ES2242012T3 - Articulo de acero. - Google Patents

Abstract

Artículo de acero, que comprende una aleación que contiene en % en peso: 1, 2 a 2, 0 de C; 0, 1 a 1, 5 de Si; 0, 1 a 2, 0 de Mn; 0, 2 de N como máximo; 0, 25 de S como máximo; 4 a 8 de Cr; 0, 5 a 3, 5 de (Mo+W/2); 5 a 8 de V, restos sólo de hierro e impurezas inevitables, caracterizado porque el V se puede sustituir parcialmente por una cantidad doble de Nb hasta el 0, 5 de Nb como máximo y porque el acero tiene una microestructura obtenida mediante una fabricación del acero que comprende la formación por pulverización de un lingote, cuya microestructura comprende del 8 al 15% en volumen de carburos, fundamentalmente, sólo del tipo MC en los que M comprende vanadio, al menos el 80% en volumen de esos carburos tienen una forma sustancialmente redonda y un tamaño, en la extensión más larga de los carburos, que equivale a entre 1 y 20 microm.

Description

Artículo de acero.

Ambito técnico

La invención se refiere a un artículo de acero que tiene excelente resistencia al desgaste, buena templabilidad y resistencia al revenido, así como dureza adecuada y buena tenacidad no sólo en la dirección longitudinal del material de acero, es decir, en su dirección de trabajo, sino también en la dirección transversal, y que también es favorable desde el punto de vista del coste, características que hacen que el acero sea adecuado para usarlo en diferentes campos de aplicación, que incluyen los siguientes:

\bullet

elementos, por ejemplo, tornillos y cilindros para alimentar y conducir masas de plástico en máquinas para la fabricación de componentes de plástico, por ejemplo, elementos de ensamblajes de moldeo por inyección y de extrusión,

\bullet

herramientas de moldeo y piezas de herramientas para el moldeo por inyección de materiales plásticos,

\bullet

piezas de desgaste, por ejemplo, piezas de bombas para alimentar soportes de desgaste, así como otras piezas de desgaste de máquinas,

\bullet

cuchillas con buena tenacidad para deshacer, por ejemplo, materiales de plástico y de madera, comprendiendo también cuchillas astilladoras,

\bullet

herramientas para trabajos en caliente,

\bullet

herramientas de desbarbado para quitar la rebaba de artículos fundidos o prensados, que pueden estar calientes o fríos y

\bullet

manguitos para rodillos compuestos incluidos en laminadores.

Antecedentes de la invención

En algunos de los campos de aplicación que se han mencionado anteriormente, actualmente se usa un acero convencional del tipo AISI D2, pero también aceros rápidos fabricados mediante pulvimetalurgia o aceros para trabajar en frío que tienen un alto contenido de carburos.

No obstante, hay una necesidad de un acero apropiado que no requiera una fabricación mediante pulvimetalurgia, sino que se pudiera fabricar de un modo que ofrezca algunas características deseables del acero y del artículo que está hecho con el acero, a la vez que la fabricación fuera ventajosa desde un punto de vista económico. Más específicamente, hay necesidad de un acero que ofrezca excelente resistencia al desgaste, buena templabilidad, buena ductilidad y maquinabilidad, dureza adecuada y buena resistencia al revenido, que hacen que el acero sea adecuado para artículos en los campos de aplicación que se han mencionado anteriormente.

El documento JP-5339673 A describe un acero resistente al desgaste para un rodillo mixto que comprende un porcentaje en peso de 1,5 a 3,5 de C, hasta 1,5 de Si, hasta 12,0 de Cr, hasta 8,0 Mo, hasta 7,0 de Nb, el resto Fe e impurezas. La microestructura del acero de fundición centrifugada comprende al menos el 85% de bainita y carburos granulados.

Descripción de la invención

El objetivo de la invención es proporcionar un artículo de acero que satisfaga las necesidades que se han mencionado anteriormente. Esto se puede conseguir en la presente memoria descriptiva porque el artículo está hecho de un material de acero formado por pulverización que tiene una composición química en porcentaje en peso y una microestructura que se indican en la reivindicación de patente 1 adjunta.

En las reivindicaciones subordinadas 2 a 25 se exponen formas de realización preferentes de la invención.

Además, por lo que se refiere a los elementos de aleación incluidos en el acero es de aplicación lo siguiente.

Deberá existir carbono en el acero en una cantidad suficiente, en el estado templado y revenido del acero, como para formar del 8 al 15% en volumen, preferentemente, del 10 al 14,5% en volumen de carburos MC, en los que M sustancialmente es vanadio, y también deberá existir en solución sólida en la matriz martensítica del acero en el estado templado del acero en una cantidad del 0,1 al 0,5% en peso, preferentemente, del 0,15 al 0,35% en peso. De forma adecuada, el contenido del carbono disuelto en la matriz del acero es, aproximadamente, del 0,25%. La cantidad total de carbono en el acero, es decir, el carbono que está disuelto en la matriz del acero más el carbono que está fijado en los carburos, deberá ser al menos del 1,2%, preferentemente, al menos del 1,3% mientras que el contenido máximo de carbono debe equivaler al 2,0%, preferentemente, el 1,9% como máximo. De forma adecuada, el contenido de carbono es del 1,4 al 1,8%, nominalmente del 1,60 al 1,70%.

El artículo según la invención se fabrica mediante una técnica que comprende la formación por pulverización, en la que gotas de metal fundido se pulverizan contra un sustrato giratorio sobre el que las gotas se solidifican rápidamente para formar un lingote que crece sucesivamente. Posteriormente, el lingote se puede trabajar en caliente forjándolo o enrollándolo en la forma deseada. Dichos carburos se forman al solidificarse las gotas, y cuando el lingote está formado de las gotas, los carburos se distribuyen uniformemente en el lingote y, por consiguiente, en el producto acabado. Debido a la velocidad de solidificación controlada, que es más lenta cuando el polvo metálico se produce mediante el atomizado de un chorro de metal fundido y el enfriamiento rápido de las gotas formadas, pero fundamentalmente más rápida que en la fabricación de lingotes convencional, que en la colada continua y/o que en el refundido ESR, los carburos tienen tiempo suficiente para crecer hasta un tamaño que resulta ser muy ventajoso para el artículo de la invención. Por consiguiente, se hace que los carburos MC, que comprenden carburos primarios que son difíciles de disolver, consigan una forma fundamentalmente redonda. Los carburos individuales pueden ser superiores a 20 \mum en la extensión más larga del carburo y muchos carburos pueden ser inferiores a 1 \mum, pero al menos el 80% en volumen de los carburos MC obtienen un tamaño en la extensión más larga del carburo que equivale a entre 1 y 20 \mum, preferentemente, superior a 3 \mum. Un tamaño normal es de 6 a 8 \mum.

Opcionalmente se puede añadir nitrógeno al acero, en relación con la formación por pulverización, en una cantidad máxima del 0,20%. No obstante, según la forma de realización preferente de la invención, el nitrógeno no se añade intencionadamente al acero, pero de todas maneras existe como un elemento inevitable en una cantidad del 0,15% como máximo, normalmente del 0,12% como máximo y a ese nivel no resulta un ingrediente perjudicial. En el contenido en volumen de carburos MC que se ha mencionado anteriormente, por lo tanto, también puede estar incluida una fracción mínima de carbonitruros.

La silicona está presente como un residuo de la fabricación del acero y normalmente existe en una cantidad de al menos el 0,1%, probablemente, al menos el 0,2%. La silicona aumenta la actividad del carbono en el acero y puede, por lo tanto, ayudar a conseguir una dureza adecuada del acero. Si el contenido es superior, pueden surgir problemas de fragilidad. Además, la silicona es un potente formador de ferrita y, por consiguiente, no debe existir en cantidades que excedan del 1,5%. Preferentemente, el acero no contiene más del 1,0% de silicona, de forma adecuada el 0,65% de silicona como máximo. Un contenido nominal de silicona es del 0,35%.

Asimismo, el manganeso está presente como un residuo de la fabricación del acero y fija las cantidades de sulfuro, que puedan existir en pequeñas cantidades en el acero, formando sulfuro de manganeso. Por lo tanto, debería existir manganeso en una cantidad de al menos el 0,1%, preferentemente, en una cantidad de al menos el 0,2%. El manganeso también mejora la templabilidad, lo que es favorable, pero no debe estar presente en cantidades que excedan del 2,0% para poder evitar los problemas de fragilidad. Preferentemente, el acero no contiene más del 1,0% de Mn como máximo. Un contenido nominal de manganeso es del 0,5%.

Deberá existir cromo en una cantidad de al menos el 4%, preferentemente, en una cantidad de al menos el 4,2%, de forma adecuada al menos el 4,5%, para proporcionar una templabilidad deseada al acero. El término templabilidad significa la capacidad de proporcionar una gran dureza más o menos intensa en el artículo que se está templando. La templabilidad deberá ser suficiente para que el artículo se pueda templar en su totalidad incluso cuando el artículo tiene grandes dimensiones, sin el uso de un enfriamiento muy rápido en aceite o agua en la operación de temple, lo que podría provocar cambios de dimensión. La dureza efectiva, es decir, la dureza del acero después del temple y del revenido, deberá ser de 45 a 60 HRC.

No obstante, el cromo es un potente formador de ferrita. Para evitar la formación de ferrita en el acero, después de un temple de 980 a 1150ºC, el contenido de cromo no debe exceder el 8%, preferentemente, el 6,5% como máximo, de forma adecuada el 5.5% como máximo. Un contenido adecuado de cromo es del 5,0%.

Deberá existir vanadio en el acero en una cantidad del 5,0 al 8,0% para, junto con el carbono y, opcionalmente, el nitrógeno, formar dichos carburos MC o carbonitruros en la matriz martensítica del acero en el estado templado y revenido del acero. Preferentemente, el acero contiene al menos el 6,0 y el 7,8% como máximo de V. Un contenido adecuado de vanadio es del 6,8 al 7,6%, nominalmente, el 7,3%.

En principio, el vanadio se puede sustituir por niobio para la formación de carburos MC, pero para esto es necesario el doble de niobio comparado con el vanadio, lo que resulta un inconveniente. Además, el niobio tiene el efecto de que los carburos conseguirán una forma más filosa y serán más gruesos que los carburos de vanadio puro, lo que puede iniciar fisuras o esquirlas y, por lo tanto, reducir la tenacidad del material. Esto puede ser especialmente grave en el acero de la invención, cuya composición se ha optimizado a efectos de proporcionar una excelente resistencia al desgaste junto con una gran dureza y resistencia al revenido, por lo que se refiere a las características mecánicas del material. Por lo tanto, el acero, según un aspecto de la invención, no debe contener más del 0,1% de niobio como máximo, preferentemente, el 0,04% de niobio como máximo. Además, según el mismo aspecto de la invención, el niobio se puede tolerar sólo como una impureza inevitable en forma de un elemento residual de las materias primas que se usan en relación con la fabricación del acero.

No obstante, según la invención, el acero puede contener niobio en una cantidad de hasta el 0,5% como máximo, de forma adecuada, el 0,3% como máximo. Concretamente se puede asumir que el efecto perjudicial del niobio fundamentalmente se puede inhibir con el alto contenido de vanadio del acero. Esta idea se basa en el supuesto de que apenas aparecerán carburos de niobio puro y/o carbonitruros en el acero. Es cierto que inicialmente se pueden formar carburos de niobio y/o carbonitruros de niobio en el acero, pero se considera que se formarán carburos de vanadio y/o carbonitruros de vanadio en tal medida, en los carburos de niobio y/o carbonitruros de niobio formados inicialmente, que fundamentalmente se elimine el efecto perjudicial, que se debería a la forma más filosa de los carburos de niobio puro y/o carbonitruros. Lo mismo ocurre si los carburos MC se forman en forma de compuestos mixtos de vanadio, niobio y carbono, así como carbonitruros mixtos correspondientes y, por tanto, en ambos casos el contenido de niobio se considera que es tan poco que, según dicha variante de la invención, se puede omitir el papel negativo del niobio.

Deberá existir molibdeno en una cantidad de al menos el 0,5%, preferentemente, al menos el 1,5% para que el acero ofrezca una templabilidad deseada en combinación con el cromo y con la cantidad limitada de manganeso. No obstante, el molibdeno es un potente formador de ferrita. Por consiguiente, el acero no debe contener más del 3,5% de Mo, preferentemente, el 2,8% como máximo. Nominalmente, el acero contiene 2,3% de Mo.

En principio, el molibdeno se puede sustituir total o parcialmente por tungsteno, pero para esto es necesario el doble de tungsteno comparado con el molibdeno, lo que resulta un inconveniente. Asimismo, el uso de los residuos producidos resultará más difícil. Por lo tanto, no debería existir tungsteno en una cantidad superior al 1,0% como máximo, preferentemente, el 0,5% como máximo. Más convenientemente, el acero no debería contener tungsteno añadido intencionadamente, lo que según la forma de realización más preferente de la invención se tolera únicamente como una impureza inevitable en forma de un residuo de las materias primas que se usan en relación con la fabricación del acero.

Aparte de los elementos de aleación que se han mencionado el acero no necesita contener, y no debería contener, más elementos de aleación en cantidades importantes. No hay duda de que algunos elementos no son deseados, porque los mismos pueden tener una influencia no deseada en las características del acero. Esto es cierto, por ejemplo, por lo que se refiere al fósforo, que se debería mantener al nivel más bajo posible, preferentemente, al 0,03% como máximo, para que no tenga un efecto desfavorable para la tenacidad del acero. Asimismo, el sulfuro, en todos los aspectos, es un elemento no deseado, sin embargo su efecto negativo para, en primer lugar, la tenacidad, fundamentalmente se puede neutralizar por medio de manganeso, que forma sulfuros de manganeso fundamentalmente no perjudiciales, y por tanto el sulfuro se puede tolerar en una cantidad máxima del 0,25%, preferentemente, el 0,15% como máximo, para mejorar la maquinabilidad del acero. No obstante, normalmente el acero no contiene más del 0,08% como máximo, preferentemente, el 0,03% como máximo y más convenientemente, el 0,02% de S como máximo.

Otras características y aspectos de la invención resultarán evidentes gracias a la siguiente descripción de los experimentos realizados y gracias a las reivindicaciones de patente adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

En la siguiente descripción de los experimentos realizados se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que

Fig. 1 es una fotografía que muestra la microestructura de una parte de un artículo según la invención,

Fig. 2 muestra la microestructura de una parte de un artículo de un acero de referencia a la misma escala que la Fig. 1,

Fig. 3 en forma de gráfico de barras muestra la distribución de tamaños de los carburos de un material según la invención y de un material de referencia,

Fig. 4 muestra una serie de curvas de revenido, que ilustran la influencia de las temperaturas de austenización y de revenido en la dureza de un acero según la invención,

Fig. 5 muestra una serie de curvas de revenido que ilustran la influencia de las temperaturas de austenización y de revenido en la dureza de un acero según la invención y de dos materiales de referencia examinados,

Fig. 6 muestra diagramas CCT que ilustran la templabilidad de un acero según la invención y de un acero de referencia,

Fig. 7 muestra la influencia de un tratamiento térmico y las dimensiones de los artículos en la ductilidad de algunos materiales examinados y

Fig. 8 en forma de gráfico de barras ilustra las resistencias al desgaste por abrasión de un acero según la invención y de un acero de referencia.

Descripción de las pruebas realizadas Materiales

El material, el acero/el artículo, según la invención puede tener la siguiente composición química, nominal en % en peso según una forma de realización preferente: 1,60 de C, 0,25 de Si, 0,75 de Mn, \leq 0,020 de P, \leq 0,060 de S, 5,00 de Cr, 2,30 de Mo, 7,30 de V, \leq 0,005 de Ni, \leq 0,005 de Ti, \leq 0,30 de Ni, \leq 0,25 de Cu, \leq 0,020 de Al, \leq 0,10 de N, restos de hierro y otras impurezas distintas de las mencionadas anteriormente. Las pruebas realizadas tienen como objetivo evaluar un material que se corresponde en gran medida con la composición nominal anterior, comparando el material con algunos materiales de referencia conocidos que representan la técnica anterior más próxima.

Las composiciones químicas de los materiales que se incluyen en la serie de pruebas se presentan en la Tabla 1. El acero Nº 1 tiene una composición según la invención. Dicho acero se ha fabricado según la llamada técnica de formación por pulverización, que también se conoce como el procedimiento OSPRAY, según el cual un lingote, que gira alrededor de su eje longitudinal, se establece sucesivamente a partir de un material fundido, que en forma de gotas se pulveriza continuamente contra el extremo creciente del lingote que se produce, haciendo que las gotas se solidifiquen con relativa rapidez una vez que han golpeado el sustrato, no obstante no tan rápido como cuando se produce polvo y no tan despacio como en relación con la fabricación convencional de lingotes o en relación con la colada continua. Más específicamente, se hace que las gotas se solidifiquen tan rápido que los carburos MC formados crecerán hasta el tamaño deseado según la invención. El lingote de acero Nº 1 formado por pulverización tenía una masa de, aproximadamente, 2380 Kg. El diámetro del lingote era de, aproximadamente, 500 mm. El lingote formado por pulverización se calentó a una temperatura de forja de 1100ºC a 1150ºC y se forjó en forma de piezas en bruto con la dimensión final de \phi 330, 105 y 76,5 mm, respectivamente.

La Tabla 1 presenta la composición analizada del lingote formado por pulverización según la invención, acero Nº 1, y de la composición analizada de un acero de venta en el mercado, acero Nº 2. El acero Nº 3 es la composición nominal del acero mencionado en último lugar según la especificación del fabricante. El acero Nº 4 indica la composición de otro acero más de venta en el mercado. Los aceros Nº 2, 3 y 4 son aceros fabricados mediante pulvimetalurgia. Aparte de los elementos indicados en la Tabla 1, los aceros sólo contienen hierro y otras impurezas inevitables distintas de las que se indican en la Tabla.

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(Tabla pasa a página siguiente)

1

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En los estudios que se describirán a continuación, los aceros Nº 1 y 2 se analizaron en relación con

\bullet microestructura

\bullet dureza frente a temperatura de austenización y revenido

\bullet templabilidad

\bullet resistencia al desgaste por abrasión

A modo de comparación, en uno de los estudios, el de la dureza frente a la temperatura de austenización, también se ha incluido información relativa al acero Nº 4 según las especificaciones del fabricante.

Microestructura

La Fig. 1 muestra una imagen realizada con microscopio electrónico de exploración de la microestructura de una biela hecha del acero Nº 1 con la dimensión \phi 105 mm. El material se templó a partir de T_{A} = 1050ºC/30 min y se revino a 525ºC/2 x 2 h hasta una dureza de 56 HRC. La Fig. 2 muestra la microestructura del acero Nº 2, que tenía forma de una biela con la dimensión \phi 75 mm, después de un temple a partir de T_{A} = 1060ºC/60 min + un revenido a 525ºC/2 x 2 h hasta una dureza de 54,5 HRC. Los carburos primarios del tipo MC se pudieron observar en el material formado por pulverización, Fig. 1, en los que M sustancialmente comprende vanadio. La gran mayoría de los carburos tenían tamaños en el intervalo de, aproximadamente, 1 a 20 \mum. La distribución de tamaños, no obstante, fue considerable como se muestra en el gráfico de barras de la Fig. 3. La mayor parte del volumen de carburos representa los tamaños de carburos entre 2,0 y 10,0 \mum y en ese intervalo hay una clara tendencia a que los carburos normalmente, es decir, la mayor parte de los carburos en relación con el volumen, tengan un tamaño entre 3,0 y 7,5 \mum. Mediante el procedimiento manual de recuento de puntos en un microscopio electrónico de exploración se determinó que el volumen total de carburos era del 13,1% en volumen de carburos MC en el acero Nº 1 y del 15,4% en volumen en el acero Nº 2, respectivamente. No obstante, en el acero Nº 2 la microestructura fue de un tipo que es normal en los aceros fabricados mediante pulvimetalurgia, lo que significa que todos los carburos eran muy pequeños, aproximadamente, 3 \mum como máximo. La gran mayoría de los carburos tenían tamaños en el intervalo de 0,5 a 2,0 \mum y estaban distribuidos uniformemente en la matriz del acero, independientemente del tratamiento térmico. Esto se puede observar visualmente estudiando la microfotografía, Fig. 2, y asimismo resulta evidente gracias al gráfico de barras de la Fig. 3. El gráfico de barras muestra que la gran mayoría de los carburos MC del acero Nº 2 tenían tamaños entre 0,5 y 2,0 \mum.

Dureza después del tratamiento térmico

Las piezas en bruto que estaban hechas del acero Nº 1 tenían una dureza (dureza Brinell) de 190 a 230 HB, normalmente, aproximadamente, de 200 a 215 HB en el estado de recocido blando, independientemente de las dimensiones de las piezas en bruto. La dureza del acero Nº 2 era algo superior en el estado de recocido blando, aproximadamente, 235 HB.

En la Fig. 4 se muestra la influencia de la temperatura de revenido en la dureza del acero Nº 1 de dos piezas en bruto que tenían dimensiones diferentes, \phi 105 mm y \phi 330 mm, después de la austenización a temperaturas diferentes entre 1000 y 1150ºC. La mayor dureza se alcanzó después de una austenización a 1150ºC y un revenido a 550ºC, 2 x 2 h.
La menor dureza se alcanzó después de un temple a partir de 1000ºC. Las curvas del diagrama de la Fig. 4 también muestran que una dureza efectiva deseada entre 45 y 60 HRC se puede conseguir mediante la selección de una tempera-
tura de revenido de entre 525 y 650ºC después de un temple a partir de temperaturas entre 1000 y 1150ºC. La diferencia de dureza entre las dos dimensiones \phi 105 mm y \phi 330 mm, está dentro del margen de error de la medición de dureza.

La Fig. 5 ilustra la diferencia de respuesta al revenido entre los aceros Nº 1 y Nº 4. La curva del acero Nº 2 se basa sólo en dos puntos. Las curvas del diagrama muestran que el acero Nº 1 presenta una dureza superior a la de al menos el acero Nº 4 después de un temple a partir de fundamentalmente las mismas temperaturas de austenización. La resistencia al revenido del acero Nº 1 también fue mejor que la del acero Nº 4. El artículo hecho del acero Nº 1 comprendía una pieza en bruto con la dimensión \phi 105 mm.

Templabilidad

En la Fig. 6 se muestra gráficamente la dureza de los aceros Nº 1 y Nº 2 frente al tiempo necesario de enfriamiento de 800 a 500ºC. Gracias a dicho gráfico se puede afirmar que la templabilidad del material formado por pulverización, Nº 1, fue sin duda mejor que la del material fabricado mediante pulvimetalurgia, Nº 2, que tenía un contenido superior de vanadio y carburos MC.

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Tenacidad

La energía de impacto se midió usando muestras de prueba sin entalla después de un temple de 1050º/30 min + 1150ºC/10 min para el acero Nº 1 y modificando las temperaturas de revenido, y después de un temple de 1060ºC/60 min + 540ºC/2 x 2 h y 1180ºC/10 min + 550ºC/2 x 2 h para el acero Nº 2 para modificar las dimensiones de la biela de los dos aceros. Las muestras de prueba se tomaron del centro de las bielas en la dirección más crítica, es decir, la dirección transversal. Los resultados resultan evidentes gracias a la Fig. 7 que muestra que la ductilidad se reduce ligeramente cuando aumenta la dureza, pero en términos generales la ductilidad de los dos aceros es igualmente buena. La energía de impacto en todas las mediciones excedía de 10 J para todas las muestras de prueba en la dirección transversal, lo que cumple con el criterio de tenacidad de impacto aceptable por lo que se refiere a los campos de aplicación a los que va dirigido el artículo del acero.

Desgaste por abrasión

La resistencia al desgaste se examinó en forma de una prueba punta a punta usando SiO_{2} como agente abrasivo. Por lo que se refiere a las dimensiones y los tratamientos térmicos de los materiales examinados es de aplicación lo siguiente.

Acero Nº 1 \phi 105 mm

a)

1050ºC/30 min + 600ºC/2 x 2 h; 48,7 HRC

c)

1050ºC/30 min + 525ºC/2 x 2 h; 55,9 HRC

Acero Nº 2 \phi 75 mm

b)

1060ºC/60 min + 540ºC/2 x 2 h; 54,7 HRC

d)

1180ºC/10 min + 550ºC/2 x 2 h; 58,7 HRC

Los resultados resultan evidentes gracias al gráfico de barras de la Fig. 8. Este gráfico ilustra que los materiales Nº 1 según la invención, las bielas a y c, a pesar de una dureza inferior y de un contenido total en volumen de carburos inferior, mostraron una resistencia al desgaste que era tan buena como la de los materiales comparativos Nº 2, las bielas b y d.

Conclusión

Los experimentos descritos muestran que del acero según la invención se pueden hacer artículos con una gran resistencia al desgaste, que se puede atribuir, en primer lugar, al contenido del material de carburos MC en una cantidad suficiente y de un tamaño adecuado. Otro factor importante es la templabilidad del acero, que es muy buena y mejor que la de aceros equiparables. La dureza entre 45 y 60 HRC adaptada al uso que se va a dar al material se puede conseguir mediante la selección de una temperatura de austenización y/o revenido, a la vez que se mantiene una excelente resistencia al desgaste. Por consiguiente la invención ofrece una flexibilidad pronunciada por lo que se refiere a la adaptabilidad de la utilidad del acero para diferentes aplicaciones, mediante la selección de un tratamiento térmico adecuado. Otro factor importante respecto a la viabilidad del acero es su fabricación, que se basa en la técnica de formación por pulverización, que es fundamentalmente más económica que la fabricación mediante pulvimetalurgia.

Asimismo, se debería tener en cuenta que el artículo según la invención puede tener cualquier forma concebible, que incluye lingotes formados por pulverización, piezas en bruto en forma de, por ejemplo, placas, barras, bloques o similares, que normalmente el fabricante entrega a los clientes en el estado de recocido blando con una dureza de 190 a 230 HB, normalmente, aproximadamente, de 200 a 215 HB, para maquinarlas en la forma de producto final, así como el producto final se ha templado y revenido a la dureza deseada para la aplicación en cuestión. En función de la dureza para la aplicación que se le va a dar, pueden ser adecuados los siguientes tratamientos térmicos:

\bullet para una tenacidad máxima: 1050ºC/30 min + 590ºC/2 x 2 h, que da, aproximadamente, 50 HRC

\bullet para una óptima combinación de tenacidad y resistencia al desgaste: 1120ºC/15 min + 540ºC/2 x 2 h, que da, aproximadamente, 56 HRC

\bullet para una máxima resistencia al desgaste: 1150ºC/10 min + 540ºC/2 x 2 h que da, aproximadamente, 60 HRC

Por consiguiente, los experimentos han mostrado que el material según la invención tiene una serie de características favorables comparado con los materiales de referencia:

\bullet mayor dureza después de un tratamiento térmico equiparable

\bullet mejor resistencia al desgaste

\bullet resistencia al desgaste al menos igualmente buena

\bullet mejor templabilidad

\bullet tenacidad equiparable en la dirección más crítica, la dirección transversal

\bullet costes de producción inferiores.

Claims (25)

1. Artículo de acero, que comprende una aleación que contiene en % en peso:

1,2 a 2,0 de C

0,1 a 1,5 de Si

0,1 a 2,0 de Mn

0,2 de N como máximo

0,25 de S como máximo

4 a 8 de Cr

0,5 a 3,5 de (Mo+W/2)

5 a 8 de V,

restos sólo de hierro e impurezas inevitables, caracterizado porque el V se puede sustituir parcialmente por una cantidad doble de Nb hasta el 0,5 de Nb como máximo y porque el acero tiene una microestructura obtenida mediante una fabricación del acero que comprende la formación por pulverización de un lingote, cuya microestructura comprende del 8 al 15% en volumen de carburos, fundamentalmente, sólo del tipo MC en los que M comprende vanadio, al menos el 80% en volumen de esos carburos tienen una forma sustancialmente redonda y un tamaño, en la extensión más larga de los carburos, que equivale a entre 1 y 20 \mum.

2. Artículo según la reivindicación 1, caracterizado porque contiene 0,3 de Nb como máximo.

3. Artículo según la reivindicación 2, caracterizado porque contiene 0,1 de Nb como máximo.

4. Articulo según la reivindicación 3, caracterizado porque no contiene niobio añadido intencionadamente.

5. Artículo según la reivindicación 1, caracterizado porque la microestructura contiene del 10 al 14,5% en volumen de carburos MC, de los que la mayor parte, con relación al volumen, tiene un tamaño en las extensiones más largas de los carburos superior a 3,0 \mum y 10 \mum como máximo.

6. Artículo según la reivindicación 5, caracterizado porque después del temple y del revenido tiene una dureza de 45 a 60 HRC.

7. Artículo según la reivindicación 6, caracterizado porque la matriz martensítica del acero después del temple y del revenido contiene del 0,1 al 0,5% en peso de C en solución sólida.

8. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el contenido total de C en el acero es al menos del 1,3%, preferentemente, al menos del 1,4%.

9. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el contenido total de C en el acero es del 1,9% como máximo, preferentemente, del 1,8% como máximo.

10. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el acero contiene de 0,1 a 1,0 de Si, preferentemente, el 0,65% de Si como máximo.

11. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el acero contiene del 0,2 al 1,5 de Mn.

12. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el acero contiene al menos el 4,2% de Cr.

13. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el acero contiene el 6,5% de Cr como máximo.

14. Artículo según la reivindicación 13, caracterizado porque el acero contiene del 4,5 al 5,5% de Cr.

15. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el acero contiene al menos el 6,0% de V.

\newpage

16. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el acero contiene el 7,8% de V como máximo.

17. Artículo según las reivindicaciones 15 y 16, caracterizado porque el acero contiene del 6,8 al 7,6% de V.

18. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el acero no contiene más del 0,04 de Nb como máximo.

19. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el acero contiene al menos el 1,5% de Mo.

20. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el acero contiene del 1,8 al 2,8% de Mo.

21. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque el acero no contiene más del 1,0% de W como máximo, preferentemente, el 0,5% de W como máximo.

22. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el acero no contiene más del 0,15 de S como máximo, preferentemente, el 0,08 de S como máximo.

23. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 22, caracterizado porque, después del temple a partir de una temperatura de austenización en el intervalo de temperaturas de 1000 a 1150ºC y del revenido a una temperatura en el intervalo de temperaturas de entre 590 y 640ºC, 2 x 2 h, tiene una dureza de 48 a 53 HRC.

24. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 22, caracterizado porque, después del temple a partir de una temperatura de austenización en el intervalo de temperaturas de 1000 a 1150ºC y del revenido a una temperatura en el intervalo de temperaturas de entre 540 y 610ºC, 2 x 2 h, tiene una dureza de 54 a 58 HRC.

25. Artículo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 22, caracterizado porque, después del temple a partir de una temperatura de austenización en el intervalo de temperaturas de 1050 a 1150ºC y del revenido a una temperatura en el intervalo de temperaturas de entre 540 y 580ºC, 2 x 2 h, tiene una dureza de 58 a 60 HRC.