ES2208030A1 - Forged steel composition used in the production of crankshafts for ships includes silicon, manganese, chromium and molybdenum - Google Patents

Forged steel composition used in the production of crankshafts for ships includes silicon, manganese, chromium and molybdenum

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ES2208030A1 ES200102563A ES200102563A ES2208030A1 ES 2208030 A1 ES2208030 A1 ES 2208030A1 ES 200102563 A ES200102563 A ES 200102563A ES 200102563 A ES200102563 A ES 200102563A ES 2208030 A1 ES2208030 A1 ES 2208030A1
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Abstract

Forged steel composition contains (in wt.%): 0.3-0.5 carbon, 0.1-0.4 silicon, 0.7-1.5 manganese, 1.2-3.5 chromium, 0.1-0.6 molybdenum, not more than 0.7 nickel, 0.03-0.35 V, Nb and/or Ta, 30-250 ppm nitrogen, and a balance of iron. The steel forms a microstructure consisting of bainite and martensite and contains nitrogen in solid solution with V, Nb and Ta in such that (total wt.% of V, Nb and Ta) + 0.001 x (N (ppm) in solid solution) \- 0.068. Preferred Features: The steel contains (in wt.%): 0.36-0.45 carbon, 0.15-0.4 silicon, 0.8-1.2 manganese, 1.5-3.0 chromium, 0.15-0.35 molybdenum, 0.17-0.35 V. The steel further contains 0.001-0.10 aluminum and not more than 0.006 wt.% sulfur.

Description

Acero de gran resistencia para forja y cigüeñal hecho a partir del mismo.High strength steel for forging and crankshaft made from it.

Campo técnico al que pertenece la invenciónTechnical field to which the invention belongs

La presente invención se refiere a un acero de alta resistencia para forja (denominado en adelante acero de gran resistencia para forja), y más en concreto a un acero de gran resistencia para forja que se caracteriza por precio bajo (a causa de su bajo contenido de elementos de aleación caros, especialmente níquel), así como gran resistencia. Dicho acero para forja se usará como materia prima de cigüeñales de gran tamaño para transmitir potencia en un barco o análogos. Por lo tanto, dichos cigüeñales hechos del acero de gran resistencia para forja también caen dentro del alcance de la presente invención.The present invention relates to a steel of high strength forging (hereinafter referred to as large steel resistance for forging), and more specifically to a large steel forging resistance characterized by low price (because of its low content of expensive alloy elements, especially nickel), as well as great resistance. Said forging steel will be used As raw material of large crankshafts to transmit power on a ship or the like. Therefore, said crankshafts made of high strength steel forging also fall inside of the scope of the present invention.

Técnica anterior relacionadaRelated prior art

Los cigüeñales para transmitir potencia en barcos suelen hacerse de acero al cromo-molibdeno tipificado por ISO 42CrMo4, ISO 36CrNiMo6 y DIN

\hbox{32CrMoI2}
. De estos aceros, el primero contiene una cantidad comparativamente grande de C y una cantidad comparativamente pequeña de Cr y Mo, lo que da lugar a una resistencia ligeramente pobre y precio relativamente bajo, y por lo tanto tiene uso en áreas donde la carga no es muy alta. El segundo contiene una gran cantidad de níquel como un elemento de aleación, lo que hace que sea el mejor de los tres en resistencia y tenacidad, y por lo tanto se usa en áreas donde la carga es alta. El tercero es intermedio en términos de precio y resistencia entre los dos anteriores, y por lo tanto se usa en áreas donde la tenacidad es importante.Crankshafts to transmit power on ships are usually made of chrome-molybdenum steel typified by ISO 42CrMo4, ISO 36CrNiMo6 and DIN
 \ hbox {32CrMoI2} 
. Of these steels, the first contains a comparatively large amount of C and a comparatively small amount of Cr and Mo, which results in a slightly poor strength and relatively low price, and therefore has use in areas where the load is not very high. The second contains a large amount of nickel as an alloy element, which makes it the best of the three in strength and toughness, and therefore is used in areas where the load is high. The third is intermediate in terms of price and resistance between the previous two, and therefore is used in areas where toughness is important.

Recientemente es frecuente hacer grandes cigüeñales para barcos a partir de ISO 36CrNiMo6, que es caro, pero tiene gran resistencia, para evitar los peligros marinos.Recently it is common to make large crankshafts for boats from ISO 36CrNiMo6, which is expensive, but  It has great resistance, to avoid marine hazards.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

Dicho ISO 36CrNiMo6, que es un acero al níquel- cromo-molibdeno, tiene excelente resistencia y tenacidad, pero es más caro que otros aceros de cromo-molibdeno para forja a causa de su alto contenido de níquel caro como elemento de aleación que imparte resistencia. Esto es un obstáculo para su aceptación general.Said ISO 36CrNiMo6, which is a nickel steel- chrome-molybdenum, has excellent strength and toughness, but it is more expensive than other steels chrome-molybdenum for forging because of its high expensive nickel content as an alloying element resistance. This is an obstacle to its general acceptance.

La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta lo anterior. Un objeto de la presente invención es proporcionar un acero de gran resistencia para forja que es menos caro y de resistencia, tenacidad y templabilidad comparables o incluso superiores (que es una demanda de los usuarios recientes) a ISO 36CrNiMo6 como acero de forja de Ni-Cr-Mo de gran resistencia en el uso práctico. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un cigüeñal hecho de dicho acero para forja que se caracteriza por precio bajo, gran resistencia y tenacidad, y buena templabilidad.The present invention has been realized having in  Count the above. An object of the present invention is provide a high strength forging steel that is less expensive and of comparable resistance, toughness and hardenability or even higher (which is a demand of recent users) to ISO 36CrNiMo6 as forging steel of Ni-Cr-Mo high strength in the practical use. Another object of the present invention is to provide a crankshaft made of said forging steel characterized by Low price, great strength and toughness, and good hardenability

Lo esencial de la presente invención consiste en un acero de gran resistencia para forja que incluye C (0,3- 0,5%), Si (0,1-0,4%), Mn (0,7-1,5%), Cr (1,2-3,5%), Mo (0,1-0,6%), Ni (no más de 0,7%), al menos un elemento seleccionado del grupo que consta de V, Nb y Ta (0,03-0,35% en total), y N (30-250 ppm), siendo el resto Fe e impurezas inevitables, formando una microestructura compuesta principalmente de bainita y martensita y conteniendo N en solución sólida y V, Nb y Ta de manera que se cumpla la expresión (1) siguiente.The essence of the present invention consists in a high strength forging steel that includes C (0.3-0.5%), Si (0.1-0.4%), Mn (0.7-1.5%), Cr (1.2-3.5%), Mo (0.1-0.6%), Ni (no more than 0.7%), at least one item selected from the group that It consists of V, Nb and Ta (0.03-0.35% in total), and N (30-250 ppm), the rest being Fe and impurities inevitable, forming a microstructure composed mainly of bainite and martensite and containing N in solid solution and V, Nb and Ta so that the following expression (1) is fulfilled.

[Total (%) de V, Nb y Ta] + 0,001 x [N (ppm) en solución sólida] \geq 0,068 ... (1)[Total (%) of V, Nb and Ta] + 0.001 x [N (ppm) in solid solution] ≥ 0.068 ... (1)

(% significa % en masa. Lo mismo se aplicará más adelante).(% means% by mass. The same will apply more ahead).

El acero de gran resistencia para forja de la presente invención se caracteriza por el contenido limitado de níquel como se ha especificado anteriormente, nitrógeno añadido intencionadamente (N) y al menos un elemento seleccionado del grupo que consta de V, Nb y Ta, cumpliendo la cantidad de N en solución sólida y la cantidad total de V, Nb y Ta la expresión (1) anterior, y la microestructura compuesta principalmente de bainita y martensita. Tiene alta resistencia a la tracción y tenacidad y buena templabilidad y, no obstante, es comparativamente barato.The high strength steel forging the The present invention is characterized by the limited content of nickel as specified above, nitrogen added intentionally (N) and at least one element selected from the group consisting of V, Nb and Ta, fulfilling the amount of N in solution solid and the total amount of V, Nb and Ta the expression (1) above, and the microstructure composed mainly of bainite and martensite It has high tensile strength and toughness and good hardenability and yet it is comparatively cheap.

El contenido de cada elemento se ha establecido sobre la base que se explica más adelante. El acero de gran resistencia para forja de la presente invención exhibe sus características independientemente de su composición básica a condición de que el contenido de níquel, el contenido de V, Nb y Ta, el contenido de nitrógeno total, y el contenido de N es solución sólida cumplan dichos requisitos. El acero de gran resistencia para forja de la presente invención deberá tener la composición básica siguiente de manera que produzca completamente su efecto como se ha mencionado anteriormente.The content of each item has been set on the basis explained below. Great steel forging strength of the present invention exhibits its characteristics regardless of its basic composition to condition that the nickel content, the content of V, Nb and Ta, the total nitrogen content, and the content of N is Solid solution meet those requirements. Great steel forging strength of the present invention should have the following basic composition so that it produces completely its effect as mentioned above.

       \dotable{\tabskip6pt#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 C: \+ 0,3  -  0,5%, preferiblemente
0,36  -  0,45%\cr  Si: \+ 0,1  -  0,4%,
preferiblemente 0,15  -  0,4%\cr  Mn: \+
0,7  -  1,5%, preferiblemente
0,8  -  1,2%\cr  Cr: \+ 1,2  -  3,5%,
preferiblemente 1,5  -  2,5%\cr  Mo: \+
0,1  -  0,6%, preferiblemente
0,15  -  0,35%\cr}\ dotable {\ tabskip6pt # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 C: \ + 0.3-0.5%, preferably
0.36 - 0.45% \ cr If: \ + 0.1 - 0.4%,
preferably 0.15-0.4% \ cr Mn: \ +
0.7-1.5%, preferably
0.8-1.2% Cr: \ + 1.2-3.5%,
preferably 1.5-2.5% Mo: \ +
0.1-0.6%, preferably
0.15-0.35%
    

siendo el resto sustancialmente Fe.the rest being substantially Faith.

El acero para forja que tiene la composición básica anterior puede contener una pequeña cantidad de Al como elemento desoxidante. Al produce su efecto cuando su contenido es superior a 0,001%, pero no produce efecto adicional cuando su contenido excede de 0,040%. Por lo tanto, el contenido de Al deberá mantenerse por debajo de 0,040%. Otro elemento nocivo que podría entrar en el acero para forja es S, que afecta adversamente a la tenacidad y resistencia a la fatiga. El contenido de S deberá mantenerse preferiblemente por debajo de 0,006%.The forging steel that has the composition Basic above may contain a small amount of Al as deoxidizing element Al produces its effect when its content is greater than 0.001%, but does not produce additional effect when its content exceeds 0.040%. Therefore, Al content should stay below 0.040%. Another harmful element that could entering the forging steel is S, which adversely affects the toughness and fatigue resistance. The content of S should preferably kept below 0.006%.

Además, el acero de gran resistencia para forja de la presente invención se caracteriza por el valor DI no inferior a 30 mm. (El valor DI es un diámetro crítico de un producto de acero cuya parte central adquiere 50% de dureza martensitica al enfriamiento rápido con agua). Tales propiedades características hacen que el acero para forja sea sumamente adecuado para cigüeñales de gran tamaño para barcos. La presente invención también cubre cigüeñales, en particular los de gran tamaño, hechos mediante forja a partir del acero para forja antes indicado.In addition, high strength steel forging of the present invention is characterized by the DI value not less than 30 mm. (The DI value is a critical diameter of a product of steel whose central part acquires 50% martensitic hardness at rapid cooling with water). Such characteristic properties they make the forging steel extremely suitable for large crankshafts for boats. The present invention It also covers crankshafts, particularly large ones, made by forging from the forging steel indicated above.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La figura 1 es un gráfico que muestra la relación entre el contenido de níquel y la resistencia a la tracción de aceros para forja experimentales.Figure 1 is a graph showing the relationship  between the nickel content and the tensile strength of experimental forging steels.

La figura 2 es un gráfico que muestra la relación entre el contenido de nitrógeno y la resistencia a la tracción de aceros para forja experimentales.Figure 2 is a graph showing the relationship  between the nitrogen content and the tensile strength of experimental forging steels.

La figura 3 es un gráfico que muestra los valores DI en Ejemplos y Ejemplos Comparativos.Figure 3 is a graph showing the values DI in Examples and Comparative Examples.

La figura 4 es un gráfico que muestra cómo queda afectada la resistencia a la tracción por el contenido de V en el acero y el contenido de N en solución sólida.Figure 4 is a graph that shows how it looks affected the tensile strength by the content of V in the Steel and N content in solid solution.

La figura 5 es un diagrama que muestra el procedimiento para determinar el contenido de N en solución sólida.Figure 5 is a diagram showing the procedure to determine the content of N in solution solid.

Descripción de una realización especialDescription of a special embodiment

Teniendo en mente el problema anterior, los autores de la presente invención realizaron amplias investigaciones para desarrollar un nuevo acero para forja que es menos caro y de resistencia y tenacidad comparables a ``ISO 36CrNiMo6'' conocido como acero de Ni-Cr-Mo de gran resistencia para forja. El nuevo acero para forja contiene una menor cantidad de níquel como elemento de aleación para reducir el costo y tiene buena templabilidad importante en productos de forja grandes con gran resistencia. Como resultado de las investigaciones se halló que dicho acero de Cr-Mo para forja no conteniendo más de 0,7% de níquel como elemento reforzador tiene gran resistencia y tenacidad que compensan la falta de resistencia debida al menor contenido de níquel si se le incorpora al menos un elemento seleccionado del grupo que consta de V, Nb y Ta y una cantidad muy pequeña de nitrógeno de tal manera que la cantidad total de V, Nb y Ta y la cantidad de nitrógeno disuelto en solución sólida cumplan la expresión (1) antes indicada. El acero para forja también exhibe una templabilidad muy buena. Este hallazgo dio lugar a la presente invención.With the above problem in mind, the authors of the present invention conducted extensive research  to develop a new forging steel that is less expensive and of resistance and toughness comparable to known `` ISO 36CrNiMo6 '' as large Ni-Cr-Mo steel forging resistance. The new forging steel contains a smaller amount of nickel as an alloy element to reduce the cost and has good good hardenability in forging products Large with great resistance. As a result of the investigations it was found that said Cr-Mo steel for forging not containing more than 0.7% nickel as a reinforcing element has high strength and toughness that compensate for the lack of resistance due to the lower nickel content if at least one element selected from the group consisting of V, Nb and Ta and a very small amount of nitrogen such that the amount total of V, Nb and Ta and the amount of nitrogen dissolved in solution solid comply with the expression (1) indicated above. Steel forging It also exhibits very good temperability. This finding resulted to the present invention.

Los aceros de Cr-Mo usados en general para forja precisan níquel para tener gran resistencia y tenacidad y mejor templabilidad. Por desgracia, el níquel es tan caro que eleva el costo del acero por encima de precio que pueden pagar los usuarios si su contenido es excesivo. La presente invención pretende desarrollar un nuevo acero de resistencia y templabilidad comparables a las del acero de Ni-Cr-Mo para forja convencional a pesar de su mínimo contenido de níquel. Para la reducción del costo, el contenido de níquel deberá ser inferior a 0,7%, preferiblemente menos de 0,5%, más preferiblemente menos de 0,3%.Cr-Mo steels used in general forging require nickel to have great strength and Tenacity and better hardenability. Unfortunately, nickel is so expensive that raises the cost of steel above price that can Pay users if their content is excessive. The present invention aims to develop a new strength steel and hardenability comparable to those of steel Ni-Cr-Mo for conventional forging a Despite its minimum nickel content. For the reduction of cost, the nickel content should be less than 0.7%, preferably less than 0.5%, more preferably less than 0.3%

La reducción del contenido de níquel disminuye la resistencia, la tenacidad y la templabilidad atribuibles al níquel, y por lo tanto el acero resultante no cumple los requisitos de los usuarios. Los autores de la presente invención investigaron ampliamente la forma de compensar las prestaciones insuficientes debidas al reducido contenido de níquel mediante la incorporación de otros elementos, desarrollando por lo tanto un nuevo acero para forja que cumple los requisitos de los usuarios en términos de precio así como de prestaciones. Resultó que este objeto se logra si se incorpora a un acero de Cr-Mo para forja con reducido contenido de níquel al menos un elemento seleccionado de V, Nb y Ta y nitrógeno (que hasta ahora se ha considerado un elemento traza nocivo) de tal manera que la cantidad de V, Nb y Ta y la cantidad de nitrógeno disuelto en solución sólida cumplan la expresión (1) antes indicada.The reduction of nickel content decreases the  resistance, toughness and hardenability attributable to nickel, and therefore the resulting steel does not meet the requirements of the users. The authors of the present invention investigated widely how to compensate for insufficient benefits due to reduced nickel content by incorporation of other elements, therefore developing a new steel for forge that meets the requirements of users in terms of Price as well as benefits. It turned out that this object is achieved if incorporated into a Cr-Mo steel forging with reduced nickel content at least one element selected from V, Nb and Ta and nitrogen (which until now has been considered a harmful trace element) such that the amount of V, Nb and Ta and the amount of nitrogen dissolved in solid solution meets the expression (1) indicated above.

Para que el acero para forja produzca su efecto práctico, es esencial que el contenido de níquel no deberá ser superior a 0,7%, el contenido de al menos un elemento seleccionado de V, Nb y Ta deberá ser de 0,03%, preferiblemente 0,045%, a 0,35%, preferiblemente 0,15%, y el contenido de nitrógeno deberá ser de 30 ppm, preferiblemente 40 ppm, a 250 ppm, preferiblemente 100 ppm. Además, también es esencial que el contenido total de V, Nb y Ta y el contenido de nitrógeno disuelto en solución sólida cumplan la expresión (1) antes indicada.For the forging steel to produce its effect Practical, it is essential that the nickel content should not be greater than 0.7%, the content of at least one selected item of V, Nb and Ta should be 0.03%, preferably 0.045%, at 0.35%, preferably 0.15%, and the nitrogen content should be 30 ppm, preferably 40 ppm, at 250 ppm, preferably 100 ppm. In addition, it is also essential that the total content of V, Nb and Ta and the nitrogen content dissolved in solid solution meet the expression (1) indicated above.

A propósito, si el contenido total de V, Nb y Ta y el contenido de nitrógeno están fuera de las bandas antes especificadas y no se cumplen los requisitos de la expresión (1), el acero para forja resultante no tendrá gran resistencia y tenacidad y buena templabilidad como se pretende en la presente invención.By the way, if the total content of V, Nb and Ta and the nitrogen content are out of the bands before specified and the requirements of the expression (1) are not met, the resulting forging steel will not have great strength and tenacity and good hardenability as intended herein invention.

A pesar de la investigación de los autores de la presente invención, no se explicó la razón por la que el acero para forja con bajo contenido de níquel mejora mucho la resistencia y tenacidad cuando el contenido total de V, Nb y Ta y el contenido de nitrógeno disuelto en solución sólida cumplen la expresión (1) antes indicada. Una razón probable es que el nitrógeno combina con V, Nb y Ta formando nitruros y el nitrógeno disuelto propiamente dicho produce un buen efecto de mejora de la resistencia. Dado que tales elementos reforzadores como V, Nb y Ta son muy caros, es económicamente ventajoso aumentar la resistencia añadiéndolos en pequeñas cantidades en combinación con nitrógeno barato disuelto en solución sólida.Despite the research of the authors of the present invention, the reason why the steel for low nickel forging greatly improves strength and tenacity when the total content of V, Nb and Ta and the content of nitrogen dissolved in solid solution meet the expression (1) before indicated. One probable reason is that nitrogen combines with V, Nb and Ta forming nitrides and properly dissolved nitrogen said produces a good resistance improvement effect. Given the such reinforcing elements such as V, Nb and Ta are very expensive, it is economically advantageous to increase the resistance by adding them in small amounts in combination with cheap nitrogen dissolved in solid solution

El efecto de aumentar la resistencia se produce solamente cuando los elementos reforzadores y el nitrógeno se añaden a un acero de Cr-Mo para forja conteniendo no más de 0,7% de Ni. Este efecto no se produce cuando se añaden a un acero para forja de gran calidad conteniendo más de 0,7% de Ni.The effect of increasing resistance occurs only when the reinforcing elements and nitrogen are add to a Cr-Mo steel for forging containing no more than 0.7% of Ni. This effect does not occur when added to a high quality forging steel containing more than 0.7% Ni.

El acero para forja según la presente invención se basa en un acero de Cr-Mo para forja conteniendo no más de 0,7% de Ni. Después de la incorporación de uno o varios elementos reforzadores (V, Nb, Ta) y nitrógeno de tal manera que el contenido total de V, Nb y Ta y el contenido total de nitrógeno disuelto y no disuelto en solución sólida y el nitrógeno en total cumplan la expresión antes indicada, se obtiene el acero para forja deseado que tiene una resistencia, tenacidad y templabilidad comparables a los aceros de Cr-Mo para forja de gran calidad comparativamente baratos con alto contenido de níquel.The forging steel according to the present invention is based on a Cr-Mo forging steel containing no more than 0.7% Ni. After the incorporation of one or more reinforcing elements (V, Nb, Ta) and nitrogen in such a way that the total content of V, Nb and Ta and the total content of dissolved and undissolved nitrogen in solid solution and nitrogen in total complying with the expression indicated above, the desired forging steel is obtained which has a strength, toughness and hardenability comparable to Cr-Mo steels for comparatively cheap high quality forging with high nickel content.

Como se ha indicado anteriormente, el acero para forja según la presente invención se caracteriza por contener níquel en una cantidad limitada. También se caracteriza por contener al menos una especie de V, Nb y Ta y nitrógeno (y nitrógeno disuelto en solución sólida) en cantidades especificas. El acero para forja no está específicamente restringido en su composición básica. Un acero de Cr-Mo para forja con la composición básica siguiente se utiliza para aprovechar al máximo las características de la presente invención, como resistencia, tenacidad y templabilidad, que se precisan en cigüeñales y análogos.As indicated above, the steel for forging according to the present invention is characterized by containing Nickel in a limited quantity. It is also characterized by contain at least one species of V, Nb and Ta and nitrogen (and nitrogen dissolved in solid solution) in specific amounts. The steel for forging is not specifically restricted in its composition basic A Cr-Mo steel forging with the Following basic composition is used to make the most of the characteristics of the present invention, as resistance, toughness and hardenability, which are required in crankshafts and analogues

       \dotable{\tabskip6pt#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 C: \+ 0,3  -  0,5%, preferiblemente
0,36  -  0,45%\cr  Si: \+ 0,1  -  0,4%,
preferiblemente 0,15  -  0,4%\cr  Mn: \+
0,7  -  1,5%, preferiblemente
0,8  -  1,2%\cr  Cr: \+ 1,2  -  3,5%,
preferiblemente 1,5  -  2,5%\cr  Mo: \+
0,1  -  0,6%, preferiblemente
0,15  -  0,35%.\cr}\ dotable {\ tabskip6pt # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 C: \ + 0.3-0.5%, preferably
0.36 - 0.45% \ cr If: \ + 0.1 - 0.4%,
preferably 0.15-0.4% \ cr Mn: \ +
0.7-1.5%, preferably
0.8-1.2% Cr: \ + 1.2-3.5%,
preferably 1.5-2.5% Mo: \ +
0.1-0.6%, preferably
0.15-0.35%. \ Cr}
    

El contenido de cada elemento arriba indicado se ha establecido por las razones explicadas a continuación.The content of each item indicated above is has established for the reasons explained below.

C: 0,3-0,5%, preferiblemente 0,36-0,45%C: 0.3-0.5%, preferably 0.36-0.45%

El carbono contribuye a la templabilidad así como a la resistencia. Para que su efecto sea máximo, el carbono deberá contenerse en una cantidad de 0,3% o más, preferiblemente 0,36% o más, y más preferiblemente 0,38% o más. Sin embargo, el carbono en una cantidad excesiva tiene un efecto adverso en la tenacidad y promueve la segregación en forma de V invertida. Por lo tanto, el límite superior del contenido de carbono deberá ser 0,5% o menos, preferiblemente 0,45% o menos, y más preferiblemente 0,42% o menos.Carbon contributes to hardenability as well as to the resistance For maximum effect, carbon must contained in an amount of 0.3% or more, preferably 0.36% or more, and more preferably 0.38% or more. However, the carbon in an excessive amount has an adverse effect on the toughness and promotes inverted V-shaped segregation. Therefore the upper limit of carbon content should be 0.5% or less, preferably 0.45% or less, and more preferably 0.42% or less.

Si: 0,1-0,4%, preferiblemente 0,15-0,4%Yes: 0.1-0.4%, preferably 0.15-0.4%

El silicio contribuye a la resistencia. Para que su efecto sea máximo, el silicio deberá contenerse en una cantidad de 0,1% o más, preferiblemente 0,15% o más, y más preferiblemente 0,20% o más. Sin embargo, el silicio en una cantidad excesiva promueve la segregación en forma de V invertida, dando lugar a lingotes de limpieza pobre. Por lo tanto, el límite superior del contenido de silicio deberá ser 0,4% o menos, preferiblemente 0,3% o menos.Silicon contributes to resistance. For what its effect is maximum, the silicon must be contained in an amount 0.1% or more, preferably 0.15% or more, and more preferably 0.20% or more. However, silicon in an excessive amount promotes inverted V-shaped segregation, leading to Poor cleaning ingots. Therefore, the upper limit of the silicon content should be 0.4% or less, preferably 0.3% or less.

Mn: 0,7-1,5%, preferiblemente 0,8-1,2%Mn: 0.7-1.5%, preferably 0.8-1.2%

El manganeso contribuye a la templabilidad así como a la resistencia. Para que su efecto sea máximo, el manganeso deberá contenerse en una cantidad de 0,7% o más, preferiblemente 0,8% o más, y más preferiblemente 0,9% o más. Sin embargo, el manganeso en una cantidad excesiva promueve la segregación en forma de V invertida. Por lo tanto, el límite superior de contenido de manganeso deberá ser 1,5% o menos, preferiblemente 1,2% o menos, y más preferiblemente 1,1% o menos.Manganese contributes to hardenability as well As to the resistance. For maximum effect, manganese should be contained in an amount of 0.7% or more, preferably 0.8% or more, and more preferably 0.9% or more. However the Manganese in an excessive amount promotes segregation in the form of inverted V. Therefore, the upper content limit of manganese should be 1.5% or less, preferably 1.2% or less, and more preferably 1.1% or less.

Cr: 1,2-3,5%, preferiblemente 1,5-2,5%Cr: 1.2-3.5%, preferably 1.5-2.5%

El cromo contribuye a la tenacidad así como a la resistencia. Para que su efecto sea máximo, el cromo deberá contenerse en una cantidad de 1,2% o más, preferiblemente 1,5% o más, y más preferiblemente 1,75% o más. Sin embargo, el cromo en una cantidad excesiva promueve la segregación en forma de V invertida, dando lugar a lingotes de limpieza pobre. Por lo tanto, el límite superior del contenido de cromo deberá ser 3,5% o menos, preferiblemente 2,5% o menos.Chromium contributes to toughness as well as to resistance. For maximum effect, chrome should contained in an amount of 1.2% or more, preferably 1.5% or more, and more preferably 1.75% or more. However, the chrome in an excessive amount promotes V-shaped segregation inverted, resulting in poor cleaning ingots. Thus, the upper limit of chromium content should be 3.5% or less, preferably 2.5% or less.

Mo: 0,1-0,6%, preferiblemente 0,15-0,35%Mo: 0.1-0.6%, preferably 0.15-0.35%

El molibdeno contribuye a la resistencia, tenacidad y templabilidad. Para que su efecto sea máximo, el molibdeno deberá contenerse en una cantidad de 0,1% o más, preferiblemente 0,15% o más, y más preferiblemente 0,20% o más. Sin embargo, el molibdeno se somete fácilmente a microsegregación (segregación normal) a causa de su pequeño coeficiente de partición. Por lo tanto, el límite superior del contenido de molibdeno deberá ser 0,6% o menos, preferiblemente 0,35% o menos, y más preferiblemente 0,30% o menos.Molybdenum contributes to resistance, toughness and hardenability. For maximum effect, the Molybdenum should be contained in an amount of 0.1% or more, preferably 0.15% or more, and more preferably 0.20% or more. Without However, molybdenum is easily subjected to microsegregation (normal segregation) because of its small coefficient of partition. Therefore, the upper limit of the content of molybdenum should be 0.6% or less, preferably 0.35% or less, and more preferably 0.30% or less.

El acero para forja según la presente invención tiene la composición básica siguiente, siendo el equilibrio sustancialmente Fe. No es necesario afirmar que puede contener una cantidad de traza de impurezas inevitables, o se le puede incorporar intencionadamente otros elementos que sean inofensivos para el efecto de la presente invención. Los ejemplos de tales elementos adicionales incluyen B (que contribuye a la templabilidad), Ti (que contribuye a la desoxidación), y Ca, Mg, Ce, Zr y Te (que controlan la forma de MnS). Se pueden usar solos o en combinación entre sí. Su cantidad total deberá ser inferior a aproximadamente 0,03%.Forging steel according to the present invention It has the following basic composition, the balance being substantially Faith. It is not necessary to state that it may contain a trace amount of unavoidable impurities, or you can intentionally incorporate other elements that are harmless for the purpose of the present invention. Examples of such Additional elements include B (which contributes to the hardenability), Ti (which contributes to deoxidation), and Ca, Mg, Ce, Zr and Te (which control the form of MnS). They can be used alone or in combination with each other. Your total amount must be less than approximately 0.03%.

Además de la composición básica anterior, el acero para forja según la presente invención contiene aluminio como una de las impurezas inevitables. El aluminio (como agente desoxidante) se añade para reducir el contenido de oxígeno en el acero para forja. Para que se produzca un buen efecto desoxidante, el aluminio deberá contenerse en una cantidad de aproximadamente 0,001% o más. Sin embargo, el aluminio en una cantidad excesiva fija el nitrógeno formando AlN (dificultando por ello el reforzamiento mediante la incorporación de N y V), y combina con otros muchos elementos para formar inclusiones no metálicas y un compuesto intermetálico (afectando por ello negativamente a la tenacidad). Por lo tanto, el contenido máximo de aluminio deberá ser 0,10% o menos, preferiblemente 0,04% o menos. La prevención de la aparición de AlN es importante desde el punto de vista del reforzamiento mediante incorporación de V, etc, y nitrógeno. Si el contenido de aluminio es muy bajo, a saber, aproximadamente 0,001%, la cantidad de AlN formado es pequeña y por lo tanto se produce el efecto de reforzamiento aunque el contenido de nitrógeno sea de aproximadamente 30 ppm. Sin embargo, si el contenido de aluminio es alto, a saber, aproximadamente 0,03%, se forma AlN en gran cantidad, y por lo tanto hay que aumentar el contenido de nitrógeno a aproximadamente 250 ppm o aumentar el contenido de V, etc, de manera que se produzca el efecto de reforzamiento, según se desee.In addition to the previous basic composition, the forging steel according to the present invention contains aluminum as One of the inevitable impurities. Aluminum (as agent deoxidant) is added to reduce the oxygen content in the steel forging. To produce a good deoxidizing effect, aluminum should be contained in an amount of approximately 0.001% or more. However, aluminum in an excessive amount fixes the nitrogen forming AlN (making it difficult to reinforcement by incorporating N and V), and combined with many other elements to form nonmetallic inclusions and a intermetallic compound (thereby negatively affecting the tenacity). Therefore, the maximum aluminum content should be 0.10% or less, preferably 0.04% or less. The prevention of appearance of AlN is important from the point of view of reinforcement by incorporation of V, etc, and nitrogen. If he Aluminum content is very low, namely about 0.001%, the amount of AlN formed is small and therefore the reinforcing effect even if the nitrogen content is of approximately 30 ppm However, if the aluminum content is high, namely approximately 0.03%, AlN is formed in large quantity, and therefore the nitrogen content must be increased to approximately 250 ppm or increase the content of V, etc., of so that the reinforcement effect occurs, as wish.

Otro elemento de impureza es azufre, que procede de sulfuros contenidos en el coque para fabricación de hierro. El azufre en el acero forma sulfuros (como MnS) que deterioran las características de fatiga. Para evitar tales problemas, hay que mantener el contenido de azufre por debajo de 0,006%, preferiblemente por debajo de 0,005%.Another element of impurity is sulfur, which proceeds of sulfides contained in the coke for iron manufacturing. The sulfur in steel forms sulfides (such as MnS) that deteriorate fatigue characteristics To avoid such problems, you have to keep the sulfur content below 0.006%, preferably below 0.005%.

El acero para forja según la presente invención se caracteriza porque tiene la composición básica siguiente y también tiene la microestructura compuesta principalmente de bainita y martensita. No tiene la alta resistencia prevista en la presente invención si la fracción de área de ferrita y perlita excede de 10%. La expresión ``compuesto principalmente de bainita y martensita'' significa que la estructura en sección que se puede distinguir mediante observación con un microscopio óptico es en su mayor parte bainita y martensita y la fracción de área de bainita o martensita es inferior a aproximadamente 10%. A propósito, no hay forma consolidada de determinar cuantitativamente la fracción de área de bainita y martensita. No obstante, es posible diferenciar empíricamente la microestructura compuesta principalmente de bainita y martensita a partir de fotografías de la estructura en sección.Forging steel according to the present invention it is characterized because it has the following basic composition and it also has the microstructure composed mainly of Bainite and martensite. It does not have the high resistance expected in the present invention if the fraction of ferrite and perlite area exceeds 10%. The expression `` composed mainly of bainite and martensite '' means that the sectional structure that can be distinguish by observation with an optical microscope is in its mostly bainite and martensite and the fraction of bainite area or Martensite is less than about 10%. By the way, there is no consolidated way of quantitatively determining the fraction of Bainite and martensite area. However, it is possible to differentiate empirically the microstructure composed mainly of bainite and martensite from photographs of the structure in section.

La microestructura compuesta principalmente de bainita y martensita se puede obtener a partir de un acero que tenga la composición química antes indicada si el acero se recuece a una velocidad de enfriamiento media de aproximadamente 0,5-100°C/min en la banda de 870°C a 500°C.The microstructure composed mainly of bainite and martensite can be obtained from a steel that have the chemical composition indicated above if the steel is coated at an average cooling rate of approximately 0.5-100 ° C / min in the 870 ° C to 500 ° C band.

El acero para forja según la presente invención tiene la composición química antes indicada. A pesar de su contenido de níquel limitado (menos de 0,7%), tiene alta resistencia sin elementos de aleación muy caros debido a al menos una especie de V, Nb y Ta y nitrógeno que se añaden en cantidades específicas. Tiene excelente templabilidad como se muestra en los Ejemplos expuestos más adelante. Esta buena templabilidad se indica por el alto valor DI superior a 30 mm (incluso 32 mm) en la prueba Jominy. (El valor DI es un diámetro crítico para que el centro tenga la dureza de 50% de martensita después del enfriamiento con agua). Por esta razón, el acero para forja es muy útil para cigüeñales, especialmente cigüeñales de gran tamaño para barcos, que experimentan enfriamiento rápido después de la forja.Forging steel according to the present invention It has the chemical composition indicated above. Despite its limited nickel content (less than 0.7%), has high resistance without very expensive alloy elements due to at least a kind of V, Nb and Ta and nitrogen that are added in quantities specific. It has excellent hardenability as shown in the Examples set forth below. This good hardenability is indicated for the high DI value greater than 30 mm (even 32 mm) in the test Jominy (The DI value is a critical diameter for the center have the hardness of 50% martensite after cooling with Water). For this reason, forging steel is very useful for crankshafts, especially large crankshafts for boats, They experience rapid cooling after forging.

A causa de su notable templabilidad indicada por el alto valor DI, el acero para forja de la presente invención es sumamente adecuado para forjas con gran efecto de masa, como cigüeñales de 150-1000 mm de diámetro, que necesitan alta resistencia tanto en el centro como la superficie después del enfriamiento rápido.Because of its remarkable hardenability indicated by The high DI value, the forging steel of the present invention is extremely suitable for forges with great mass effect, such as 150-1000mm diameter crankshafts, which need  high strength in both the center and the surface after fast cooling

No hay restricciones específicas en el proceso de producir el acero para forja de la presente invención. Se puede producir mediante colada después de la mezcla con los componentes deseados en un horno de inducción de alta frecuencia, horno eléctrico o convertidor. La mezcla puede ir seguida de desgasificación al vacío. La colada se puede realizar mediante colada de lingotes para forjas grandes o mediante colada continua para forjas pequeñas. A propósito, según la presente invención, hay que controlar estrictamente el contenido de nitrógeno en el acero para forja. Una forma deseable de lograr este objeto es añadir una materia prima conteniendo nitrógeno, tal como nitruro de manganeso y nitruro de cromo, a acero fundido o soplar gas nitrógeno al acero fundido. Es posible reducir el contenido de nitrógeno mediante desgasificación al vacío en condiciones adecuadas.There are no specific restrictions in the process of produce the forging steel of the present invention. It can produce by casting after mixing with the components desired in a high frequency induction oven, oven Electric or converter. The mixture can be followed by vacuum degassing. The laundry can be done by ingot casting for large forges or by continuous casting For small forges. By the way, according to the present invention, there are that strictly control the nitrogen content in the steel Forging A desirable way to achieve this object is to add a nitrogen-containing raw material, such as manganese nitride and chromium nitride, to molten steel or blowing nitrogen gas to steel molten. It is possible to reduce the nitrogen content by vacuum degassing under appropriate conditions.

El acero para forja de la presente invención se puede transformar en cigüeñales, etc, mediante cualquier proceso que no está limitado específicamente. Un proceso típico consta de los pasos siguientes.The forging steel of the present invention is can transform into crankshafts, etc., by any process That is not specifically limited. A typical process consists of The following steps.

* Preparar un acero de la composición deseada en un horno eléctrico o análogos.* Prepare a steel of the desired composition in an electric oven or the like.

* Quitar elementos de impureza (como azufre) y componentes gaseosos (como oxígeno) mediante refinado al vacío.* Remove impurity elements (such as sulfur) and gaseous components (such as oxygen) by vacuum refining.

* Formar lingotes.* Form ingots.

* Calentar el lingote y forjar el lingote calentado.* Heat the ingot and forge the ingot heated.

* Inspección intermedia, recalentamiento y forja en forma de cigüeñal.* Intermediate inspection, overheating and crankshaft forging.

* Tratamiento térmico homogeneizante y temple por enfriamiento rápido.* Homogenizing heat treatment and tempering by rapid cooling.

* Maquinado de acabado.* Finishing machining.

La forja en forma de cigüeñal se puede realizar mediante forja libre o forja R-R (o T-R). La forja libre forma los brazos de manivela y muñones en un solo bloque, que después se acaba formando el cigüeñal mediante corte con gas y maquinado. La forja R-R (o T-R) se lleva a cabo de tal manera que el eje del lingote coincida con el eje principal del cigüeñal. La ventaja de este método de forja es que la parte central que se deteriora fácilmente mediante segregación es el eje principal del cigüeñal. Por lo tanto, el cigüeñal resultante tiene una capa superficial limpia y por lo tanto tiene excelentes características de resistencia y fatiga.The crankshaft forge can be made by free forging or forging R-R (or T-R). The free forge forms the crank arms and stumps in a single block, which later forms the crankshaft by gas cutting and machining. The forge R-R (or T-R) is carried out in such so that the axis of the ingot matches the main axis of the crankshaft. The advantage of this method of forging is that the part central that easily deteriorates by segregation is the axis crankshaft main. Therefore, the resulting crankshaft has a clean surface layer and therefore has excellent resistance and fatigue characteristics.

En virtud de su alta resistencia y precio bajo, el acero para forja de la presente invención se puede usar para cualquier otra forja distinta de cigüeñales, como ejes intermedios y ejes de hélice para barcos, codos y cigüeñales armados, y objetos huecos sin soldadura.By virtue of its high strength and low price, the forging steel of the present invention can be used to any other forging other than crankshafts, such as intermediate shafts and propeller shafts for ships, elbows and armed crankshafts, and objects gaps without welding.

Ejemplos Examples

La invención se describirá con más detalle con referencia a los ejemplos siguientes, que no pretenden limitar su alcance. Se puede hacer varios cambios y modificaciones en la invención sin apartarse de su espíritu y alcance.The invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are not intended to limit their scope. You can make several changes and modifications in the invention without departing from its spirit and scope.

Ejemplos 1 a 19 y Ejemplos Comparativos 1 a 22Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 22

En cada ejemplo se preparó un acero para forja de una composición química mostrada en las Tablas 1 y 2 usando un horno de inducción de alta frecuencia. El acero para forja se coló a un lingote que medía 158-132 (diámetro) x 323 mm (altura) y pesaba 50 kg. El contenido de nitrógeno disuelto en el acero se ajustó controlando la cantidad de nitruro de manganeso añadido a la composición de gas atmosférico. Además, se incorporó al acero V, Nb o Ta en una cantidad predeterminada.In each example a steel forging was prepared  a chemical composition shown in Tables 1 and 2 using a high frequency induction oven. The forging steel slipped to an ingot measuring 158-132 (diameter) x 323 mm (height) and weighed 50 kg. The nitrogen content dissolved in the steel was adjusted by controlling the amount of manganese nitride added to the atmospheric gas composition. In addition, it was incorporated to steel V, Nb or Ta in a predetermined amount.

Con la parte de bebedero cortada, el lingote resultante se calentó a 1230°C durante 5-10 horas. El lingote calentado se comprimió hasta que su peso se redujo a la mitad y después se alargó (con su línea central girada 90°) hasta que midió 90 x 90 x 450 mm. A la forja siguió enfriamiento con aire. La muestra resultante se calentó usando un horno de simulación pequeño para tratamiento austenitizante. Este paso consistía en calentar la muestra hasta 870°C a una velocidad de calentamiento de 40°C/h, se mantuvo a esta temperatura durante 1 hora, se enfrió a una velocidad de enfriamiento media de 20°C/min (en la banda de 870°C a 500°C), se mantuvo para recocido a 610°C durante 13 horas, y se enfrió en el horno.With the cutter part cut, the ingot The resulting was heated at 1230 ° C for 5-10 hours. The heated ingot was compressed until its weight was reduced to half and then it lengthened (with its central line turned 90 °) until which measured 90 x 90 x 450 mm. The forging continued cooling with air. The resulting sample was heated using a simulation oven Small for austenitizing treatment. This step consisted of heat the sample to 870 ° C at a heating rate of  40 ° C / h, kept at this temperature for 1 hour, cooled to an average cooling rate of 20 ° C / min (in the band of 870 ° C to 500 ° C), kept for annealing at 610 ° C for 13 hours, and cooled in the oven.

A propósito, la cantidad de nitrógeno disuelto en la muestra denota la suma de nitrógeno disuelto en solución sólida y compuestos formadores de nitrógeno. El nitrógeno total se determinó mediante el método de fusión con gas inerte. Los compuestos formadores de nitrógeno se determinaron mediante absorciometría de indofenol que se realizó después de haber separado los precipitados del acero mediante extracción electrolítica. La cantidad de nitrógeno disuelto en solución sólida se calculó restando la cantidad de compuestos formadores de nitrógeno de la cantidad de nitrógeno total.By the way, the amount of nitrogen dissolved in the sample denotes the sum of nitrogen dissolved in solid solution and nitrogen forming compounds. Total nitrogen is determined by the inert gas fusion method. The nitrogen forming compounds were determined by Indophenol absorptiometry that was performed after having separated the precipitates from the steel by extraction electrolytic The amount of nitrogen dissolved in solid solution It was calculated by subtracting the amount of compounds that form nitrogen of the amount of total nitrogen.

La microestructura de la muestra que se había tratado con calor con tratamiento austenitizante y recocido, se examinó de la forma siguiente. La sección transversal de la muestra se sometió a ataque con nital y después se observó con microscopio óptico (x100). Se fotografió más de un campo y se inspeccionó la zona perteneciente a ferrita y perlita en las fotografías resultantes. Se halló que todas las muestras de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos tienen la microestructura compuesta principalmente de bainita y martensita, siendo sustancialmente nula la zona perteneciente a ferrita y perlita.The microstructure of the sample that had been heat treated with austenitizing and annealing treatment, it examined as follows. The cross section of the sample underwent an attack with nital and then was observed under a microscope optical (x100). More than one field was photographed and the area belonging to ferrite and perlite in the photographs resulting. It was found that all samples of the Examples and Comparative Examples have the composite microstructure mainly of bainite and martensite, being substantially nil  the area belonging to ferrite and perlite.

Las propiedades mecánicas y la templabilidad de cada muestra de acero obtenida como se ha mencionado anteriormente, se examinaron de la forma siguiente. Los resultados se muestran en las Tablas 3 y 4 y las figuras 1 y 2.The mechanical properties and hardenability of Each steel sample obtained as mentioned above,  They were examined as follows. The results are shown in Tables 3 and 4 and figures 1 and 2.

[Propiedades mecánicas a temperatura ambiente][Mechanical properties at room temperature]

La resistencia a la tracción se midió según ISO 7892 (usando una pieza de prueba en una forma definida por L_{0} = 5,65\surdS_{0}). La resistencia al impacto Charpy se midió según ISO 148 (usando una pieza de prueba con una ranura de 2 mm).Tensile strength was measured according to ISO 7892 (using a test piece in a form defined by L_ {0} = 5.65 \ surdS_ {0}). Charpy impact resistance was measured according to ISO 148 (using a test piece with a slot of 2 mm).

[Templabilidad] [Templability]

La templabilidad se evaluó con el método Jominy según ISO 642. Este método de prueba emplea una pieza de prueba con pestaña y consta de calentamiento a 870°C y enfriamiento con agua. La templabilidad se clasifica en términos del diámetro crítico (DI) de la parte central con 50% de martensita.The hardenability was evaluated with the Jominy method according to ISO 642. This test method uses a test piece with flange and consists of heating at 870 ° C and cooling with Water. The hardenability is classified in terms of the diameter Critical (DI) of the central part with 50% martensite.

66

77

TABLA 3TABLE 3

       \nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\small\begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|c|}\hline
  \+ Límite de  \+ Resist. a  \+ Elonga-  \+ Formación  \+ Energía 
\+ Valor DI \\   \+ elastici-  \+ tracción  \+ ción (%)  \+ de
cuello  \+ de impac-  \+ (mm) \\   \+ dad 0,2%  \+ (MPa)  \+  \+ (%)
 \+ to (J) \+ \\   \+ (MPa) \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Ej. Comparativo
1  \+ 803,6  \+ 947,7  \+ 18,6  \+ 65,7  \+ 72,9  \+ 27 \\\hline 
Ejemplo 1  \+ 764,4  \+ 915,3  \+ 18,7  \+ 67,2  \+ 64,2  \+ 30
\\\hline  Ejemplo 2  \+ 806,5  \+ 963,3  \+ 18,4  \+ 67,4  \+ 58,3 
\+ 32 \\\hline  Ejemplo 3  \+ 769,3  \+ 917,3  \+ 20,0  \+ 70,2  \+
60,2  \+ 34 \\\hline  Ejemplo 4  \+ 762,4  \+ 919,2  \+ 17,7  \+
67,6  \+ 48,7  \+ 38 \\\hline  Ejemplo 5  \+ 760,5  \+ 909,4  \+
20,0  \+ 71,2  \+ 55,1  \+ 41 \\\hline  Ejemplo 6  \+ 772,2  \+
934,9  \+ 19,4  \+ 69,5  \+ 48,1  \+ 44 \\\hline  Ej. Comparativo 2 
\+ 720,3  \+ 885,9  \+ 20,1  \+ 70,6  \+ 106,4  \+ 27 \\\hline  Ej.
Comparativo 3  \+  720,3  \+ 885,9  \+ 20,1  \+ 70,6  \+ 75,6  \+ 25
\\\hline  Ej. Comparativo 4  \+ 699,7  \+ 872,2  \+ 17,8  \+ 69,4 
\+ 42,7  \+ 23 \\\hline  Ej. Comparativo 5  \+ 705,6  \+ 887,9  \+
18,7  \+ 66,7  \+ 42,2  \+ 22 \\\hline  Ej. Comparativo 6  \+ 723,2 
\+ 898,7  \+ 19,9  \+ 68,2  \+ 67,7  \+ 27 \\\hline  Ej. Comparativo
7  \+ 711,5  \+ 896,7  \+ 19,3  \+ 69,8  \+ 54,4  \+ 27 \\\hline 
Ej. Comparativo 8  \+  685,0  \+ 874,0  \+ 20,3  \+ 68,7  \+ 79,0 
\+ 29 \\\hline  Ej. Comparativo 9  \+ 705,0  \+ 898,0  \+ 19,5  \+
66,2  \+ 73,0  \+ 30 \\\hline  Ej. Comparativo 10  \+ 677,0  \+
873,0  \+ 20,3  \+ 67,5  \+ 81,3  \+ 31 \\\hline  Ej. Comparativo 11
 \+ 702,6  \+ 888,9  \+ 19,3  \+ 63,9  \+ 39,2  \+ 24 \\\hline 
Ejemplo 7  \+ 775,0  \+ 935,0  \+ 19,6   \+ 66,2  \+ 53,9  \+ 32
\\\hline  Ejemplo 8  \+ 825,0  \+ 989,0  \+ 12,7  \+ 64,6  \+ 46,3 
\+ 32 \\\hline  Ejemplo 9  \+ 819,0  \+ 979,0  \+ 18,6  \+ 65,2  \+
36,5  \+ 33
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip\ nobreak \ vskip.5 \ baselineskip \ centering \ small \ begin {tabular} {| l | c | c | c | c | c | c |} \ hline
  \ + Limit of \ + Resist. a \ + Elonga- \ + Training \ + Energy
\ + DI value \\ \ + elastici- \ + traction \ + tion (%) \ + of
neck \ + of impac- \ + (mm) \\ \ + dad 0.2% \ + (MPa) \ + \ + (%)
 \ + to (J) \ + \\ \ + (MPa) \ + \ + \ + \ + \ + \\\ hline Comparative Ex.
1 \ + 803.6 \ + 947.7 \ + 18.6 \ + 65.7 \ + 72.9 \ + 27 \\\ hline
Example 1 \ + 764.4 \ + 915.3 \ + 18.7 \ + 67.2 \ + 64.2 \ + 30
\\\ hline Example 2 \ + 806.5 \ + 963.3 \ + 18.4 \ + 67.4 \ + 58.3
\ + 32 \\\ hline Example 3 \ + 769.3 \ + 917.3 \ + 20.0 \ + 70.2 \ +
60.2 \ + 34 \\\ hline Example 4 \ + 762.4 \ + 919.2 \ + 17.7 \ +
67.6 \ + 48.7 \ + 38 \\\ hline Example 5 \ + 760.5 \ + 909.4 \ +
20.0 \ + 71.2 \ + 55.1 \ + 41 \\\ hline Example 6 \ + 772.2 \ +
934.9 \ + 19.4 \ + 69.5 \ + 48.1 \ + 44 \\\ hline Comparative Example 2
\ + 720.3 \ + 885.9 \ + 20.1 \ + 70.6 \ + 106.4 \ + 27 \\\ hline Ex.
Comparative 3 \ + 720.3 \ + 885.9 \ + 20.1 \ + 70.6 \ + 75.6 \ + 25
\\\ hline Ex. Comparative 4 \ + 699.7 \ + 872.2 \ + 17.8 \ + 69.4
\ + 42.7 \ + 23 \\\ hline Ex. Comparative 5 \ + 705.6 \ + 887.9 \ +
18.7 \ + 66.7 \ + 42.2 \ + 22 \\\ hline Ex. Comparative 6 \ + 723.2
\ + 898.7 \ + 19.9 \ + 68.2 \ + 67.7 \ + 27 \\\ hline Comparative Ex.
7 \ + 711.5 \ + 896.7 \ + 19.3 \ + 69.8 \ + 54.4 \ + 27 \\\ hline
Ex. Comparative 8 \ + 685.0 \ + 874.0 \ + 20.3 \ + 68.7 \ + 79.0
\ + 29 \\\ hline Ex. Comparative 9 \ + 705.0 \ + 898.0 \ + 19.5 \ +
66.2 \ + 73.0 \ + 30 \\\ hline Ex. Comparative 10 \ + 677.0 \ +
873.0 \ + 20.3 \ + 67.5 \ + 81.3 \ + 31 \\\ hline Comparative Ex. 11
 \ + 702.6 \ + 888.9 \ + 19.3 \ + 63.9 \ + 39.2 \ + 24 \\\ hline
Example 7 \ + 775.0 \ + 935.0 \ + 19.6 \ + 66.2 \ + 53.9 \ + 32
\\\ hline Example 8 \ + 825.0 \ + 989.0 \ + 12.7 \ + 64.6 \ + 46.3
\ + 32 \\\ hline Example 9 \ + 819.0 \ + 979.0 \ + 18.6 \ + 65.2 \ +
36.5 \ + 33
\\\ hline \ end {tabular} \ par \ vskip.5 \ baselineskip
    
TABLA 4TABLE 4

       \nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\small\begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|c|}\hline
  \+ Límite de  \+ Resist. a  \+ Elonga-  \+ Formación  \+ Energía 
\+ Valor DI \\   \+ elastici-  \+ tracción  \+ ción (%)  \+ de
cuello  \+ de impac-  \+ (mm) \\   \+ dad 0,2%  \+ (MPa)  \+  \+ (%)
 \+ to (J) \+ \\   \+ (MPa) \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Ej. Comparativo
12  \+ 774  \+ 935  \+ 18,9  \+ 68,4  \+ 72,0  \+ -  - \\\hline
 Ej. Comparativo 13  \+ 770  \+ 930  \+ 19,1  \+ 68,6  \+ 74,0  \+
-  - \\\hline  Ej. Comparativo 14  \+ 800  \+ 942  \+ 19,0  \+
66,0  \+ 71,0  \+ 28 \\\hline  Ej. Comparativo 15  \+ 788  \+ 930 
\+ 18,8  \+ 65,8  \+ 77,0  \+ 29 \\\hline  Ej. Comparativo 16  \+
740  \+ 901  \+ 18,6  \+ 67,7  \+ 55,3  \+ 31 \\\hline  Ej.
Comparativo 17  \+ 728  \+ 878  \+ 2,0  \+ 68,9  \+ 56,3  \+
-  - \\\hline  Ejemplo 10  \+ 791  \+ 946,5  \+ 18,7  \+ 67,9 
\+ 60,5  \+ -  - \\\hline  Ejemplo 11  \+ 801  \+ 952  \+ 18,6 
\+ 66,2  \+ 49,6  \+ -  - \\\hline  Ej. Comparativo 18  \+ 779 
\+ 928  \+ 18,1  \+ 65,0  \+ 47,3  \+ 25 \\\hline  Ej. Comparativo
19  \+ 722  \+ 900  \+ 19,7  \+ 68,5  \+ 94,0  \+ -  - \\\hline
 Ej. Comparativo 20  \+ 724  \+ 904  \+ 19,5  \+ 67,2  \+ 75,0  \+
-  - \\\hline  Ejemplo 12  \+ 775  \+ 935  \+ 19,6  \+ 66,2  \+
54,0  \+ 32 \\\hline  Ejemplo 13  \+ 805  \+ 959  \+ 18,9  \+ 66,8 
\+ 87,5  \+ 33 \\\hline  Ejemplo 14  \+ 803  \+ 966  \+ 17,7  \+
66,0  \+ 64,0  \+ 33 \\\hline  Ejemplo 15  \+ 790  \+ 945  \+ 21,4 
\+ 68,2  \+ 103,5  \+ 32 \\\hline  Ej. Comparativo 21  \+ 718  \+
902  \+ 20,5  \+ 67,6  \+ 115,8  \+ 30 \\\hline  Ejemplo 16  \+ 775 
\+ 924  \+ 19,1  \+ 65,2  \+ 83,0  \+ 33 \\\hline  Ejemplo 17  \+ 84
 \+ 992  \+ 16,3  \+ 62,7  \+ 37,7  \+ 32 \\\hline  Ej. Comparativo
22  \+ 809  \+ 951  \+ 18,1  \+ 62,8  \+ 82,7  \+ 29 \\\hline 
Ejemplo 18  \+ 783  \+ 930  \+ 17,2  \+ 62,1  \+ 45,0  \+ 32
\\\hline  Ejemplo 19  \+ 806  \+ 954  \+ 17,6  \+ 64,1  \+ 42,0  \+
32
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip\ nobreak \ vskip.5 \ baselineskip \ centering \ small \ begin {tabular} {| l | c | c | c | c | c | c |} \ hline
  \ + Limit of \ + Resist. a \ + Elonga- \ + Training \ + Energy
\ + DI value \\ \ + elastici- \ + traction \ + tion (%) \ + of
neck \ + of impac- \ + (mm) \\ \ + dad 0.2% \ + (MPa) \ + \ + (%)
 \ + to (J) \ + \\ \ + (MPa) \ + \ + \ + \ + \ + \\\ hline Comparative Ex.
12 \ + 774 \ + 935 \ + 18.9 \ + 68.4 \ + 72.0 \ + - - \\\ hline
 Comparative Ex. 13 \ + 770 \ + 930 \ + 19.1 \ + 68.6 \ + 74.0 \ +
- - \\\ hline Comparative Ex. 14 \ + 800 \ + 942 \ + 19.0 \ +
66.0 \ + 71.0 \ + 28 \\\ hline Ex. Comparative 15 \ + 788 \ + 930
\ + 18.8 \ + 65.8 \ + 77.0 \ + 29 \\\ hline Ex. Comparative 16 \ +
740 \ + 901 \ + 18.6 \ + 67.7 \ + 55.3 \ + 31 \\\ hline Ex.
Comparative 17 \ + 728 \ + 878 \ + 2.0 \ + 68.9 \ + 56.3 \ +
- - \\\ hline Example 10 \ + 791 \ + 946.5 \ + 18.7 \ + 67.9
\ + 60.5 \ + - - \\\ hline Example 11 \ + 801 \ + 952 \ + 18.6
\ + 66.2 \ + 49.6 \ + - - \\\ hline Comparative Ex. 18 \ + 779
\ + 928 \ + 18.1 \ + 65.0 \ + 47.3 \ + 25 \\\ hline Comparative Ex.
19 \ + 722 \ + 900 \ + 19.7 \ + 68.5 \ + 94.0 \ + - - \\\ hline
 Ex. Comparative 20 \ + 724 \ + 904 \ + 19.5 \ + 67.2 \ + 75.0 \ +
- - \\\ hline Example 12 \ + 775 \ + 935 \ + 19.6 \ + 66.2 \ +
54.0 \ + 32 \\\ hline Example 13 \ + 805 \ + 959 \ + 18.9 \ + 66.8
\ + 87.5 \ + 33 \\\ hline Example 14 \ + 803 \ + 966 \ + 17.7 \ +
66.0 \ + 64.0 \ + 33 \\\ hline Example 15 \ + 790 \ + 945 \ + 21.4
\ + 68.2 \ + 103.5 \ + 32 \\\ hline Comparative Ex. 21 \ + 718 \ +
902 \ + 20.5 \ + 67.6 \ + 115.8 \ + 30 \\\ hline Example 16 \ + 775
\ + 924 \ + 19.1 \ + 65.2 \ + 83.0 \ + 33 \\\ hline Example 17 \ + 84
 \ + 992 \ + 16.3 \ + 62.7 \ + 37.7 \ + 32 \\\ hline Comparative Ex.
22 \ + 809 \ + 951 \ + 18.1 \ + 62.8 \ + 82.7 \ + 29 \\\ hline
Example 18 \ + 783 \ + 930 \ + 17.2 \ + 62.1 \ + 45.0 \ + 32
\\\ hline Example 19 \ + 806 \ + 954 \ + 17.6 \ + 64.1 \ + 42.0 \ +
32
\\\ hline \ end {tabular} \ par \ vskip.5 \ baselineskip
    

Observaciones: - -: no medido.Observations: - -: do not measured.

Las figuras 1 y 2 son gráficos que muestran, respectivamente, la relación entre el contenido de Ni y la resistencia a la tracción y la relación entre el contenido de nitrógeno y la resistencia a la tracción. Estos gráficos se elaboraron a partir de los datos de las Tablas 1 y 2. Se hace notar por la figura 1 que el efecto máximo de mejorar la resistencia mediante la incorporación de nitrógeno y alguno de V, Nb y Ta se produce cuando el acero contiene 0,7% de Ni o menos. También se hace notar por la figura 2 que el nitrógeno produce su efecto cuando su contenido es 30 ppm o más, preferiblemente 40 ppm o más, y muy deseablemente 50 ppm o más. También se hace notar que el efecto del nitrógeno casi se nivela cuando su cantidad excede de 60-70 ppm. Esto sugiere que el nitrógeno excesivo (en particular superior a 100 ppm) no produce efecto en la mejora de la resistencia, pero aumenta los nitruros que tienen un efecto adverso en la tenacidad. Por lo tanto, el contenido de nitrógeno deberá ser inferior a 100 ppm, preferiblemente inferior a 80 ppm.Figures 1 and 2 are graphs that show, respectively, the relationship between the Ni content and the tensile strength and the relationship between the content of nitrogen and tensile strength. These graphics are elaborated from the data in Tables 1 and 2. It is noted by figure 1 that the maximum effect of improving resistance by incorporating nitrogen and some of V, Nb and Ta se Produces when steel contains 0.7% Ni or less. I also know notes by figure 2 that nitrogen produces its effect when its content is 30 ppm or more, preferably 40 ppm or more, and very desirably 50 ppm or more. It is also noted that the Nitrogen effect almost levels off when its quantity exceeds 60-70 ppm. This suggests that excessive nitrogen (in particular greater than 100 ppm) has no effect on improvement of resistance, but increases nitrides that have an effect adverse in tenacity. Therefore, the nitrogen content should be less than 100 ppm, preferably less than 80 ppm.

La figura 3 es un gráfico que compara los valores DI de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos. Es evidente por la figura 3 que los aceros para forja de los Ejemplos tienen valores DI más altos y por lo tanto mejor templabilidad que los de los Ejemplos Comparativos.Figure 3 is a graph that compares the values DI of the Examples and Comparative Examples. It is evident from the Figure 3 that the forging steels of the Examples have values DI higher and therefore better hardenability than those of Comparative Examples

La figura 4 es un gráfico que muestra cómo la resistencia a la tracción queda afectada por el contenido de V y la cantidad de nitrógeno disuelto en solución sólida. Se hace notar que las muestras que contienen V y nitrógeno como se define en la expresión (1) anterior tienen alta resistencia. Es evidente por la figura 4 que si la cantidad total de V, Nb y Ta es superior a 0,068%, el acero para forja tiene suficiente resistencia aunque la cantidad de nitrógeno disuelto en solución sólida sea sustancialmente nula.Figure 4 is a graph that shows how the tensile strength is affected by the content of V and the amount of nitrogen dissolved in solid solution. It is noted that samples containing V and nitrogen as defined in the Expression (1) above have high resistance. It is evident from the Figure 4 that if the total amount of V, Nb and Ta is greater than 0.068%, forging steel has sufficient strength although the amount of nitrogen dissolved in solid solution substantially null.

Aplicabilidad industrialIndustrial applicability

Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención se refiere a un nuevo acero de Ni-Cr-Mo para forja que es barato y, no obstante, exhibe altas prestaciones. El acero para forja se caracteriza por su bajo contenido de níquel controlado (para reducción de costos) y su alta resistencia debido a una cantidad de traza de V, Nb y Ta añadida. El acero para forja también tiene excelente templabilidad que lo hace adecuado para uso como pieza para forjas de gran tamaño, especialmente cigüeñales de gran tamaño para barcos.As mentioned above, this invention refers to a new steel of Ni-Cr-Mo for forging that is cheap and, nevertheless, it exhibits high performance. The forging steel is characterized by its low content of controlled nickel (for cost reduction) and its high resistance due to an amount of trace of V, Nb and Ta added. Forging steel also has excellent hardenability that makes it suitable for use as a piece for large forges, especially large crankshafts for boats

Claims (9)

1. Un acero de gran resistencia para forja que incluye:1. A high strength steel forging that It includes:
         \dotable{\tabskip6pt#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 C: \+ 0,3  -  0,5% en masa,\cr  Si: \+
0,1  -  0,4% en masa,\cr  Mn: \+
0,7  -  1,5% en masa,\cr  Cr: \+
1,2  -  3,5% en masa,\cr  Mo: \+
0,1  -  0,6% en masa,\cr  Ni: \+ no más de 0,7% en
masa,\cr}\ dotable {\ tabskip6pt # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 C: \ + 0.3 - 0.5% by mass, \ cr Si: \ +
0.1 - 0.4% by mass, \ cr Mn: \ +
0.7 - 1.5% by mass, \ cr Cr: \ +
1.2 - 3.5% by mass, \ cr Mo: \ +
0.1 - 0.6% by mass, \ cr Ni: \ + no more than 0.7% in
mass, cr
      
al menos un elemento seleccionado del grupo que consta de V, Nb y Ta: 0,03-0,35% en masa en total, yat least one item selected from the group that It consists of V, Nb and Ta: 0.03-0.35% by mass in total, Y N: 30-250 ppm,N: 30-250 ppm, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, formando dicho acero para forja una microestructura compuesta principalmente de bainita y martensita y conteniendo N en solución sólida y V, Nb y Ta de tal manera que se cumpla la expresión (1) siguiente:the rest being unavoidable Faith and impurities, said steel forming to forge a composite microstructure mainly of bainite and martensite and containing N in solution solid and V, Nb and Ta in such a way that the expression (1) is fulfilled next: [Total (% en masa) de V, Nb y Ta] + 0,001 x [N (ppm) en solución sólida] \geq 0,068 ... (1).[Total (% by mass) of V, Nb and Ta] + 0.001 x [N (ppm) in solid solution] ≥ 0.068 ... (1).
2. El acero de gran resistencia para forja definido en la reivindicación 1, donde la cantidad de cada componente se especifica como sigue:2. High strength steel forging defined in claim 1, wherein the amount of each component is specified as follows:
         \dotable{\tabskip6pt#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 C: \+ 0,36  -  0,45% en masa,\cr  Si: \+
0,15  -  0,4% en masa,\cr  Mn: \+
0,8  -  1,2% en masa,\cr  Cr: \+
1,5  -  3,0% en masa,\cr  Mo: \+
0,15  -  0,35% en masa, y\cr  V: \+
0,35  -  0,17% en
masa.\cr}\ dotable {\ tabskip6pt # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 C: \ + 0.36 - 0.45% by mass, \ cr Si: \ +
0.15 - 0.4% by mass, \ cr Mn: \ +
0.8 - 1.2% by mass, \ cr Cr: \ +
1.5 - 3.0% by mass, \ cr Mo: \ +
0.15 - 0.35% by mass, and \ cr V: \ +
0.35 - 0.17% in
mass. \ cr}
      
3. El acero de gran resistencia para forja definido en la reivindicación 1, que incluye además:3. High strength steel forging defined in claim 1, further including: Al: 0,001-0,10% en masa.At: 0.001-0.10% in mass. 4. El acero de gran resistencia para forja definido en la reivindicación 1, que no contiene más de 0,006% en masa de azufre.4. High strength steel forging defined in claim 1, which does not contain more than 0.006% in sulfur mass 5. El acero de gran resistencia para forja definido en la reivindicación 1, que tiene un valor DI no inferior a 30 mm, donde el valor DI es un diámetro crítico de un producto de acero cuya parte central adquiere una dureza de 50% de martensita al enfriamiento rápido con agua.5. High strength steel forging defined in claim 1, which has a DI value not lower at 30 mm, where the DI value is a critical diameter of a product of steel whose central part acquires a hardness of 50% martensite to rapid cooling with water. 6. El acero de gran resistencia para forja definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que se usa para la producción de cigüeñales de gran tamaño.6. High strength steel forging defined in any one of claims 1 to 5, which is used for the production of large crankshafts. 7. El acero de gran resistencia para forja definido en la reivindicación 6, que se usa para la producción de cigüeñales de gran tamaño para barcos.7. High strength steel forging defined in claim 6, which is used for the production of large crankshafts for boats. 8. Un cigüeñal producido por forja a partir de acero de gran resistencia para forja definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.8. A crankshaft produced by forging from high strength steel for forging defined in any of the claims 1 to 5. 9. El cigüeñal definido en la reivindicación 8, que es un cigüeñal de gran tamaño para barcos.9. The crankshaft defined in claim 8, which is a large crankshaft for boats.
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