ES2221126T3

ES2221126T3 - Articulo preparado de polvo de acero de corte rapido de dureza elevada.

Info

Publication number: ES2221126T3
Application number: ES98308340T
Authority: ES
Inventors: Andrzej L. Wojcieszynski; William Stasko
Original assignee: Crucible Materials Corp
Current assignee: Crucible Materials Corp
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2018-10-13
Also published as: SK284077B6; JPH11189852A; TW430578B; CN1215091A; JP3759323B2; SG72875A1; HU9802355D0; TR199802063A3; US6057045A; EP0909829A2; PL329185A1; CZ322498A3; HU220123B; CN1087358C; CZ297201B6; MY115612A; ATE267272T1; HUP9802355A2; HUP9802355A3; DE69823951D1

Abstract

SE DESCRIBE UN ARTICULO DE ACERO ULTRARRAPIDO PRODUCIDO POR METALURGIA EN POLVO, QUE POSEE UNA COMBINACION DE ELEVADA DUREZA Y RESISTENCIA AL DESGASTE, PARTICULARMENTE A TEMPERATURAS ELEVADAS. ESTA COMBINACION DE PROPIEDADES SE OBTIENE CON LA UNION DE W, MO, V, Y CO. EL ARTICULO ES PARTICULARMENTE ADECUADO PARA LA FABRICACION DE HERRAMIENTAS DE CORTE DE ENGRANAJES, TALES COMO FRESAS MATRICES Y REVESTIMIENTOS SUPERFICIALES.

Description

Artículo preparado de polvo de acero de corte rápido de dureza elevada.

La invención se refiere a un artículo de acero de alta velocidad producido por metalurgia del polvo caracterizado por dureza alta y resistencia al desgaste, particularmente a temperaturas elevadas, adecuadas para uso en la fabricación de herramientas de corte de engranaje, tales como fresas y otras aplicaciones de herramienta que requieren una resistencia al desgaste muy alta.

En aplicaciones de herramienta que requieren una resistencia al desgaste y dureza altas donde la herramienta durante el uso se somete a temperaturas elevadas que exceden alrededor de 538ºC (1000ºF) y por encima de por ejemplo 699ºC (1200ºF), es típico emplear material carburo para la fabricación de estas herramientas. El material carburo, sin embargo, tiene el inconveniente significativo de que es difícil de mecanizar a las configuraciones de herramienta deseadas particularmente superficies de corte complejas, y se caracteriza por una rigidez relativamente pobre, que hace a la herramienta hecha del mismo susceptible a la fisuración y fraccionamiento durante el uso. En estas aplicaciones, es deseable emplear aceros de alta velocidad, en lugar de materiales carburo, debido a que los aceros de alta velocidad son más fáciles de mecanizar a la configuración de herramienta deseada y muestran una rigidez mucho más alta que los materiales de carburo. Los aceros de alta velocidad no se han utilizado en estas aplicaciones, sin embargo, no muestran la dureza necesaria, y por lo tanto resistencia al desgaste, en las temperaturas elevadas en las que se emplean herramientas de carburo convencionales.

Una composición de acero de herramienta de alta velocidad que proporciona alta dureza y alta rigidez se conoce a partir de US-A-4880 461.

La invención se refiere generalmente a un artículo de acero de alta velocidad producido por metalurgia del polvo de partículas de polvo prealeadas de acero de alta velocidad compacto que tienen una combinación mejorada de resistencia al desgaste y rigidez, que consta esencialmente de, en porcentaje en peso, 2,4 a 3,9 de carbono, por encima de 0,8 de manganeso, por encima de 0,8 de silicio, 3,75 a 4,75 de cromo, 9,0 a 11,5 de tungsteno, 4,75 a 10,75 de molibdeno, 4,0 a 10,0 de vanadio, y 8,5 a 16,0 de cobalto, sin niobio o con 2,0 a 4,0 de niobio presente, y hierro en equilibrio e impurezas incidentales.

Las siguientes son composiciones de acero de alta velocidad preferidas y más preferidas, en porcentaje en peso, de acuerdo con la invención.

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El artículo de acuerdo con la invención puede tener una dureza mínima de 70 R_{c} en la condición enfriada y atemperada y preferentemente una dureza mínima de 61 RC después de atemperar a 649ºC (1200ºF). Preferentemente, la dureza mínima en la condición enfriada y atemperada puede ser 72 R_{c}. Preferentemente, la dureza después de la atemperación a 649ºC (1200ºF) puede ser 63 R_{c}.

El artículo de acuerdo con la invención puede estar en la forma de una herramienta de corte, tal como una fresa, o un revestimiento de superficie en un substrato.

Es por consiguiente y ventajoso de la presente invención proporcionar un artículo de acero de alta velocidad producido por metalurgia del polvo útil para la producción de herramientas de corte de engranaje, tales como fresas y otras aplicaciones de herramienta que requieren una resistencia al desgaste alta. El material será capaz de alcanzar y mantener alta dureza en las temperaturas elevadas anticipadas en las aplicaciones de herramienta de corte de carburo y todavía el beneficio de aceros de alta velocidad desde el punto de vista de la rigidez y de la mecanización.

Ahora sigue una descripción de las formas de realización preferidas de la invención, por medio de ejemplo no limitativo, que se hace con referencia a los dibujos que se acompañan en los que:

La figura 1 es un gráfico que muestra la respuesta de atemperación de aleaciones de acuerdo con la invención comparado con aleaciones producidas por metalurgia del polvo convencional; y

La figura 2 es una gráfico que muestra la dureza caliente de aleaciones de acuerdo con la invención comparado con aleaciones producidas por metalurgia del polvo convencional.

Por medio de demostración de la invención los artículos producidos por metalurgia del polvo para ensayo fueron producidos con las composiciones de aleación, en porcentaje en peso, indicado en la Tabla 1.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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Los artículos para ensayo, cuyas composiciones se indican en la Tabla 1, se produjeron por prácticas de metalurgia del polvo convencionales que incluyen la producción de polvo prealeado por atomización de gas nitrógeno seguido por consolidación hasta densidad completa por compactación isostática caliente.

Las muestras de la Tabla 1 fueron austenitizadas, enfriadas en aceite, y atemperadas cuatro veces, cada vez durante dos horas, a las temperaturas mostradas en la Tabla 2. Fueron entonces sometidas a ensayo para medir la dureza después de atemperar en estas temperaturas. Se determinó la resistencia al desgaste, como se refiere en la Tabla 3, mediante ensayo de abrasión con pasador y ensayo de cilindro transversal. La resistencia a la rotura por flexión y la rigidez al impacto en probeta entallada-C Charpy se determinaron en especímenes longitudinales y transversales después del tratamiento térmico que utiliza las temperaturas de endurecimiento y atemperación dadas en la Tabla 3.

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Para convertir de ºF a ºC se utiliza: ºC= \frac{5(^{o}F-32)}{9}

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Las aleaciones A1a hasta A1d, A2a hasta A2e, y A3a hasta A3c son composiciones de aleación de acuerdo con la invención. Como puede verse a partir de los datos de respuesta de atemperación indicados en la Tabla 2 y gráficamente presentados en la figura 1, las aleaciones de las series A1, A2, y A3 de acuerdo con la invención mostraron una dureza superior a temperaturas de atemperación por encima de 649ºC (1200ºF) con respecto a la aleaciones comerciales existentes. De igual modo, como se muestra en la Tabla 3, las muestras A1c, A2a, A2d, y A3a de acuerdo con la invención mostró también resistencia al desgaste excelente como se determina por los resultados de ensayo de abrasión con pasador y cilindro transversal. De estas aleaciones de la invención, las aleaciones A1 mostraron combinación óptima de la respuesta de atemperación y resistencia al desgaste. Las aleaciones A2 mostraron dureza ligeramente inferior después de atemperar a 649ºC (1200ºF), pero resistencia a fractura por flexión y rigidez un poco mejorada que las aleaciones A1. Todas las aleaciones de la invención, sin embargo, como se muestra en la Tabla 3 y la figura 1, mostraron combinaciones mejoradas de respuesta de atemperación, rigidez y resistencia al desgaste sobre las aleaciones comerciales existentes.

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La Tabla 4 y la figura 2 indica que los valores de dureza caliente para aleaciones A1c, A2d, A2c, y A3a, de acuerdo con la invención, comparado con la aleación comercial existente (REX 76). Como puede verse a partir de estos datos, todas las aleaciones de acuerdo con la invención mostró dureza caliente mejorada a temperaturas elevadas por encima de 1300ºF, comparado con la aleación comercial existente.

Todas las composiciones indicadas en la memoria descriptiva son en porcentaje en peso, a menos que se indique otra cosa.

Claims

1. Un artículo de acero de alta velocidad producido por metalurgia del polvo de partículas de polvo prealeadas de acero de alta velocidad compacto que tiene una combinación mejorada de resistencia al desgaste y rigidez, que consta de, en porcentaje en peso, 2,4 a 3,9 de carbono, hasta 0,8 de manganeso, hasta 0,8 silicio, 3,75 a 4,75 de cromo, 9,0 a 11,5 de tungsteno, 4,75 a 10,75 de molibdeno, 4,0 a 10,0 de vanadio, y 8,5 a 16,0 de cobalto, sin niobio o con 2,0 a 4,0 de niobio presente, y hierro en equilibrio e impurezas incidentales.

2. El artículo de la reivindicación 1 que tiene 2,6 a 3,5 de carbono, 3,75 a 4,75 de cromo, 9,0 a 11,5 de tungsteno, 9,5 a 10,75 molibdeno, 4,0 a 6,0 de vanadio, 2 a 4 de niobio y 14,0 a 16,0 de cobalto.

3. El artículo de la reivindicación 2 que tiene de 3,0 a 3,3 de carbono, 0,5 máximo de manganeso, 0,5 máximo de silicio, 4,2 a 4,6 de cromo, 10,5 a 11,0 de tungsteno, 10,0 a 10,5 de molibdeno, 5,0 a 5,5 de vanadio, 2,8 a 3,2 de niobio, y 14,5 a 15,0 de cobalto.

4. El artículo de la reivindicación 1 que tiene de 2,4 a 3,2 de carbono, 3,75 a 4,5 de cromo, 9,75 a 10,75 de tungsteno, 6,75 a 8,25 de molibdeno, 5,0 a 7,0 de vanadio, y 13,0 a 15,0 de cobalto.

5. El artículo de la reivindicación 4, que tiene 2,9 a 3,10 de carbono, 0,5 máximo de manganeso, 0,5 máximo de silicio, 3,9 a 4,2 de cromo, 10,0 a 10,5 de tungsteno, 7,25 a 7,75 de molibdeno, 6,0 a 6,5 de vanadio, y 14,0 a 14,5 de cobalto.

6. El artículo de la reivindicación 1, que tiene 2,9 a 3,9 de carbono, 3,75 a 4,5 de cromo, 9,5 a 11,0 de tungsteno, 4,75 a 6,0 de molibdeno, 8,5 a 10,0 de vanadio, y 8,5 a 10,0 de cobalto.

7. El artículo de la reivindicación 6, que tiene 3,2 a 3,6 de carbono, 0,5 máximo de manganeso, 0,5 máximo de silicio, 3,9 a 4,2 de cromo, 10,0 a 10,5 de tungsteno, 5 a 5,5 molibdeno, 9,0 a 9,5 de vanadio y 9,0 a 9,5 cobalto.

8. El artículo de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 ó 7, que tiene una dureza mínima de 70 R_{c} en la condición enfriada y atemperada.

9. El artículo de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 ó 7, que tiene una dureza mínima de 61 Rc en la condición enfriada y atemperada cuando se atempera a 649ºC (1200ºF).

10. El artículo de la reivindicación 8, donde dicha dureza mínima es 72 R_{c}.

11. El artículo de la reivindicación 11, donde dicha dureza mínima cuando se atempera a 649ºC (1200ºF), es 63 R_{c}.

12. El artículo de la reivindicación 8, que es una herramienta de corte de engranaje.

13. El artículo de la reivindicación 9, que es una herramienta de corte de engranaje.

14. El artículo de la reivindicación 8, que es un revestimiento de superficie sobre un substrato.

15. El artículo de la reivindicación 9, que es un revestimiento de superficie sobre un substrato.