16,67 | 0,071 | 0,0029 | -1,94 |
| B3 | 0,076 | 0,50 | 0,14 | 0,029 | 0,0027 | 3,99 | 15,58 | 0,069 | 0,0007 | -0,79 |
| B4 | 0,158 | 0,38 | 0,34 | 0,018 | 0,0038 | 3,67 | 16,28 | 0,018 | 0,0022 | -0,81 |
| B5 | 0,101 | 0,39 | 0,25 | 0,022 | 0,0066 | 4,04 | 16,50 | 0,063 | 0,0036 | -1,15 |
| B6 | 0,092 | 0,53 | 0,18 | 0,034 | 0,0025 | 4,08 | 15,83 | 0,062 | 0,0077 | -0,78 |
| B7 | 0,083 | 0,27 | 0,75 | 0,042 | 0,0037 | 3,07 | 14,74 | 0,108 | 0,0050 | -1,41 |
| B8 | 0,081 | 0,54 | 0,17 | 0,028 | 0,0029 | 5,12 | 15,17 | 0,075 | 0,0041 | -1,15 |
| B9 | 0,079 | 0,18 | 0,20 | 0,037 | 0,0040 | 4,09 | 17,09 | 0,086 | 0,0028 | -1,55 |
| C1 | 0,118 | 0,51 | 1,08 | 0,026 | 0,0012 | 7,46 | 17,16 | 0,025 | - | - |
Observación:
A1-A8: Aceros de invención
B1-B9: Aceros comparativos
C1: Acero de la técnica anterior (tipo
SUS301)
Se confirmó que las chapas laminadas en caliente
A1-A4, A7, B1-B3 y B5 no tenían
fisuras en los bordes, con recocido intermedio a una temperatura de
impregnación térmica de 740ºC durante un periodo de impregnación
térmica de 60s, y laminadas en frío con una proporción de reducción
de 60%. Tras cada pasada de laminación en frío las chapas se
inspeccionaban en busca de fisuras en los bordes y se clasificaron
de la siguiente manera:
\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Categorías \+ Fisuración en los bordes\cr X \+ Fisuras de 1,0 mm o
más de longitud observadas en los bordes\cr \+ de la chapa de acero
con una reducción inferior al 30%\cr \Delta \+ Fisuras de 1,0 mm
o más de longitud observadas\cr \+ en los bordes de la chapa de
acero con una reducción de 30-60%\cr \bigcirc \+
Sin fisuras de 1,0 mm o más de longitud observadas hasta\cr \+ una
reducción del
60%\cr}
Los resultados se muestran en la Tabla 2 junto
con el valor A, la cantidad de ferrita \delta en el estado de
colada y la dureza medida tras el recocido intermedio de los aceros
respectivos. La cantidad de ferrita \delta en el estado de colada
se determinó observando la estructura metálica en la superficie del
lingote con un microscopio óptico.
| Acero nº | Valor A | Cantidad de ferrita \delta | Dureza medida | Fisuración en los bordes |
| en el estado de colada (Vol%) | tras el recocido intermedio | |||
| (Hv) | ||||
| A1 | -0,77 | 2,7 | 367 | \bigcirc |
| A2 | -1,19 | 4,3 | 359 | \bigcirc |
| A3 | -1,56 | 7,4 | 362 | \bigcirc |
| A4 | -1,73 | 9,2 | 363 | \bigcirc |
| A7 | -0,78 | 2,4 | 364 | \bigcirc |
| B1 | -1,84 | 10,9 | 363 | \bigtriangleup |
| B2 | -1,94 | 13,0 | 360 | \chi |
| B3 | -0,79 | 2,5 | 364 | \bigtriangleup |
| B5 | -1,15 | 3,8 | 363 | \bigtriangleup |
Observación:
A1-A4, A7: Aceros de
invención
B1-B3, B5: Aceros
comparativos
Como se muestra en la Tabla 2, los ejemplos de la
invención que usan aceros con composiciones químicas dentro de los
límites especificados por la presente invención no experimentan
ninguna fisuración en los bordes en absoluto hasta una proporción de
reducción por laminación en frío del 60%. En comparación, B1 y B2,
cuyo valor A era inferior a –1,8 y cuya cantidad de ferrita \delta
; en el estado de colada superaba el 10 vol%, B3, cuyo contenido de
B era inferior al especificado en la invención y B5, cuyo contenido
de S superaba el límite máximo definido por la invención, todos
experimentaban fisuras en los bordes de 1,0 mm o más durante la
laminación en frío, a pesar de que sus durezas tras el recocido
intermedio eran comparables a las de los ejemplos de la invención. A
partir de estos resultados se comprobó que para eliminar la
fisuración en los bordes durante la laminación en frío la adición de
B es fundamental, la cantidad de ferrita \delta ; en el estado de
colada no debería ser superior a 10%vol adoptando una composición
química que haga que el valor A no sea inferior a –1,8 y el
contenido de S debería reducirse hasta alcanzar los límites
especificados por la invención.
Ejemplo
2
Las chapas de acero laminadas en caliente A1 y A4
mostradas en la Tabla 1 se sometieron a recocido intermedio con
condiciones de tratamiento térmico diversas, se laminaron en frío
con una proporción de reducción del 60% y se examinaron para
estudiar el efecto de las condiciones del recocido intermedio en la
fisuración de los bordes durante la laminación en frío. La
temperatura de impregnación térmica del recocido intermedio, el
periodo de impregnación térmica del recocido intermedio, la dureza
medida tras el recocido intermedio, el valor Z y el estado de la
fisuración en los bordes de cada chapa de acero se muestran en la
Tabla 3. La fisuración de los bordes se evaluó siguiendo los mismos
criterios que en el Ejemplo 1.
| Observación: |
| Inv: Ejemplo de invención |
| Comp: Ejemplo comparativo |
Como se muestra en la Tabla 3, entre las chapas
de acero cuyo periodo de impregnación térmica de recocido intermedio
no era superior a 10h, aquellas cuya dureza medida tras el recocido
intermedio no era superior a Hv 380 no experimentaban ninguna
fisuración en absoluto con la laminación en frío del 60%. En cambio,
aquellos cuya dureza medida era superior a Hv 380
(R6-R9, R20-R22) sufrían fisuración
en los bordes en frío. Se piensa que las chapas de acero cuya dureza
excedía Hv 380 se habían endurecido debido al enfriamiento rápido
que tenía lugar a causa de la generación de fase de austenita de
transformación inversa durante el recocido intermedio. Los aceros
cuyo periodo de impregnación térmica era superior a 10h (R34, R35)
experimentaban fisuración en los bordes. Se cree que esto se debe a
una gran precipitación de carburos y nitruros en el contorno de los
granos causada por el recocido intermedio prolongado. A partir de
estos resultados, se comprobó que mantener el periodo de
impregnación térmica del recocido intermedio por debajo de 10h y
mantener la dureza tras el recocido intermedio en Hv 380 o menos es
eficaz para inhibir la fisuración de los bordes durante la
laminación en frío.
También se puede observar que la dureza medida
tras el recocido intermedio y el valor Z estaban en buena
concordancia cuando el periodo de impregnación térmica no era
superior a 10h. Concretamente, se comprobó que se pueden fabricar de
forma estable chapas por laminación en frío sin fisuras en los
bordes realizando el recocido intermedio en condiciones que
mantengan el valor Z en 380 o por debajo.
Aunque R6 (acero A1) y R19 (acero A4) se
sometieron a recocido intermedio con las mismas condiciones, R6
experimentó fisuración en los bordes mientras que R19 no lo
experimentó. Esta disimilitud ocurrió porque las dos chapas de acero
diferían en dureza tras el recocido intermedio debido a sus
distintas composiciones químicas. Así pues, se puede ver que el
ámbito de temperatura de impregnación térmica en el que se puede
obtener una dureza no superior a Hv 380 tras el recocido intermedio
varía con la composición química. La composición química debe por
tanto considerarse detenidamente al fijar las condiciones de
recocido intermedio. Desde este punto de vista, el valor Z definido
en la Ecuación (2) es, como un índice indicativo de la dependencia
de la temperatura de impregnación térmica de la composición química,
útil para determinar las condiciones de recocido intermedio.
Ejemplo
3
Se fabricaron chapas de acero por laminación en
frío a partir de los aceros laminados en caliente
A1-A8, B4 y B6-B9 mostrados en la
Tabla 1 sometiéndolos a recocido intermedio y a laminación en frío
de 60% con las mismas condiciones que en el Ejemplo 1. Para cada
tipo de acero, se usaron dos chapas de diferente grosor antes de la
laminación en frío para obtener dos tipos de chapas laminadas en
frío, una aproximadamente de 1 mm de grosor y la otra de unos 2 mm
de grosor, mediante laminación en frío con la misma proporción de
reducción de 60%. Las chapas laminadas en frío se sometieron a
recocido final y laminación de enderezado con varias condiciones,
salvo que el periodo de impregnación térmica del recocido final se
mantuvo constante en 60s. Las muestras de ensayo de propiedad se
tomaron después del recocido final y después de la laminación de
enderezado. El acero inoxidable C1 endurecido por deformación en
frío se sometió a recocido y después laminación en frío con una
proporción de reducción del 50% para producir chapas laminadas en
frío de 2 mm y 1 mm de grosor. Se tomó una muestra de ensayo de
propiedad de cada chapa laminada en frío.
Los ensayos de propiedad realizados fueron un
ensayo de tracción usando las muestras de 1 mm, un ensayo Charpy de
resiliencia con entalladura en V usando las muestras de 2 mm y un
ensayo de límite elástico de deformación usando las muestras de 1
mm. Las muestras de ensayo usados en todos los ensayos se cortaron
para que su dirección longitudinal correspondiera a la dirección de
la laminación. Los ensayos se realizaron a temperatura ambiente. En
el ensayo del límite elástico de deformación, realizado según la
norma JIS H 3130, el valor del límite elástico de deformación se
calculó a partir de la lectura del medidor cuando la desviación
permanente de una muestra de ensayo rectangular de 10 mm x 150 mm
tenía 0,1 mm. Los resultados se muestran en la Tabla 4.
(Tabla pasa a página
siguiente)
Como se muestra en la Tabla 4, las chapas de
acero que satisfacen la composición química y las condiciones de
producción estipuladas en la invención (X1-X11), en
su estado después del recocido final, mostraban una carga de rotura
de 0,2% de 640 N/mm^{2} o superior, una resistencia a la tracción
de 1.400 N/mm^{2} o superior, un alargamiento de 7% o superior,
un valor de resiliencia Charpy de 70 J/cm^{2} o superior y un
límite elástico de flexión de resorte 520 N/mm^{2} o superior.
Después de la laminación de enderezado, mostraban una carga de
rotura de 0,2% de 1.380 N/mm^{2} o superior, una resistencia a la
tracción de 1.400 N/mm^{2} o superior, un alargamiento de 5% o
superior, un valor de resiliencia Charpy de 50 J/cm^{2} o superior
y un límite elástico de flexión de resorte 1.300 N/mm^{2} o
superior. Por tanto poseían una combinación bien equilibrada de
excelentes características de resistencia, dureza y propiedad
elástica. En cambio, las chapas de acero que satisfacían la
composición química, las condiciones de recocido intermedio y de
laminación en frío estipuladas por la invención pero cuya
temperatura de impregnación térmica en el recocido final quedaba
fuera de los límites especificados por la invención (Y2, Y3) eran
inferiores en ductilidad y dureza después de la laminación de
enderezado. Una de las chapas de acero laminada por enderezado (Y1)
que satisfacía la composición química, las condiciones de recocido
intermedio, las condiciones de laminación en frío y las condiciones
de recocido final establecidas por la invención pero que se sometió
a laminación de enderezado con una proporción de reducción que
superaba el 10% tenía una ductilidad y dureza bajas debido al
excesivo fortalecimiento.
Si se observan ahora las chapas de acero
fabricadas con aceros cuya composición química no entraba en los
límites de la invención, Y4 (acero B4), que tenía un alto contenido
en C, y Y5 (acero B6) y Y6 (acero B7), que tenían un alto contenido
en B, tenían una ductilidad y dureza bajas después de la laminación
de enderezado, mientras que Y7 (acero B8), que tenía un alto
contenido en Ni, y Y8 (acero B9), que tenía un alto contenido en
Cr, mostraban una resistencia y propiedad elástica bajas después
del recocido final debido a la gran cantidad de austenita tras el
recocido final.
Ejemplo
4
Se fabricaron flejes de acero laminados en
caliente con una anchura de 250 mm y un grosor de 3,0 mm laminando
en caliente lingotes de acero de 300 kg obtenidos fundiendo aceros
fundidos al vacío con las composiciones químicas mostradas en la
Tabla 5. En la Tabla 5, A21-A30 son aceros de
invención cuyas composiciones químicas entran en los límites
especificados por la invención. B21 es un acero comparativo cuyo
contenido en Ni cae fuera del límite de la invención. El C1 (tipo
SUS301) mostrado en la Tabla 1 se usó como acero convencional.
| Acero nº | Componentes y contenido de la aleación (masa porcentual) | ||||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | N | B | Mo | Cu | |
| A21 | 0,074 | 0,48 | 0,58 | 0,021 | 0,0018 | 4,12 | 15,80 | 0,069 | 0,0031 | - | - |
| A22 | 0,082 | 0,29 | 0,37 | 0,043 | 0,0034 | 3,76 | 16,20 | 0,053 | 0,0018 | - | - |
| A23 | 0,139 | 0,25 | 0,21 | 0,018 | 0,0009 | 2,95 | 16,62 | 0,049 | 0,0043 | - | - |
| A24 | 0,064 | 0,34 | 0,70 | 0,017 | 0,0013 | 4,85 | 16,38 | 0,051 | 0,0026 | - | - |
| A25 | 0,033 | 0,78 | 0,94 | 0,054 | 0,0051 | 3,66 | 14,09 | 0,095 | 0,0033 | - | - |
| A26 | 0,032 | 0,32 | 0,63 | 0,034 | 0,0027 | 4,92 | 14,82 | 0,034 | 0,0022 | - | - |
| A27 | 0,079 | 0,27 | 0,46 | 0,040 | 0,0028 | 3,63 | 16,36 | 0,059 | 0,0018 | - | - |
| A28 | 0,071 | 0,56 | 0,43 | 0,030 | 0,0009 | 3,98 | 14,63 | 0,072 | 0,0028 | 1,14 | - |
| A29 | 0,069 | 0,82 | 0,36 | 0,028 | 0,0022 | 2,84 | 15,91 | 0,068 | 0,0035 | - | 1,30 |
| A30 | 0,081 | 0,48 | 0,24 | 0,032 | 0,0016 | 2,79 | 15,01 | 0,071 | 0,0041 | 1,21 | 1,09 |
| B21 | 0,038 | 0,66 | 0,27 | 0,026 | 0,0023 | 5,45 | 15,26 | 0,063 | 0,0015 | - | - |
Observación:
A21-A30: Aceros de invención
B21: Acero comparativo
\newpage
Todos los flejes de acero salvo C1 fueron
sometidos a no más de dos ciclos de recocido intermedio y
laminación en frío para obtener flejes de acero laminados en frío
de 0,200-0,218 mm. Los flejes de acero se sometieron
a recocido final a una temperatura aproximadamente de 1.010ºC para
obtener flejes de acero recocidos. Algunos flejes se sometieron
además a laminación de enderezado. Todos los flejes de acero
recocidos y los flejes de acero laminados por enderezado se
ajustaron a un grosor de 0,198-0,201 mm. Dado que el
acero convencional C1 era un acero inoxidable endurecido por
deformación en frío, sólo se sometió a laminación en frío con una
proporción de reducción del 50% después del recocido para obtener
flejes de acero laminados por enderezado de 0,200 mm. Se cortó un
chapa de acero de una longitud de 500 mm de cada fleje de acero
recocido y cada fleje de acero laminado por enderezado y se examinó
la cantidad de austenita residual, la cantidad de ferrita \delta,
la cantidad de martensita, el límite elástico de deformación y la
propiedad de tracción.
La cantidad de austenita residual se midió usando
un magnetómetro vibrador para muestras. La medición de la cantidad
de ferrita \delta se realizó midiendo las relaciones de área de
ferrita \delta observadas en 20 campos de sección L con un aumento
de 400 usando un microscopio óptico y definiendo la media de las
relaciones de área como la proporción de volumen de ferrita
\delta. La proporción de volumen que permanecía tras le exclusión
de la austenita residual y la ferrita \delta se definió como
proporción de volumen de martensita.
Las muestras del ensayo de elasticidad para todos
los aceros se fabricaron como las muestras de ensayo 13A de acuerdo
con la norma JIS Z 2201. La velocidad del medidor de tracción se
fijó en 3 mm/m y la muestra de ensayo se tensó hasta que la
deformación nominal alcanzó el 0,1%. Tras la retirada de la carga,
se tomó una pieza de ensayo de 80 mm x 10 mm de la parte paralela y
se usó para el ensayo de elasticidad. El ensayo del límite elástico
se realizó con respecto a la muestra del ensayo de elasticidad y
según el ensayo del momento de la norma JIS H 3130 y el valor del
límite elástico de deformación se calculó a partir de la lectura del
medidor cuando la deformación permanente llegó a 0,1 mm. En este
Ejemplo, el límite elástico de deformación se fijó en Kb_{0,1}.
Las muestras del ensayo de elasticidad y las muestras del ensayo de
tracción se cortaron para que su dirección longitudinal
correspondiera con la dirección de la laminación. Los resultados se
muestran en la Tabla 6.
(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
Las muestras de ensayo con forma de junta
fabricadas con chapas de acero recocidas y chapas de acero laminadas
por enderezado de los números de ensayo X21-X29 y
Y21-Y26 mostrados en la Tabla 6 fueron sometidas al
ensayo de fatiga mediante la aplicación repetida de tensión. Las
chapas de acero se identifican según se sometieran a recocido o
laminación de enderezado en la tercera columna de la Tabla 6. Como
se muestra en la FIG. 1, cada muestra de ensayo se preparó en primer
lugar abriendo un agujero circular de 75 mm de diámetro interior en
el centro de una muestra de material cuadrada cortada con 150 mm por
lado y después formando por prensado un reborde de 2,5 mm de ancho y
0,25 mm de alto alrededor del borde cerca del agujero para tener un
radio de protrusión de 2 mm. Se aplicaron cargas de hasta 10
toneladas a las muestras de ensayo cinco veces para ajustar la
altura del reborde a 60 \pm 1 \mum. Después, empezando por el
estado descargado, se aplicó progresivamente una carga al reborde y
la carga con la cual la altura del reborde llegaba a 20 \pm 1
\mum se anotó y definió como la carga de compresión. Una mayor
carga de compresión indica una mayor elasticidad de la parte del
reborde y garantiza una alta clasificación como acero para juntas
con excelente propiedad de impermeabilidad al gas. Se realizó un
ensayo de fatiga con la aplicación de esta carga compresiva con una
amplitud de \pm1kN y una frecuencia de vibración de 40 veces/m.
Cuando el número de repeticiones alcanzó 1 millón, la parte del
reborde se observó con un microscopio. Los resultados del ensayo de
fatiga se evaluaron como "No fisurado" si no se observaba
absolutamente ninguna microfisura y como "Fisurado" si se
observaba alguna microfisura, por pocas que fueran. Además, la
resistencia a la propiedad de alargamiento remanente se evaluó
tomando como base la cantidad de alargamiento remanente definida
como el valor obtenido al restarle altura al reborde después del
ensayo de fatiga en relación con la de antes del ensayo. La altura
del reborde se midió tanto antes como después del ensayo tomando el
valor medio observado en tres puntos usando un microscopio focal.
Los resultados se muestran en la Tabla 7.
| Ensayo nº | Carga compresiva | Resultado de | Cantidad de alargamiento | |
| (toneladas) | ensayo de fatiga | remanente después del | ||
| ensayo de fatiga (\mum) | ||||
| X21 | 2,7 | No fisurado | 1 | |
| X22 | 2,8 | No fisurado | 0 | |
| X23 | 2,4 | No fisurado | 1 | |
| X24 | 2,5 | No fisurado | 1 | |
| Inv | X25 | 2,3 | No fisurado | 2 |
| X26 | 2,5 | No fisurado | 1 | |
| X27 | 2,7 | No fisurado | 0 | |
| X28 | 2,4 | No fisurado | 1 | |
| X29 | 2,8 | No fisurado | 0 | |
| Y21 | 2,9 | Fisurado | 6 | |
| Y22 | 2,1 | Fisurado | 8 | |
| Y23 | 1,7 | No fisurado | 5 | |
| Comp | Y24 | 2,0 | No fisurado | 7 |
| Y25 | 2,2 | Fisurado | 9 | |
| Y26 | 2,1 | Fisurado | 6 |
Observación:
Inv: Ejemplo de invención
Comp: Ejemplo comparativo
Como se muestra en la Tabla 7, incluso después de
1 millón de repeticiones del ensayo de fatiga compresiva, las
chapas de acero de los ensayos X21-X29 fabricadas
según la invención no experimentaban roturas en la parte del reborde
y tenían cantidades de alargamiento remanente bajas no superiores a
2 \mum. Obviamente, eran excelentes en propiedad de fatiga y en
resistencia al alargamiento remanente. Debido a sus altas cargas
compresivas, también tenían una excelente propiedad de
impermeabilidad al gas.
En cambio, la chapa de acero del ejemplo
comparativo Y21, a pesar de haberse fabricado a partir de un acero
de invención (A21), tenía una resistencia a la tracción superior a
1.700 N/mm^{2} y tenía una ductilidad baja, porque la proporción
de reducción de la laminación de enderezado era superior a la de los
ejemplos de invención X21 y X22. También sufrió microfisuras y
degradación de la resistencia al alargamiento remanente en el ensayo
de fatiga. Las chapas de acero de los ejemplos comparativos Y22 y
Y25 incluían una cantidad tan grande de austenita que sus cantidades
de martensita estaban por debajo del 85 vol%. Por tanto, tenían un
límite elástico de deformación bajo y eran inferiores a los ejemplos
de invención en la resistencia al alargamiento remanente. Tal y como
se demuestra en el ejemplo de invención X24, este problema se puede
solucionar realizando una laminación de enderezado para convertir
parte de la austenita residual en martensita. La chapa de acero del
ejemplo comparativo Y23 mostraba límites elásticos de deformación
bajos inferiores a 700 N/mm^{2} y una resistencia inferior a la
deformación permanente, debido a un contenido relativamente bajo de
C y N, así como la chapa de acero del ejemplo comparativo Y24,
debido a una gran cantidad de ferrita \delta. La chapa de acero
Y26 preparada según el acero convencional del tipo SUS301 no alcanzó
el alto nivel de resistencia al alargamiento remanente obtenido por
la invención.
Esta invención proporciona una chapa de acero que
entra en la categoría de un acero inoxidable martensítico endurecido
por enfriamiento rápido que no sólo posee una gran resistencia
comparable a la del acero inoxidable endurecido por deformación en
frío del tipo SUS301 sino que además muestra una dureza y propiedad
elástica excelentes. La invención además proporciona un
procedimiento para la eliminación fiable de la fisuración en los
bordes que se convierte en un problema cuando se aumenta la dureza
del acero y, como tal, elimina la disminución del rendimiento del
producto causado por el corte de los bordes de la chapa de acero.
Por tanto, además de sus excelentes propiedades, la chapa de acero
inoxidable de gran resistencia según la presente invención es baja
tanto en materia prima como en coste de producción.
Además, al regular la estructura metálica y las
propiedades mecánicas a los límites establecidos, la presente
invención permite la fabricación de chapa de acero para juntas
metálicas que muestra una propiedad de fatiga y una resistencia al
alargamiento remanente excelentes a un nivel inalcanzable hasta
ahora.
Claims (11)
1. Una chapa de acero inoxidable martensítico de
gran resistencia y tenacidad con una composición química que
comprende, en tanto por ciento en masa,
más de 0,03 a 0,15% de C,
0,2-2,0% de Si,
no más de 1,0% de Mn,
no más de 0,06% de P,
no más de 0,006% de S,
2,0-5,0% de Ni,
14,0-17,0% de Cr,
más de 0,03 a 0,10% de N,
0,0010-0,0070% de B
y el resto de Fe y las impurezas inevitables y
que no incluye menos de 85% en vol% de fase de martensita,
comprendiendo además dicha chapa de acero inoxidable opcionalmente
uno o ambos de los elementos Mo y Cu con un total que no supere el
2,0 en masa y con un valor A definido por la Ecuación (1) no
inferior a -1,8:
Valor
A=30(C+N)-1,5Si+0,5Mn+Ni-1,3Cr+11,8
(1).
2. Una chapa de acero inoxidable martensítico de
gran resistencia y tenacidad según la reivindicación 1 cuyos bordes
en los extremos laterales opuestos de la chapa de acero son bordes
formados por laminación en frío que no tienen fisuras en los bordes
con una longitud superior a 1 mm.
3. Una chapa de acero inoxidable martensítico de
gran resistencia y tenacidad según la reivindicación 1 ó 2 para
juntas metálicas, en la que una muestra de ensayo a la que se da una
deformación nominal por tracción de 0,1% muestra un límite elástico
de flexión de resorte Kb_{0,1} medido según la norma JIS H 3130 no
inferior a 700 N/mm.
4. Una chapa de acero según la reivindicación 3
con un alargamiento uniforme no inferior a 0,3%.
5. Una chapa de acero según la reivindicación 3 ó
4 con una resistencia a la tracción de 1.400-1700
N/mm^{2}.
6. Un procedimiento para inhibir la fisuración de
los bordes de la chapa de acero laminada en frío de una chapa de
acero inoxidable martensítico de gran resistencia y tenacidad,
procedimiento que se aplica con respecto a una chapa de acero
laminada en caliente de acero inoxidable martensítico que tiene una
composición química que comprende, en tanto por ciento en masa,
más de 0,03 a 0,15% de C,
0,2-2,0% de Si,
no más de 1,0% de Mn,
no más de 0,06% de P,
no más de 0,006% de S,
2,0-5,0% de Ni,
14,0-17,0% de Cr,
más de 0,03 a 0,10% de N,
0,0010-0,0070% de B
y el resto de Fe y las impurezas inevitables y
que no incluye menos de 85% en vol de fase de martensita, y dicha
chapa de acero inoxidable además comprende opcionalmente uno o ambos
de los elementos Mo y Cu con un total que no supere el 2,0% en masa
y con un valor A definido por la Ecuación (1) no inferior a
-1,8:
Valor
A=30(C+N)-1,5Si+0,5Mn+Ni-1,3Cr+11,8
(1).,
y comprende una etapa que consiste en someter la
chapa a un ciclo único o ciclos múltiples repetidos de un proceso
(proceso de recocido intermedio o laminación en frío) que consiste
en el recocido intermedio de la chapa con una temperatura de
impregnación térmica de 600-800ºC durante un periodo
de impregnación térmica no superior a 10h para ajustar la dureza del
acero a la dureza Vickers (Hv) no superior a 380, seguido de
laminación en frío.
7. Un procedimiento para inhibir la fisuración de
los bordes de la chapa de acero laminada en frío de una chapa de
acero inoxidable martensítico de gran resistencia y tenacidad según
la reivindicación 6 en el que la temperatura de impregnación térmica
oscila entre 600-800ºC y en un límite en que x (ºC)
satisface el valor Z \leq 380 en la Ecuación (2):
Valor Z = 61C - 6Si - 7Mn - 1,3Ni - 4Cr - 36N -
7,927 x 10^{-6}x^{3} + 1,854 x 10^{-2}x^{2} - 13,74x +
3663...(2),
durante un periodo de impregnación térmica no
superior a 10h, seguido de laminación en frío.
8. Un procedimiento para inhibir la fisuración de
los bordes de la chapa de acero laminada en frío según la
reivindicación 6 ó 7, en el que el periodo de impregnación térmica
del recocido intermedio en cada ciclo del proceso de recocido
intermedio y laminación en frío no es superior a 300s.
9. Un procedimiento para inhibir la fisuración de
los bordes de la chapa de acerolaminada en frío según cualquiera de
las reivindicaciones 6 a 8, en el que la proporción de reducción de
la laminación en frío en cada ciclo del proceso de recocido
intermedio y laminación en frío no es superior al 85%.
10. Un procedimiento para fabricar chapa de acero
inoxidable martensítico de gran resistencia y tenacidad evitando la
fisuración de los bordes de la chapa de acero laminada en frío,
procedimiento que incluye someter una chapa laminada en frío,
fabricada según el proceso de recocido intermedio y laminación en
frío del procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9,
a recocido final con una temperatura de impregnación térmica de
950-1.050ºC durante un periodo de impregnación
térmica no superior a 300s, sin someterla primero al corte de los
bordes en los extremos laterales opuestos.
11. Un procedimiento según la reivindicación 10,
en el que la laminación de acabado superficial se realiza con una
proporción de reducción de 1-10% después del
recocido final.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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