ES2576453T3 - Acero endurecido y revenido y procedimiento de obtención de piezas de dicho acero - Google Patents

Abstract

Acero de temple y revenido con una composición concreta de los siguientes elementos: 0,22 % = C = 0,30 %, 0,40 % = Mn <1,00 %, 1,00 % = Cr = 2,50 %, 1,80, % = Ni = 4,00 %, 0,30 % = Mo < 0,90 % y0,01 % = V < 0,50 %, que con un procedimiento para obtener dichoacero consigue bajos contenidos de P y S, contribuye a elevar laresistencia mecánica del acero a valores superiores a 1200 N/mm2y con una alta tenacidad, resiliencia KV a baja temperatura, -20°C, con valores superiores a 60 J, cuando se somete a un tratamiento específico de temple y revenido a una pieza para cuya fabricación se ha seleccionado dicho acero.

Description

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DESCRIPCION

Acero endurecido y revenido y procedimiento de obtencion de piezas de dicho acero Objeto de la invencion

La presente invencion se refiere a un acero endurecido por temple y revenido y a un procedimiento de obtencion de piezas de dicho acero, que tiene aplicacion en el ambito de la industria siderurgica, permitiendo su utilizacion para estructuras metalicas en el sector de la construccion, siendo especialmente adecuadas, dichas piezas, en la industria naviera, por ejemplo para la fabricacion de cadenas para buques y accesorios de lmeas de anclaje.

La invencion permite obtener un acero endurecido por temple y revenido a partir de una composicion qmmica y mediante un proceso metalurgico, que tiene una alta resistencia mecanica y al mismo tiempo una elevada tenacidad a baja temperatura, ademas de tener una optima capacidad de soldadura.

Antecedentes de la invencion

En el ambito de la metalurgia, y mas concretamente para el caso de los aceros, la aplicacion industrial de los elementos o piezas establece unos requisitos mmimos en lo que al comportamiento mecanico del acero se refiere.

Para obtener determinadas propiedades mecanicas en un acero, ademas de seleccionar su composicion qmmica, se realizan tratamientos termicos que permiten modificar la estructura cristalina del acero sin modificar su composicion qmmica, lo que permite clasificar los aceros segun la estructura cristalina obtenida tras el tratamiento termico.

En la actualidad es conocido un tipo de acero denominado aceros endurecidos por temple y revenidos, que son utilizados para la construccion de estructuras metalicas y para la fabricacion de elementos y piezas mecanicas de responsabilidad, es decir que se encuentran sometidas a cargas durante su situacion de trabajo, y para las cuales no es admisible la mfima posibilidad de fallo de dichas piezas durante su vida util.

Las caractensticas mecanicas fundamentales que este tipo de piezas tiene que tener son alta resistencia mecanica, una elevada tenacidad y una relacion optima entre el lfmite elastico y la resistencia mecanica. Ademas, tambien se requiere una elevada resistencia a fatiga y alargamiento.

Estas caractensticas se encuentran determinadas en gran medida por el contenido de carbono del acero, que suele encontrarse entre 0,03 % y 0,70 % en peso, asf como el contenido de otros elementos.

Los elevados valores de resistencia a traccion de los aceros endurecidos por temple y revenidos vanan entre 700 N/mm2 y 1700 N/mm2, y se consiguen con contenidos en peso de carbono que oscilan entre 0,25 % y 0,60 %. Ademas para mejorar otras propiedades es conocida la adicion de cantidades variables de elementos aleantes, como por ejemplo Mn, Cr, Ni, Mo y V.

El incremento del contenido de carbono en un acero produce por un lado un incremento en la resistencia a traccion y en el mdice de fragilidad en fno de dicho acero, mientras que por otro lado produce una reduccion de su tenacidad y ductilidad.

La tenacidad es la capacidad que tiene un material de absorber energfa sin producir fisuras, determinandose como una resistencia al impacto, es decir la resistencia ofrecida por un material a la propagacion de una grieta, o la capacidad de absorcion de energfa del material sin producir fisuras.

El efecto que tiene cada uno de los elementos de aleacion durante el proceso de obtencion del acero, respecto a su respuesta a los tratamientos termicos y en propiedades como dureza y templabilidad, es conocido por los tecnicos metalurgicos.

Las multiples aplicaciones de los aceros endurecidos por temple y revenidos incluyen la industria naviera, concretamente en la fabricacion de cadenas y otros elementos y dispositivos accesorios para lmeas de anclaje, asf como en las industrias de licuefaccion o transporte de gases. En ese ambito, es fundamental que los aceros tengan valores elevados de resistencia a traccion y resistencia al impacto o tenacidad, lo que implica una combinacion de propiedades mecanicas contrapuestas, dado que ambas caractensticas son inversamente proporcionales. Ademas estas propiedades deben mantenerse incluso a bajas temperaturas, de un orden de magnitud de 20 °C bajo cero o incluso temperaturas inferiores, considerando las condiciones de servicio de estos elementos y piezas dado su campo de aplicacion.

Ademas, otros requisitos de los aceros endurecidos por temple y revenidos es que tengan buena respuesta a procesos que intervienen en las etapas de fabricacion, instalacion y montaje de estas piezas, como por ejemplo

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procesos de soldadura o conformado en caliente.

El endurecimiento por temple es un tratamiento termico cuyo objetivo es endurecer y aumentar la resistencia de los aceros a costa de disminuir la ductilidad y la resiliencia.

La resiliencia es la cantidad de energfa que puede absorber un material en el campo elastico, es decir, antes de que comience la deformacion plastica cuando se encuentra sometido a carga. La resiliencia se corresponde con el area que se encuentra bajo el diagrama tension-deformacion del ensayo de traccion de un material, entre un valor de deformacion nulo y el valor de deformacion correspondiente al esfuerzo de fluencia, siendo un indicador de la fragilidad del material.

El tratamiento termico de endurecimiento por temple consiste en calentar un acero hasta una temperatura por encima de su punto de transformacion (Ac), tambien denominada temperatura cntica superior o temperatura de transformacion, que depende de la composicion qmmica del acero y puede encontrarse por ejemplo entre 800 °C y 950 °C, todo ello con el objeto de conseguir una estructura cristalina austenftica (y). Seguidamente se realiza un enfriamiento rapido a una velocidad superior a la cntica con el objeto de conseguir una estructura cristalina martensftica, o en todo caso si el enfriamiento no es lo suficientemente rapido conseguir una estructura cristalina bainftica, que proporcionan a los aceros resistencias elevadas.

De este modo, lo que se consigue con el endurecimiento por temple es una transformacion de austenita (y) en martensita y/o bainita de resistencia elevada. La velocidad del enfriamiento depende de las dimensiones de la pieza o elemento de acero a templar, utilizandose habitualmente para realizar dicho enfriamiento agua, aceite, aire o medios refrigerados, como por ejemplo una camara refrigerada.

En definitiva, los factores que influyen en el endurecimiento por temple son la composicion qmmica del acero, considerando tanto el porcentaje de carbono como de elementos aleantes, la temperatura y el tiempo de calentamiento y la velocidad de enfriamiento.

Una vez efectuado el tratamiento de endurecimiento por temple, resulta muy habitual realizar al acero un tratamiento termico de revenido con el objeto de atenuar los efectos y propiedades mecanicas resultantes del endurecimiento por temple, permitiendo mantener en gran medida los valores de resistencia y dureza requeridos a la vez que se consigue aumentar la tenacidad y elasticidad del acero. Asf se obtienen aceros con una combinacion optima de resistencia mecanica, alargamiento y ftmite elastico, llegando a obtenerse aceros con un valor de ftmite elastico de hasta un 75 % el valor de la carga de rotura. Ademas de la combinacion entre resistencia y alargamiento, en los aceros endurecidos por temple y revenidos el ftmite elastico es superior al ftmite elastico de aceros en los que se han realizado tratamientos termicos de normalizado o recocido.

El revenido es un tratamiento termico que consiste en realizar un calentamiento hasta una temperatura inferior a la temperatura de inicio de la transformacion austemtica, lo cual suele producirse entre 450 °C y 600 °C. Durante este proceso el carbono contenido en la martensita, en solucion forzada, precipita en carburos y se produce una transformacion de la austenita (y) retenida, mientras que la martensita se transforma en partfculas extremadamente pequenas de cementita (Fe3C) dispersas en una matriz de ferrita (a), con lo que se eliminan las tensiones creadas en el enfriamiento brusco efectuado en el tratamiento de endurecimiento por temple.

Por otro lado, existe un tratamiento termico denominado martemplado, que es un caso particular del tratamiento de endurecimiento por temple y revenido anteriormente descrito, en el que el endurecimiento por temple se detiene antes de que tenga lugar la transformacion martensftica, con el objeto de homogeneizar la temperatura de una pieza de acero, de manera previa a continuar enfriando para que se forme martensita, procediendo a continuacion como en el caso de un tratamiento de revenido.

Por lo tanto, para cada tipo de aplicacion es importante considerar y definir bien las temperaturas y los tiempos de mantenimiento a la temperatura de revenido, de modo que la pieza final obtenga la relacion deseada de caractensticas mecanicas.

En lo referente a aplicaciones industriales que requieren niveles de resistencia superiores, es habitual el empleo de aceros aleados con Mn, Cr, Ni, Mo y V, con lo que se consiguen valores de resistencia de hasta 1000 N/mm2 y una tenacidad a baja temperatura elevada, con valores de resiliencia KV a -20 °C en torno a 60 J.

En la actualidad existen aceros y procedimientos de obtencion de los mismos orientados a mejorar las caractensticas en servicio de los aceros destinados a las aplicaciones anteriormente comentadas, en los que habitualmente se anaden cantidades variables de elementos aleantes como por ejemplo Mn, Cr, Ni, Mo, V o B, de los cuales a continuacion se mencionan algunos ejemplos.

La patente coreana numero KR 100320959-B describe un procedimiento para la obtencion de un acero con alta tenacidad a muy bajas temperaturas con alto contenido de Mn, que en peso se encuentra entre 16 % y 22 %.

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Por otro lado, en el acero descrito en la patente coreana numero KR 100325714-B, tambien se eleva la tenacidad a baja temperatura mediante una estructura cristalina baimtica, sin embargo, los valores de resistencia conseguidos estan en torno a los 600 N/mm2.

Existen invenciones relativas a aceros con valores de resistencia superiores, que pretenden mejorar la tenacidad a bajas temperaturas, tales como, por ejemplo, la descrita en la solicitud de patente europea numero EP 1697552, que se refiere a un producto de alambron de acero para forja en fno y al proceso para su fabricacion, comprendiendo la adicion de elementos tales como C, Si, Mn, Cr y B.

La patente japonesa numero JP 2000256783 describe un acero de alta resistencia y tenacidad, con resistencia a la corrosion bajo tension, asf como su procedimiento de fabricacion, donde el lfmite elastico de dicho acero supera 960 N/mm2 (140 ksi), con contenidos en peso de C entre 0,20 % y 0,35 %, de Cr entre 0,20 % y 0,70 %, de Mo entre 0,10 % y 0,50 %, y de V entre 0,10 % y 0,30 %.

La solicitud de patente europea EP02254252A describe un acero de baja aleacion usado como un material para turbinas de vapor o similar, y mas espedficamente a acero de molibdeno-cromo-mquel.

Por otro lado, la solicitud de patente US2002/0124716A1 divulga un procedimiento para producir tubos para armas de calibre pesado de 105 mm y superior, hechos de acero tratable al calor.

Ademas, la solicitud de patente internacional WO2005/121384A2 describe una composicion de aleacion de acero que tiene propiedades de elevada fuerza y resistencia a baja temperatura, y el procedimiento de preparar dicho acero.

El desarrollo de las industrias en las que encuentran aplicacion estos aceros demanda cada vez mas valores superiores de resistencia a traccion manteniendo la tenacidad a bajas temperaturas, sin que hasta el momento exista una solucion conocida que combine valores de resistencia a traccion superiores a 1000 N/mm2 y alta tenacidad, con valores de resiliencia KV a -20 °C en torno a 60 J, permitiendo a la vez la capacidad de soldadura de dichos aceros.

Por lo tanto, las propiedades de las piezas fabricadas con aceros endurecidos por temple y revenidos destinados a dichas industrias resultan susceptibles de ser optimizadas.

Descripcion de la invencion

La presente invencion se refiere a un acero endurecido por temple y revenido y a un procedimiento de obtencion de piezas de dicho acero, en los que como resultado de diversas investigaciones se ha conseguido una combinacion optima de dos propiedades mecanicas contrapuestas, una alta resistencia a traccion, con valores de resistencia de al menos 1200 N/mm2, y una alta tenacidad a baja temperatura, con valores de resiliencia KV a -20 °C de al menos 60 J.

La invencion tambien permite obtener un acero endurecido por temple y revenido, a partir de una composicion qmmica novedosa y un determinado proceso metalurgico, que tiene una alta resistencia mecanica a la vez que una elevada tenacidad a baja temperatura, ademas de tener una optima capacidad de soldadura, lo cual resulta importante, por ejemplo, en el caso concreto de fabricacion de cadenas para la industria naviera. Por otro lado, ademas de la composicion qmmica, el tratamiento termico realizado en el acero influye de manera importante en las caractensticas mecanicas del acero finalmente obtenido, es decir, la composicion qmmica inicial se somete a un procedimiento de endurecimiento por temple y revenido determinado, que es necesario que se realice en unas condiciones de tiempo y temperatura espedficas.

Para la fabricacion de piezas, es necesario aplicar en la fabricacion de este acero un procedimiento espedfico en cuanto al procedimiento de desoxidacion y con un proceso de decantacion de inclusiones en determinadas condiciones especiales.

Se ha comprobado un efecto sinergico entre una combinacion novedosa de elementos qmmicos y un procedimiento de obtencion de dicho acero, que contempla un tratamiento termico espedfico, consiguiendo un acero endurecido por temple y revenido de elevada resistencia y tenacidad, ademas de una buena aptitud a los procesos de soldadura y conformado.

Las investigaciones realizadas han dado como resultado una nueva calidad de acero aleado al NiCrMoV, que comprende la siguiente composicion qmmica en porcentaje en peso:

0,22 % < C < 0,30 %

0,40 % < Mn < 1,00 %

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1,00 % < Cr < 2,50%

1,80 % < Ni < 4,00 %

0,30 % < Mo < 0,90 %

0,001 %< V <0,50%

0,050 % < Si < 0,50 %

0,005 % < Al < 0,050 %

siendo el resto de los elementos impurezas que resultan de su obtencion.

Estos elementos de aleacion se utilizan en aceros aleados para mejorar la resistencia a la traccion, la resistencia al revenido, la tenacidad u otras caractensticas, pero no con las concentraciones en peso indicadas, con la combinacion de elementos que se propone, ni para obtener las propiedades anteriormente descritas que permiten su utilizacion en las aplicaciones comentadas.

Cada uno de los elementos de aleacion, en las proporciones anteriormente indicadas influye en determinados parametros y propiedades del acero finalmente obtenido.

El manganeso incrementa la templabilidad y reduce la temperatura de transformacion, lo que permite obtener una estructura cristalina de granos finos, permitiendo a la vez elevar la resistencia y mejorar la tenacidad.

La utilizacion de cromo permite un desplazamiento acusado de las curvas de los diagramas TTT, Temperatura- Tiempo-Transformacion, hacia la derecha, con lo que permite incrementar en gran medida la templabilidad de forma menos costosa que otros elementos, como en el caso de los aceros del estado de la tecnica.

El mquel es un moderado agente favorecedor de la templabilidad y que permite reducir la tendencia al agrietamiento durante el endurecimiento por temple. Los contenidos indicados de mquel permiten obtener grano fino consiguiendo mayor resistencia al choque, principalmente a bajas temperaturas.

El molibdeno tiene un fuerte efecto favorecedor de la templabilidad, siendo a su vez un fuerte formador de carburos, que proporcionan un notable efecto de endurecimiento secundario durante el revenido.

Por ultimo, el vanadio es un elemento microaleante que provoca un intenso endurecimiento por precipitacion y que cuando permanece en solucion solida incrementa mucho la templabilidad, mostrando ademas un fuerte efecto de endurecimiento secundario durante los revenidos a alta temperatura, de un orden de magnitud superior a 575 °C.

Ademas, el acero que la invencion propone puede comprender, adicionalmente, al menos uno de los elementos siguientes o una combinacion de ellos, con un porcentaje en peso:

P < 0,015 %

S < 0,010 %

Cu < 0,350 %

0,005 % < Ti < 0,050 %

0,004 % < N < 0,020 %

Asimismo se contempla que el acero de la invencion comprenda alguno o varios de los siguientes elementos, con un porcentaje en peso:

Ca < 0,005 %

Bi < 0,15 %

Pb < 0,20 %

Te < 0,02 %

Se < 0,04 %

siendo el resto elementos residuales que resultan de la obtencion del acero.

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Anteriormente se ha comprobado que aceros de composicion similar a los que se les ha realizado un proceso convencional de endurecimiento por temple y revenido no llegaban a alcanzar las propiedades mecanicas exigidas y anteriormente comentadas, debido a que el grado de limpieza era menor y no se llegaban a reducir suficientemente los niveles de S y P como en la calidad presentada por el acero de la invencion.

La presencia de fosforo y azufre es generalmente perjudicial para las aplicaciones que requieren tenacidad a baja temperatura, ya que reducen el alargamiento y la resistencia del acero, procurandose eliminar esos elementos en los procesos de fabricacion. La recomendacion general para los aceros ordinarios del estado de la tecnica es que el contenido de S, asf como el de P, no supere el 0,060 %, y en el caso de aceros de calidad el 0,030 %.

Una composicion preferente del acero propuesto por la invencion comprende un porcentaje en peso:

0,23 % < C < 0,28 %

0,50 % < Mn < 0,90 %

1,20 %< Cr < 2,0%

2,0 % < Ni < 3,50 %

0,30 % < Mo < 0,70 %

0,001 %< V < 0,20%

0,05 % < Si < 0,50 %

0,005 % < Al < 0,050 %

Para esta composicion preferente, adicionalmente, el acero puede comprender al menos uno de los elementos siguientes, o una combinacion de ellos, en peso:

P < 0,015 %

S < 0,010 %

Cu < 0,350 %

0,005 % < Ti < 0,050 %

0,004 % < N < 0,020 %

Asf, tras diversos experimentos se ha desarrollado un riguroso procedimiento de obtencion del acero siguiendo los siguientes pasos:

- Controlar rigurosamente las materias primas del horno, es decir, chatarra y, especialmente, coke y cal.

- Usar entre un 30 % y un 50 % de chatarra de maxima calidad.

- Realizar un periodo oxidante en un horno electrico, lo cual es importante para la defosforacion del acero, previo a la escoria esponjosa.

- Una vez ha finalizado la escoria esponjosa, se procede a desescoriar hasta dejar practicamente sin escoria el horno, siendo el objetivo una presencia de fosforo, en este paso o etapa, inferior a 0,007 % en peso.

- Bascular al vuelco con temperatura estandar y partes por millon (ppm) de oxfgeno, segun estandar de aceros limpios, asegurandose que no pase escoria del horno a la cuchara.

- Desoxidar con Al, para obtener escoria blanca muy fluida con base cal-espato.

- Controlar rigurosamente el refinado de las materias primas, es decir, ferromanganeso, ferrocromo, mquel y cal.

- Realizar dos vados con muestra de H intermedia, considerando como tiempo de vado aquel que se encuentra por debajo de 2 mbar y siendo un 50 % mayor que el tiempo de vado convencional.

- Finalizar el segundo vado con una temperatura suficiente como para hacer un proceso de decantacion de inclusiones despues del mismo. En dicho tiempo de decantacion se agita ligeramente el caldo con argon para romper la escoria y sin realizar adiciones ni calentamientos de ningun tipo.

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- Finalmente, debe seguirse un meticuloso proceso de colada con proteccion especial del chorro.

Todo este procedimiento de fabricacion del acero permite conseguir bajos niveles de azufre, por debajo del 0,010 % en peso, y fosforo, por debajo del 0,015 % en peso, ademas de un bajo nivel inclusionario.

Los diagramas TTT (Temperatura-Tiempo-Transformacion) permiten representar los tratamientos termicos para una composicion qmmica determinada cuando las transformaciones de fase se producen en condiciones de no equilibrio.

Despues de diversos ensayos experimentales se ha constatado que tras el proceso de fabricacion del acero propuesto por la invencion, con la composicion qmmica arriba indicada, ajustando las temperaturas y los tiempos de mantenimiento del endurecimiento por temple y el revenido, se consigue un acero con resistencia a traccion por encima de 1200 N/mm2 y una tenacidad elevada, resiliencia KV a -20 °C de 60 J. Ademas dicho acero presenta una buena respuesta a la soldadura.

Para obtener una pieza del acero anteriormente obtenido, la invencion contempla el modo de realizacion de un procedimiento por el cual es obtenible dicha pieza de acero.

El procedimiento de obtencion de piezas de dicho acero comprende un proceso de endurecimiento por temple que se realiza con una austenizacion a temperatura superior a 800 °C, seguido de un enfriamiento posterior, por ejemplo en agua.

A continuacion, el procedimiento comprende un proceso de revenido que se lleva a cabo a una temperatura superior a 550 °C durante unas 2 horas, consiguiendo de esta manera ajustar la dureza y tenacidad del material, ademas de evitar disminuciones de resiliencia, que estan asociadas al fenomeno de fragilidad del revenido.

Por lo tanto, el procedimiento de obtencion de piezas de acero comprende los siguientes pasos:

- Obtener el acero de la invencion, anteriormente descrito, en el que el acero seleccionado comprende la composicion general o la composicion preferente anteriormente definidas.

- Fabricar una pieza de dicho acero, por ejemplo mediante forja o mecanizado.

- Realizar en la pieza el tratamiento de endurecimiento por temple anteriormente definido.

- Realizar en la pieza el tratamiento de revenido anteriormente definido.

Al templar y revenir una pieza despues de mecanizada, el trabajo de torno o fresa es mas facil de realizar en estado recocido, pudiendo preverse un exceso en las dimensiones finales de la pieza para eliminar las deformaciones que se producen durante el endurecimiento por temple y el revenido, las cuales se pueden eliminar a posteriori, por ejemplo, mediante mecanizado, en este caso al ser cantidades pequenas de material, su eliminacion resulta sencilla.

Descripcion de los dibujos

Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caractensticas de la invencion, segun un modo de realizacion practica preferente del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion un juego de dibujos, en el que con caracter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra un diagrama TTT, Temperatura-Tiempo-Transformacion, de un acero eutectoide (y) con 0,77 % C, en el que se ha representado un tratamiento termico de endurecimiento por temple y revenido, en el que A es austenita, P es perlita, B es bainita y M es martensita.

La figura 2 muestra un diagrama TTT, Temperatura-Tiempo-Transformacion, de un acero eutectoide como el de la figura anterior, en el que se ha representado un tratamiento termico de martemplado.

La figura 3 muestra un diagrama que representa los valores de resiliencia KV a -20 °C, en Julios, para cada una de las muestras de acero investigadas en la presente invencion.

Modos de realizacion de la invencion

Ejemplo 1

A modo de ejemplo, los ensayos realizados con muestras de aceros con otras composiciones diferentes a la composicion qmmica del acero de la invencion, dichas muestras son los aceros A-E, el acero F es el acero de la

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invencion. La tabla 1 muestra las composiciones qmmicas en porcentaje en peso:

Tabla 1

C Mn Si P S Cr Ni Mo V Cu Al

A

0,17 0,51 0,29 0,008 0,006 1,00 3,30 0,25 0,014 0,30 0,032

(continuacion)

B

0,27 0,24 0,12 0,006 0,004 1,80 1,70 0,59 0,130 0,14 0,005

C

0,20 0,81 0,34 0,009 0,007 1,53 2,72 0,38 0,004 0,23 0,031

D

0,26 1,45 0,18 0,015 0,003 1,28 1,06 0,69 0,130 0,24 0,012

E

0,27 0,42 0,25 0,011 0,005 2,03 2,04 0,36 0,010 0,22 0,007

F

0,24 0,64 0,24 0,009 0,005 1,58 2,77 0,49 0,094 0,17 0,028

Todos estos aceros han sido sometidos a tratamientos de endurecimiento por temple y revenido en distintas condiciones, con el objetivo de conseguir la combinacion de resistencia mecanica y tenacidad a baja temperatura mas optima para cada uno de ellos.

Asf, los resultados mas optimos conseguidos se muestran en la tabla 2.

Tabla 2

Resistencia (N/mm2) Lfmite elastico (N/mm2) KV a -20 °C (J)

A

>1150 >1100 « 60

B

>1100 >1000 « 60

C

>1100 >1000 « 60

D

>1100 >1000 « 55

E

>1200 >1100 « 55

F

>1200 >1100 « 70

Como muestra la tabla 2, los aceros A, B, C, D y E no alcanzan una resistencia de 1200 N/mm2, manteniendo una resiliencia KV a -20 °C de 60 J.

Los aceros A y C presentan bajos contenidos de carbono y vanadio, de forma que con la tenacidad exigida a baja temperatura, unicamente se consiguen valores de resistencia en torno a 1100 N/mm2.

A su vez los aceros B, D y E, a pesar de tener un mayor contenido de carbono, no consiguen los niveles de resistencia deseada, ya que la combinacion de elementos aleantes no es la adecuada para alcanzar las caractensticas mecanicas exigidas.

La figura 3 muestra los valores de resiliencia KV a -20 °C obtenidos con una resistencia de 1200 N/mm2 para los distintos aceros A-F.

Sin embargo, para el acero F, que tiene una composicion qmmica dentro de los lfmites objeto de la invencion, es decir es el acero propuesto por la invencion, se ha comprobado que tras ser sometido a un tratamiento de bonificacion alcanza las caractensticas mecanicas requeridas y ademas no presentan ningun problema de soldadura.

La invencion ha sido descrita segun algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la

materia resultara evidente que multiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invencion reivindicada.

Claims (7)

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   REIVINDICACIONES

   1. - Acero endurecido por temple y revenido, con alta resistencia a la traccion y alta resistencia al impacto, que

   comprende los siguientes elementos con un porcentaje en peso:

   0,22 % < C < 0,30 %

   0,40 % < Mn <1,0 %

   1.00 %< Cr < 2,50%

   1,80 % < Ni < 4,0 %

   0,30 % < Mo < 0,90 %

   0,001 %< V <0,50%.

   0,050 % < Si < 0,50 %

   P < 0,015 %

   S < 0,010 %

   0,005 % < Al < 0,050 %

   caracterizado porque adicionalmente comprende al menos uno de los siguientes elementos con un porcentaje en peso:

   Cu < 0,350 %

   0,005 % < Ti < 0,050 %

   0,004 % < N < 0,020 %

   Ca < 0,005 %

   Bi < 0,15 %

   Pb < 0,20 %

   Te < 0,02 %

   Se < 0,04 % y el resto de hierro e impurezas.
2. 2. - Acero endurecido por temple y revenido, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque comprende los

   siguientes elementos con un porcentaje en peso:

   0,23 % < C < 0,28 %

   0,50 % < Mn <0,90 %

   1,20 %< Cr < 2,0%
3. 2.0 % < Ni < 3,50 %

   0,30 % < Mo < 0,70 %

   0,001 %< V < 0,20%.
4. 3. - Acero endurecido por temple y revenido, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque

   comprende al menos uno de los siguientes elementos con porcentaje en peso:

   0,10 % < Si < 0,35 %

   P < 0,015 %

   S < 0,010 %

   Cu < 0,350 %

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   0,005 % < Al < 0,035 %

   0,005 % < Ti < 0,050 %

   0,004 % < N < 0,020 %.
5. 4. - Acero endurecido por temple y revenido, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

   porque tiene resistencia mecanica a traccion superior o igual a aproximadamente 1200 N/mm2 y resiliencia KV a -20 °C superior o igual a aproximadamente 60 J.
6. 5. - Procedimiento de obtencion de piezas de un acero endurecido por temple y revenido de acuerdo con cualquiera

   de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende obtener dicho acero mediante los siguientes pasos:

   - controlar las materias primas del horno, es decir, chatarra y, especialmente, coke y cal.

   - realizar un periodo oxidante en un horno electrico, para la defosforacion del acero, previo a la escoria esponjosa,

   - desescoriar la escoria esponjosa hasta una presencia de fosforo inferior a 0,007 % en peso,

   - bascular al vuelco con temperatura estandar y partes por millon (ppm) de oxfgeno, asegurandose que no pase escoria del horno a la cuchara,

   - desoxidar con Al, para obtener escoria blanca muy fluida con base cal-espato,

   - controlar el refinado de las materias primas,

   - realizar dos vados con muestra de H intermedia, considerando como tiempo de vado aquel que se encuentra por debajo de 2 mbar,

   - finalizar el segundo vado con una temperatura que permite hacer un proceso de decantacion de inclusiones despues del mismo y agitar el caldo con argon para romper la escoria y sin realizar adiciones ni calentamientos, y

   - colar con proteccion especial del chorro.
7. 6.- Procedimiento de obtencion de piezas de acero endurecido por temple y revenido, segun la reivindicacion 5, caracterizado porque tras la obtencion del acero comprende los siguientes pasos:

   - fabricar una pieza de dicho acero,

   - realizar en la pieza un tratamiento termico de endurecimiento por temple que se realiza con una austenizacion a una temperatura superior a 800 °C, seguido de un enfriamiento posterior, y

   - realizar en la pieza un tratamiento de revenido que se lleva a cabo a una temperatura superior a 550 °C durante unas 2 horas.