ES2558110T3 - Acero laminado endurecido por precipitación tras su tratamiento térmico o templado con una herramienta de resistencia y ductilidad muy altas y su proceso de fabricación - Google Patents

Acero laminado endurecido por precipitación tras su tratamiento térmico o templado con una herramienta de resistencia y ductilidad muy altas y su proceso de fabricación Download PDF

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Abstract

Plancha o preforma de acero laminado cuya composición química consta, en porcentaje en peso, de:**Fórmula** siendo los contenidos de silicio y titanio:**Fórmula** estando el resto de la composición formada por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

Description

imagen1
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imagen6
enfriamiento por permanencia en la herramienta tiene la ventaja de mejorar el control de la forma de la pieza. La temperatura del inicio de la transformación martensítica se calculará con la fórmula publicada por K. Ishida en el «Journal of Alloys Compound. 220» (1995), página 126. »
imagen7
siento los porcentajes de masa.
[0058] La velocidad de enfriamiento por debajo de la temperatura Ms influirá en las propiedades mecánicas de la
10 martensita templando la martensita, reduciendo su dureza en función de la lentitud de enfriamiento por debajo de Ms. Se recomienda tener una velocidad de enfriamiento al menos igual a la del enfriamiento al aire. Tint es la temperatura por debajo de Ms en la que se detiene el enfriamiento después del prensado y que se sitúa antes de la etapa de tratamiento térmico de precipitación de intermetálicos.
15 [0059] A continuación, se somete la plancha o preforma a un tratamiento térmico de precipitación de intermetálicos nanométricos que se endurecen en forma de Fe2TiSi. Este tratamiento térmico se realiza a una temperatura TOA de entre 400 y 600° C, al ser este intervalo de temperatura el que corresponde a los precipitados anteriormente descritos. El mantenimiento a esta temperatura TOA durará un tiempo tOA de entre 30 y 600 minutos. A la etapa de enfriamiento de la pieza hasta por debajo de Ms, puede seguirle directamente el tratamiento térmico anteriormente
20 descrito sin alcanzar la temperatura ambiente. Este tratamiento térmico endurecedor tiene la ventaja de que se realiza después del prensado en caliente o en frío. La resistencia mecánica antes de la precipitación de intermetálicos es inferior a 1000 MPa como se ilustra en la Figura 1 con la curva punteada. Esto hace posible tener una mayor ductilidad que con un acero de estructura endurecida antes del prensado, por lo que las piezas complejas se vuelven accesibles.
25 [0060] La microestructura según la invención incluye por lo tanto una matriz martensítica con bajo contenido de carbono presente en forma de secciones con una configuración laminar, en cuyo interior hay una precipitación de tipo Fe2TiSi que tiene un porcentaje superficial de entre 1 y 5 % y un radio medio de precipitado de entre 1 y 10 nm. Para este último criterio, se asimila el precipitado a un círculo cuyo radio se mide.
30 [0061] Las piezas así formadas se pueden ensamblar mediante soldadura en otros componentes de diferentes tamaños, formas, grosor y composición para formar una estructura mayor y más compleja. Después se pueden recubrir las piezas así formadas con un revestimiento adecuado, mediante inmersión o por electrólisis, si requieren propiedades anticorrosivas o estéticas.
35 [0062] A modo de ejemplos ilustrativos y no limitativos, aparecerán otras ventajas de la invención a lo largo de las pruebas descritas más adelante.
[0063] Se fundieron tres compuestos químicos, el primero de los cuales corresponde a la invención (acero 1),
40 mientras los otros dos (aceros 2 y 3) son referencias. El objetivo es demostrar el interés de la invención para alcanzar su objetivo, es decir, un matiz poco costoso que hace posible alcanzar un límite de elasticidad superior o igual a 1300 MPa, así como una elongación de rotura superior o igual al 4 %. El acero N.º 2 es un acero maraging. El acero N.º 3 es un acero para prensado en caliente, el conocido como 22MnB5.
45 [0064] La tabla 1 presenta las composiciones químicas de los aceros fundidos en porcentaje de masa. Las composiciones de elementos que no se corresponden con la invención están subrayados.
Tabla 1
Aceros
C Mn Si Ti Ni Al Cr Cu
1
0,03 3,76 1,99 0,97 3,01 0,01 <0,002 0,0007
2
0,006 <0,2 0,047 0,44 18,24 0,087 0,053 0,053
8
imagen8
-el tiempo de mantenimiento de precipitación tOA en minutos,
-el enfriamiento final al aire Vref2. C1 y
Tabla 3
Prueba
Aceros VC1 (°C/s) Tγ (°C) tγ (seg) Vref1 (°C/s) Tint (°C) VC2 (°C/s) TOA (°C) tOA (min) Vref2
A
1 5 950 300 30 25 5 500 180 aire
B
2 5 950 300 30 200 5 480 180 aire
C
3 5 950 300 30 25 5 500 30 aire
D
3 5 950 300 30 25 5 400 30 aire
E
3 5 950 300 30 25 5 600 30 aire
[0069] En los aceros de las pruebas A y B, se prensó la preforma después de la austenización a 950 °C durante 5
10 minutos y antes del enfriamiento Vref1. Eso hizo posible formar un pilar central e ilustrar la capacidad de prensado en caliente de los aceros de la invención. A continuación, un tratamiento térmico a 500 °C durante 3 horas (180 minutos) permitió alcanzar un nivel de límite de elasticidad superior a 1300 MPa y una elongación total superior al 4 % en la pieza fabricada con acero 1 prueba A, como se ilustra en la tabla 4.
15 [0070] Se revistió una muestra de acero 1 sometida a la prueba A por inmersión en un baño de aleación de zinc, cuya composición era la siguiente: 0,208 % de Al y 0,014 % de Fe, siendo el resto zinc. Se formó así una capa interfacial de Fe2AI5 (Zn) bajo otra capa de aleación de zinc con una composición casi idéntica a la del baño. El revestimiento obtenido es adherente y envolvente.
20 [0071] Para precisar la respuesta mecánica de los aceros diseñados de acuerdo con la invención, la tabla 4 resume las propiedades mecánicas obtenidas al llevar a cabo las pruebas A a E:
Tabla 4
Prueba
Aceros Límite (MPa) de elasticidad Resistencia mecánica (MPa) Elongación de rotura A%
A
1 1376 1437 7,9
B
2 1930 1950 3,5
C
3 846 903 11,9
D
3 1048 1193 7,0
E
3 704 798 13,9
25 [0072] La prueba B no es conforme a la invención debido al empleo de un matiz maraging que conlleva una elongación de rotura insuficiente. Además, la resistencia mecánica es alta incluso antes del prensado, lo que reduce la ductilidad durante el prensado.
30 [0073] La prueba C, realizada con el acero de la fundición 3, no responde a las características mecánicas requeridas por la invención debido a que la composición química no permite contar con todas las características técnicas buscadas y necesarias para alcanzar un límite de elasticidad de 1500 MPa con un 4 % de elongación total. El contenido de carbono es demasiado alto y los de silicio y titanio impiden conseguir los precipitados de endurecimiento buscados en el marco de la invención. Por lo tanto, el nivel del límite de elasticidad es
35 significativamente inferior a 1300 MPa.
[0074] Las pruebas D y E cubren respectivamente los límites inferior (400 °C) y superior (600 °C) de TOA en el
10
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