ES2849176T3 - Lámina de acero inoxidable martensítico - Google Patents

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Abstract

Una lámina de acero inoxidable martensítico que comprende una composición química que contiene, según el % en masa, C: de 0,035 % a 0,090 %, Si: de 0,01 % a 1,0 %, Mn: de 0,01 % a 0,90 %, P: 0,050 % o menos, S: 0,050 % o menos, Cr: de 10,0 % a 14,0 %, Ni: de 0,01 % a 0,40 %, Al: 0,001 % a 0,50 %, V: de 0,05 % a 0,50 %, y N: de 0,050 % a 0,20 %, opcionalmente, según el % en masa, uno o más seleccionados del grupo que consiste en Mo: de 0,01 % a 0,50 %, Cu: de 0,01 % a 0,15 %, Co: de 0,01 % a 0,50 %, Ti: de 0,01 % a 0,15 %, Nb: de 0,01 % a 0,15 %, Zr: de 0,01 % a 0,15 %, B: de 0,0002 % a 0,0100 %, Ca: de 0,0002 % a 0,0100 %, y Mg: de 0,0002 % a 0,0100 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, en donde un contenido en C y un contenido en N en la composición química satisfacen las siguientes Fórmulas (1) y (2): 0,10 % <= % C + % N <= 0,29 % (1) % N >= % C (2) donde % C y % N representan respectivamente el contenido en C y el contenido en N en el acero (según el % en masa, el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más en la capa superficial de la lámina de acero inoxidable martensítico es de 25 o menos por cada 100 μm2, y la lámina de acero inoxidable martensítico tiene una resistencia a la tracción de 1300 MPa o más, una fluencia de 1100 MPa o más, y un alargamiento de 8,0 % o más, donde la microestructura de la lámina de acero inoxidable martensítico incluye fase martensita de 80 % o más en fracción de volumen con respecto a la microestructura total, y fase ferrita y/o fase austenita retenida como microestructuras residuales, la microestructura se mide de acuerdo con la descripción, y la capa superficial está en el intervalo de la superficie de la lámina de acero y una profundidad de 0,05 mm en la dirección del grosor de la lámina.

Description

DESCRIPCIÓN
Lámina de acero inoxidable martensítico
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a una lámina de acero inoxidable martensítico excelente en resistencia, trabajabilidad y resistencia a la corrosión.
Antecedentes
Los huecos entre dos partes del sistema de escape de un automóvil se sellan mediante partes de sello denominadas juntas para prevenir la filtración del gas de escape, refrigerante, aceite lubricante y similares. El hueco entre las partes se dilata o se estrecha de acuerdo con las variaciones de presión en los tubos y similares, y es necesario que la junta presente un comportamiento de sello en cada uno de los casos y, en consecuencia, se conforma una porción convexa denominada perla. sobre la junta. Dado que la perla se comprime y se relaja de forma repetida durante su uso, se requiere una alta resistencia a la tracción. Por otra parte, se somete la junta a un trabajo duro dependiendo de la forma de la perla y, por tanto, se requiere que el material de la junta tenga una trabajabilidad excelente. Además, la junta está expuesta al gas de escape, refrigerantes, y similares, durante el uso y, por tanto, debe ser resistente a la corrosión. Si la resistencia a la corrosión del material de la junta es insuficiente, es posible que se fracture la junta debido a la corrosión.
Convencionalmente, está muy extendido el uso de acero inoxidable austenítico, como pueda ser SUS301 (17 % en masa Cr - 7 % en masa Ni) y SUS304 (18 % en masa Cr - 8 % en masa Ni) que tiene tanto resistencia como trabajabilidad a un alto nivel como material para juntas. Sin embargo, el acero inoxidable austenítico presenta problemas por lo que respecta al coste del material, ya que contiene una gran cantidad de Ni, que es un elemento caro. El acero inoxidable austenítico presenta también un problema de una alta sensibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
En vista de esto, se ha propuesto el acero inoxidable martensítico como SUS403 (12 % en masa Cr - 0,13 % en masa C) y el acero inoxidable que tiene una estructura multifásica, que incluye martensita como acero inoxidable que no es caro por su bajo contenido en Ni y se puede reforzar por tratamiento de templado.
Por ejemplo, el documento JP 2002-38243 A (PTL 1) divulga acero inoxidable martensítico y acero inoxidable de fase dual martensita-ferrita que tiene una mejor resistencia a la fatiga como resultado de la realización de un tratamiento de templado en una atmósfera con contenido en nitrógeno para la nitración de la capa superficial y formar la fase austenita.
El documento JP 2005-54272 A (PTL 2) divulga acero inoxidable de fase dual martensita-ferrita que tiene tanto dureza como trabajabilidad como resultado del calentamiento a un intervalo de temperatura de la fase dual de austenita-ferrita y la realización de templado.
El documento JP 2002-97554 A (PTL 3) divulga un acero inoxidable de estructura multifásica en el que una capa superficial consiste en martensita y fase austenita retenida y una capa interior consiste en fase simple martensita como resultado de la realización del tratamiento térmico de templado en una atmósfera que contiene nitrógeno.
El documento JP H3-56621 A (PTL 4) divulga un acero inoxidable de fase dual martensita-ferrita que tiene una propiedad mejorada de resorte como resultado de la realización de un tratamiento de envejecimiento tras un tratamiento térmico multifásico.
El documento JP H8-319519 A (PTL 5) divulga un acero inoxidable de fase dual martensita-ferrita que tiene la dureza pretendida como resultado de que se proporciona la relación de laminado en frío.
El documento JP 2001-140041 A (PTL 6) divulga acero inoxidable en el que una capa superficial es martensita y fase dual austenita retenida.
El documento JP 2006-97050 A (PTL 7) divulga un acero inoxidable en el que se precipita un compuesto de nitrógeno en una capa superficial haciendo que SUS403 o similar absorba nitrógeno.
El documento JP H7-316740 A (PTL 8) divulga un acero inoxidable de estructura multifásica en el que se cubre una capa superficial de al menos 1 pm de profundidad desde la superficie más exterior con una capa de fase simple de martensita.
Las láminas de acero martensítico para su uso como material para disco de freno se conocen por ejemplo por los documentos WO 2015/166729 A1, JP 2006291240 A, EP 2439304 A1 y EP 2947 170 A1.
Lista de citas
Bibliografía de patentes
PTL 1: JP 2002-38243 A
PTL 2: JP 2005-54272 A
PTL 3: JP 2002-97554 A
PTL 4: JP H3-56621 A
PTL 5: JP H8-319519 A
PTL 6: JP 2001-140041 A
PTL 7: JP 2006-97050 A
PTL 8: JP H7-316740 A
Sumario
Problema técnico
Sin embargo, los aceros inoxidables de PTL 1 a PTL 3 tienen todos un alto contenido en C para mejorar la resistencia y, por lo tanto, adolecen del problema de trabajabilidad.
El acero inoxidable de PTL 4 tiene la dureza deseada cuando el contenido en C es alto y el contenido en Ni es alto. Sin embargo, un alto contenido en C causa una trabajabilidad insuficiente y un alto contenido en Ni no solamente causa una menor trabajabilidad sino también un coste mayor.
El acero inoxidable de PTL 5 deteriora la trabajabilidad como resultado del laminado en frío. Los aceros inoxidables de PTL 6 y PTL 7 tienen una trabajabilidad insuficiente. Por lo tanto, los aceros inoxidables de PTL 5 a PTL 7 no consiguen suficientemente ni resistencia ni trabajabilidad.
El acero inoxidable de PTL 8 tiene una trabajabilidad insuficiente ya que el contenido en C es alto, o no se puede asegurar una resistencia suficiente porque tanto el contenido en C como el contenido en N son bajos o porque el contenido en Cr es alto.
Por tanto, el acero inoxidable martensítico tiene una baja sensibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión y resulta económico en comparación con el acero inoxidable austenítico, pero es inferior en trabajabilidad. La trabajabilidad puede mejorarse sometiendo el acero inoxidable martensítico templado a revenido, es decir, un tratamiento térmico a una temperatura relativamente baja. En un caso como este, sin embargo, se deterioran la resistencia y la resistencia a la corrosión debido a la precipitación de carburo de Cr.
Por tanto, podría ser útil proporcionar una lámina de acero inoxidable martensítico que tenga tanto una resistencia excelente como una excelente trabajabilidad, así como también una excelente resistencia a la corrosión.
Solución al problema
Los autores de la invención llevaron a cabo un estudio sobre la resistencia, la trabajabilidad y la resistencia a la corrosión de láminas de acero inoxidable martensítico y, especialmente, sobre las influencias del contenido en C y el contenido en N en la resistencia, la trabajabilidad y la resistencia a la corrosión, y descubrieron lo siguiente:
(1) Aunque C aumenta eficazmente la resistencia tras el templado, reduce significativamente la trabajabilidad, particularmente el alargamiento. Por otro lado, aunque N es ligeramente inferior a C en su efecto para aumentar la resistencia, su desventaja de disminuir el alargamiento es inferior que la de C. Por lo tanto, es eficaz utilizar N para mejorar la resistencia y el alargamiento de una manera bien equilibrada.
(2) Se puede obtener una lámina de acero inoxidable martensítico que tiene un alargamiento excelente al mismo tiempo que se asegura una resistencia suficiente, ajustando apropiadamente el contenido en Cr y el contenido en Ni y, al mismo tiempo que se asegura una cantidad predeterminada de C y N, reduciendo el contenido en C y aumentando el contenido en N, específicamente, estableciendo el contenido en N para que no sea inferior al contenido en C.
(3) En el caso cuando el contenido en C es alto, la resistencia a la corrosión tiende a deteriorarse debido a la precipitación de carburo de Cr. Cuando el contenido en N es alto, precipita nitruro de Cr, pero el nitruro no deteriora la resistencia a la corrosión tanto como el carburo. Por lo tanto, limitar el contenido en C y el contenido en N como en (2) puede reducir al mínimo el deterioro de la resistencia a la corrosión.
Los autores de la invención prepararon asimismo láminas de acero producidas con diversas composiciones químicas y condiciones de producción, sometieron estas láminas de acero a trabajado de perla asumiendo las especificaciones reales como partes de junta y estudiaron el agrietamiento en la porción de perla. En consecuencia, se descubrió lo siguiente:
(4) Al incluir una cantidad apropiada de V en la composición química del acero, ajustando los componentes como respuesta al contenido en V y llevando a cabo el templado y revenido en condiciones apropiadas, se puede suprimir el engrosamiento del grano de los precipitados formados en la capa superficial de la lámina de acero para suprimir así eficazmente el agrietamiento de la porción de perla.
(5) De forma detallada, como resultado del uso de una composición química apropiada que contiene V y que satisface condiciones de producción predeterminadas, los precipitados formados en la capa superficial de la lámina de acero están compuestos principalmente de carbonitruro de complejo de Cr y V fino en lugar de carbonitruro de Cr grueso. Dicho carbonitruro de complejo de Cr y V fino tiene poca probabilidad de convertirse en el origen de agrietamiento de la porción de perla en el trabajado de perla.
Por lo tanto, el agrietamiento de la porción de perla se puede prevenir eficazmente utilizando una composición química apropiada que contiene V y que satisface condiciones de producción predeterminadas.
La presente divulgación se basa en estos descubrimientos y otros estudios.
Por tanto, se proporciona una lámina de acero inoxidable martensítico tal como se define en la reivindicación 1.
Efecto ventajoso
Por tanto, es posible obtener una lámina de acero inoxidable martensítico que tiene tanto una resistencia excelente como una excelente trabajabilidad, así como también una excelente resistencia a la corrosión. Dicha lámina de acero inoxidable martensítico es adecuada para su uso en partes de junta de automóvil.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos:
FIG. 1A ilustra un ejemplo de fotografía MET cuando se observa una capa superficial de una lámina de acero con un microscopio electrónico de transmisión (MET) a un aumento de 5.000;
FIG. 1B ilustra un ejemplo de fotografía MET cuando se observa una capa superficial de una lámina de acero con un microscopio electrónico de transmisión (MET) a un aumento de 5.000;
FIG. 2 es un gráfico en el que se indican los resultados de la evaluación de las resistencias a la tracción y los alargamientos de láminas de acero que tienen diversas composiciones químicas frente al contenido en C y el contenido en N;
FIG. 3A es un diagrama esquemático que ilustra una forma de perla tras el trabajado de perla realizado para evaluar la trabajabilidad de perla en ejemplos; y
FIG. 3B es un diagrama esquemático que se ilustra una forma de perla tras el trabajado de perla realizado para evaluar la trabajabilidad de perla en ejemplos.
Descripción detallada
A continuación, se proporciona una descripción detallada.
En primer lugar, se describirá la composición química de la lámina de acero inoxidable de acuerdo con la presente divulgación. Aunque la unidad del contenido de cada uno de los elementos de la composición química es "% en masa", se expresará el contenido simplemente en "%" a no ser que se especifique de otra forma.
C: de 0,035 % a 0,090 %
C estabiliza la fase austenita a alta temperatura y aumenta la cantidad de martensita tras el tratamiento térmico de templado. Una cantidad mayor de martensita contribuye una resistencia más alta. C también endurece la propia martensita, para reforzar el acero. Estos efectos se consiguen si el contenido en C es 0,035 % o más. Si el contenido en C es más de 0,090 %, tiende a deteriorarse la trabajabilidad. Además, C se combina con Cr en el acero y precipita como carburo. Por lo tanto, Si se aumenta C excesivamente, disminuye Cr disuelto en el acero y se deteriora la resistencia a la corrosión del acero. Por otra parte, si el contenido en C es más de 0,090 %, precipita carbonitruro de Cr grueso y se deteriora la trabajabilidad de perla incluso cuando se incluye una cantidad apropiada de V descrita más adelante. El contenido en C está por tanto en el intervalo de 0,035 % a 0,090 %. El contenido de C es preferentemente 0,040 % o más. Si el contenido en C es 0,060 % o más, se deteriora la trabajabilidad dependiendo de las condiciones del tratamiento térmico. En vista de esto, El contenido en C es preferentemente menos de 0,060 %. El contenido en C es más preferentemente menos de 0,050 %.
Si: de 0,01 % a 1,0 %
Si es un elemento útil como desoxidante. Este efecto se consigue si el contenido en Si es 0,01 % o más. Al mismo tiempo, Si facilita la formación de fase ferrita a alta temperatura, y el contenido excesivo en Si causa una disminución de la cantidad de martensita tras el tratamiento de templado y hace imposible obtener la resistencia predeterminada. Además, Si disuelto en el acero deteriora la trabajabilidad del acero y facilita el agrietamiento en el trabajado de perla. El límite superior del contenido en Si es por tanto 1,0 %. El contenido en Si es preferentemente 0,50 % o menos. El contenido en Si es preferentemente 0,45 % o menos.
Si es un elemento eficaz para aumentar la resistencia del acero. Para conseguir este efecto, el contenido en Si es preferentemente 0,20 % o más. El contenido en Si es más preferentemente 0,35 % o más.
Mn: de 0,01 % a 0,90 %
Mn es un elemento que tiene un efecto de estabilizar la fase austenita a alta temperatura y puede aumentar la cantidad de martensita tras el tratamiento térmico de templado. Mn también tiene el efecto de aumentar la resistencia del acero. Estos efectos se consiguen si el contenido en Mn es 0,01 % o más. Si el contenido en Mn es más de 0,90 %, se deteriora la trabajabilidad del acero y tiende a producirse agrietamiento en el trabajado de perla. El contenido en Mn está por tanto en el intervalo de 0,01 % a 0,90 %. El contenido en Mn es preferentemente de 0,10 % o más, y más preferentemente de 0,30 % o más. El contenido en Mn es preferentemente 0,70 % o menos y más preferentemente 0,60 % o menos.
P: de 0,050 % o menos
P es un elemento que deteriora la tenacidad y el contenido en P es deseablemente lo más bajo posible. El contenido en P es por lo tanto 0,050 % o menos. El contenido en P es preferentemente 0,040 % o menos. El contenido en P es preferentemente 0,030 % o menos. No se impone un límite inferior en el contenido en P, si bien una desfosforización excesiva conlleva un coste de producción más alto y por tanto el límite inferior es normalmente aproximadamente 0,010 %.
S: de 0,050 % o menos
S es un elemento que deteriora la conformabilidad y la resistencia a la corrosión, y el contenido en S es deseablemente lo más bajo posible. El contenido en S es por lo tanto 0,050 % o menos. El contenido en S es preferentemente 0,010 % o menos. El contenido en S es más preferentemente 0,005 % o menos. No se impone un límite inferior en el contenido en S, si bien una desulfuración excesiva conlleva un coste de producción más alto y por tanto el límite inferior es normalmente aproximadamente 0,001 %.
Cr: de 10,0 % a 14,0 %
Cr es un elemento importante para asegurar la resistencia a la corrosión. Para conseguir este efecto, el contenido en Cr debe ser 10,0 % o más. Si el contenido en Cr es más de 14,0 %, tiende a formarse una fase ferrita, cuyo resultado es que disminuye la cantidad de martensita tras el tratamiento de templado, causando el deterioro de la resistencia a la tracción. El contenido en Cr está por tanto en el intervalo de 10,0 % a 14,0 %. El contenido en Cr es preferentemente 11,0 % o más y más preferentemente 12,0 % o más. El contenido en Cr es preferentemente 13,5 % o menos y más preferentemente 13,0 % o menos.
Ni: de 0,01 % a 0,40 %
Ni es un elemento que estabiliza la fase austenita a alta temperatura y tiene el efecto de aumentar la cantidad de martensita tras el tratamiento térmico de templado. Ni también contribuye a una resistencia superior del acero. Estos efectos se consiguen si el contenido en Ni es 0,01 % o más. Si el contenido en Ni es más de 0,40 %, se deteriora la trabajabilidad. El contenido en Ni está por tanto en el intervalo de 0,01 % a 0,40 %. El contenido en Ni es preferentemente 0,05 % o más. El contenido en Ni es preferentemente el 0,30 % o menos,
Al: de 0,001 % a 0,50 %
Al es un elemento eficaz en la desoxidación. Este efecto se consigue si el contenido en Al es 0,001 % o más. Por otro lado, dado que Al estabiliza la fase ferrita a alta temperatura, si el contenido en Al es más de 0,50 %, la cantidad de martensita tras el tratamiento de templado es insuficiente y no se puede obtener la resistencia deseada. El contenido en Al está por tanto en el intervalo de 0,001 % a 0,50 %. El contenido en Al es preferentemente 0,002 % o más y más preferentemente 0,003 % o más. El contenido en Al es preferentemente 0,10 % o menos y más preferentemente 0,005 % o menos.
V: de 0,05 % a 0,50 %
V es un importante elemento para mejorar la trabajabilidad de perla. Sin V, C o N disueltos en el acero se combinan con Cr y precipitan como carbonitruro de Cr grueso. El tamaño (longitud del eje principal) de dicho carbonitruro de Cr es aproximadamente 200 nm a 300 nm, tal como se ilustra en la Fig. 1A. Dicho carbonitruro de Cr grueso se convierte en el origen de agrietamiento en el trabajado de perla y deteriora la trabajabilidad de perla.
Si se incluye una cantidad apropiada de V, los precipitados formados en la capa superficial de la lámina de acero están compuestos principalmente de carbonitruro de complejo de Cr y V en lugar de carbonitruro de Cr. El tamaño (longitud del eje principal) de dicho carbonitruro de complejo de Cr y V es aproximadamente 100 nm o menos y aproximadamente 40 nm en promedio, tal como se ilustra en la Fig. 1B. Dicho carbonitruro de complejo de Cr y V fino tiene poca probabilidad de convertirse en el origen de agrietamiento en el trabajado de perla.
Asimismo, V tiene el efecto de suprimir el engrosamiento de los granos cristalinos en el templado y mejora la trabajabilidad de perla a través del refinamiento de la microestructura.
Estos efectos se consiguen si el contenido en V es 0,05 % o más. Si el contenido en V es más de 0,50 %, precipita carbonitruro de complejo de Cr y V grueso o carbonitruro de V compuesto principalmente de V y se deteriora la trabajabilidad de perla.
El contenido en V está por tanto en el intervalo de 0,05 % a 0,50 %. El contenido en V es preferentemente de 0,10 % o más, y más preferentemente de 0,15 % o más. El contenido en V es preferentemente 0,30 % o menos y más preferentemente 0,25 % o menos.
Las Figuras 1A y 1B ilustran un ejemplo de fotografía MET cuando se observa una capa superficial de una lámina de acero con un microscopio electrónico de transmisión (MET) a un aumento de 5.000.
N: de 0,050 % a 0,20 %
N es un importante elemento que puede aumentar significativamente la resistencia de acero inoxidable martensítico, al igual que C, N también aumenta el contenido en martensita después del tratamiento térmico de templado estabilizando la fase austenita a una alta temperatura y refuerza altamente el acero endureciendo la propia martensita. Estos efectos se consiguen si el contenido en N es 0,050 % o más. Si el contenido en N es más de 0,20 %, se deterioran la trabajabilidad y la resistencia a la corrosión. Además, si el contenido en N es más de 0,20 %, precipita carbonitruro de Cr grueso y se deteriora la trabajabilidad de perla incluso cuando se incluye una cantidad apropiada de V. El contenido en N está por tanto en el intervalo de 0,050 % a 0,20 %. El contenido en N es preferentemente 0,070 % o más. El contenido en N es preferentemente 0,15 % o menos y más preferentemente 0,13 % o menos.
Al realizar el tratamiento térmico de revenido tras el templado cuando el contenido en N es 0,080 % o más, precipita N como un nitruro más fino en el tratamiento de revenido, siendo posible aumentar la resistencia sin disminuir el alargamiento. En vista de esto, el contenido en N es preferentemente además 0,080 % o más.
Es muy importante que la lámina de acero inoxidable de acuerdo con la presente divulgación tenga la composición química que se ha descrito, en particular tiene el contenido en C y el contenido en N en los intervalos que se han descrito anteriormente, y el contenido en C y el contenido en N satisfacen las siguientes fórmulas (1) y (2):
0,10 < % C % N: < 0,29 % (1)
% N > % C (2)
donde % C y % N representan respectivamente el contenido en C y el contenido en N en el acero (% en masa).
A continuación, se describirá un experimento que condujo a la idea de ajustar el contenido en C y el contenido en N a los intervalos descritos anteriormente y que satisface por tanto las Fórmulas (1) y (2) en la lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación.
Experimento 1
Se fundieron lingotes de acero de 30 kg que tenían composiciones químicas que contenían según el % en masa, Si: 0,01 % a 1,0 %, Mn: 0,01 % a 0,90 %, P: 0,050 % o menos, S: 0,050 % o menos, Cr: 10,0 % a 14,0 %, Ni: 0,01 % a 0.40 %, Al: 0,001 % o más y 0,50 % o menos, y V: 0,10 % a 0,50 % con varios contenidos en C y contenidos en N (siendo el resto Fe e impurezas inevitables) y se vaciaron en un horno de fusión al vacío, se calentó a 1170 °C, y después se laminó en caliente para obtener una barra de acero con un grosor de 25 mm y un ancho de 150 mm. Se mantuvo la barra en un horno de 700 °C durante 10 horas y después se ablandó. Después de esto, se calentó la barra de acero a 1100 °C y se laminó en caliente para obtener una lámina laminada en caliente con un grosor de lámina de 4 mm. A continuación, se recoció la lámina laminada en caliente mateniéndola en el horno a 700 °C durante 10 horas, para obtener una lámina laminada en caliente y recocida. A continuación, se laminó en frío la lámina laminada en caliente y recocida para obtener una lámina laminada en frío con un grosor de lámina de 0,2 mm. A continuación, se sometió la lámina tratamiento de templado con calentamiento a una temperatura de 1000 °C a 1100 °C, manteniéndolo durante 30 segundos y enfriado. La velocidad de enfriamiento en el tratamiento de templado fue 1 °C/s o más para todas las muestras. Después del tratamiento de templado, se sometió la lámina laminada en frío a tratamiento de revenido con calentamiento a una temperatura de 200 °C a 400 °C y se mantuvo durante 30 segundos.
Se obtuvo una pieza de ensayo de tracción JIS No. 5 cuya dirección longitudinal es la dirección de laminado a partir de la lámina de acero inoxidable martensítico laminada en frío (material de acero templado y revenido) producida tal como se ha descrito anteriormente y se sometió a un ensayo de tracción a temperatura ambiente para medir la resistencia a la tracción (RT) y el alargamiento (AL). La longitud calibrada original fue 50 mm y la velocidad de tracción de 10 mm/min. Se llevó a cabo la prueba dos veces para cada acero y se realizó la evaluación sobre la base del valor promedio. Por lo que respecta a el alargamiento (AL), se juntaron para que hicieran tope dos piezas de ensayo fracturadas quedando sus ejes en una línea recta, se midió la longitud calibrada final, y se calculó el AL de acuerdo con la siguiente fórmula:
AL (%) = (Lu - L0)/L0 x 100
donde Al es el alargamiento (alargamiento tras fractura), L0 es la longitud calibrada original y Lu es la longitud calibrada final.
La FIG. 2 ilustra los resultados de la evaluación expresados en un gráfico frente al contenido en C y el contenido en N. En la FIG. 2, la marca del círculo (buena) y la marca de la cruz (insuficiente) tienen los siguientes significados:
círculo: resistencia a la tracción (RT) > 1300 MPa y alargamiento (AL) > 8,0 %
cruz: resistencia a la tracción (RT) < 1300 MPa y/o alargamiento (AL) < 8,0 %.
Tal como se ilustra en la FIG. 2, se obtuvo un excelente alargamiento al mismo tiempo que se aseguró una resistencia suficiente ajustando el contenido en C y el contenido en N, respectivamente, en un intervalo de 0,035 % a 0,090 % y un intervalo de 0,050 % a 0,20 % y que satisface las Fórmulas (1) y (2) anteriores. Cuando el contenido en C y/o el contenido en N se salió de su intervalo predeterminado, no se obtuvo la suficiente resistencia y/o alargamiento incluso aunque se satisficieron las Fórmulas (1) y (2) anteriores.
Por tanto, la lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación tiene el contenido en C y el contenido en N que se describen respectivamente en los intervalos antes descritos y satisfacen las Fórmulas (1) y (2) anteriores.
Como se ha mencionado anteriormente, C y N son ambos elementos eficaces para reforzar el acero inoxidable martensítico. En consecuencia, la resistencia del acero inoxidable martensítico varía según el contenido total en C y N. Para conseguir la resistencia pretendida en la presente divulgación, el contenido total en C y N debe ser 0,10 % o más. si el contenido total en C y N es menos de 0,10 %, no se puede conseguir la resistencia deseada. Al mismo tiempo, dado que un aumento del contenido en C conlleva una trabajabilidad inferior, se debe reducir C lo más posible. Por lo tanto, es necesario aumentar el contenido en N capaz de reforzar el acero con el menor deterioro en la trabajabilidad, en relación con C. Se puede conseguir tanto una excelente resistencia como una excelente trabajabilidad de este modo.
Tal como se ilustra en la FIG. 2, no es posible obtener una lámina de acero inoxidable que tenga tanto una resistencia excelente como una excelente trabajabilidad a no ser que se satisfagan las Fórmulas (1) y (2), anteriores, al mismo tiempo que el contenido en C y el contenido en N se ajustan respectivamente en el intervalo de 0,035 % a 0,090 % y el intervalo 0,050 % a 0,20 %. En particular, cuando % N < % C, C refuerza excesivamente el acero y causa un deterioro en la trabajabilidad, de modo que N no puede presentar su efecto de reforzamiento del acero sin deteriorar la trabajabilidad.
Cuando % N > % C, por otro lado, N es un factor de control de la resistencia-alargamiento y, por tanto, puede conseguirse el efecto de reforzamiento del acero sin deteriorar la trabajabilidad. Cuando % N < % C, precipita carburo preferentemente durante el enfriamiento en el tratamiento de templado o durante el tratamiento de revenido, causando el deterioro de la resistencia a la corrosión. cuando % N > % C, por otro lado, precipita nitruro preferentemente sobre carburo. Dado que el nitruro tiene un efecto menos perjudicial para la resistencia a la corrosión del acero que el carburo, se puede evitar el deterioro de la resistencia a la corrosión.
Por tanto, es necesario hacer un uso máximo de los efectos de N para obtener un acero excelente en la totalidad de la resistencia, la trabajabilidad (alargamiento) y la resistencia a la corrosión. Para ello, para ello es esencial ajustar el contenido en C y el contenido en N respectivamente en un intervalo de 0,035 % a 0,090 % y un intervalo de 0,050 % a 0,20 % y satisfacer también las Fórmulas (1) y (2) anteriores.
En lo que se refiere a la fórmula (1), % C % N > 0,12 % es preferente y % C % N > 0,14 % es preferente además.
En lo que se refiere a la fórmula (2), % N > 1,05 x % C es preferente y % N > 1,16 x % C es preferente además. Si % N > 5 x % C, tiende a formarse nitruro grueso, causando el deterioro tanto de la resistencia como de la resistencia a la corrosión. Es por tanto preferente que % N < 5 x % C.
Si bien se han descrito anteriormente componentes básicos, la lámina de acero inoxidable de acuerdo con la presente divulgación puede contener opcionalmente uno o más seleccionado del grupo que consiste en Mo, Cu y Co, uno o más seleccionados del grupo que consiste en Ti, Nb y Zr y uno o más seleccionados del grupo que consiste en B, Ca y Mg en los siguientes intervalos.
Mo: de 0,01 % a 0,50 %
Mo es un elemento que aumenta la resistencia del acero mediante reforzamiento de solución sólida. Este efecto se consigue si el contenido en Mo es 0,01 % o más. Sin embargo, Mo es un elemento caro. Además, si el contenido en Mo es más de 0,50 %, se deteriora la trabajabilidad del acero. En consecuencia, cuando se incluye Mo, el contenido en Mo está en el intervalo de 0,01 % a 0,50 %. El contenido en Mo es preferentemente 0,02 % o más y más preferentemente 0,03 % o más. El contenido en Mo es preferentemente 0,25 % o menos y más preferentemente 0,10 % o menos.
Cu: de 0,01 % a 0,15 %
Cu precipita finamente en el acero y refuerza el acero durante el enfriamiento en el tratamiento de templado. Este efecto se consigue si el contenido en Cu es 0,01 % o más. Si el contenido en Cu es más de 0,15 %, aumenta la cantidad de precipitado de Cu, lo cual facilita el agrietamiento en el trabajado de perla. En consecuencia, cuando se incluye Cu, el contenido en Cu está en el intervalo de 0,01 % a 0,15 %. El contenido en Cu es preferentemente 0,02 % o más y más preferentemente 0,03 % o más. El contenido en Cu es preferentemente 0,10 % o menos y más preferentemente 0,06 % o menos.
Co: de 0,01 % a 0,50 %
Co es un elemento que tiene un efecto de mejorar la tenacidad del acero y también de reducir el coeficiente de expansión térmica del acero. Este efecto se consigue si el contenido en Co es 0,01 % o más. Después de trabajarla para su conformado, se puede revestir una parte de junta con un caucho o similar y poner en uso. Durante dicho revestimiento, se calienta la parte de junta a entre 100 °C y 300 °C. En este punto, si el coeficiente de expansión térmica es alto, cambia la forma de la parte. Por lo tanto, el coeficiente de expansión térmica es preferentemente bajo por lo que respecta a la estabilidad de forma. Sin embargo, Co es un elemento caro. Además, si el contenido en Co es más de 0,50 %, no solamente se satura el efecto que se ha descrito, sino que también se deteriora la trabajabilidad. En consecuencia, cuando se incluye Co, el contenido en Co está en el intervalo de 0,01 % a 0,50 %. El contenido en Co es preferentemente 0,02 % o más y más preferentemente 0,03 % o más. El contenido en Co es preferentemente 0,25 % o menos y más preferentemente 0,10 % o menos.
Ti: de 0,01 % a 0,15 %
Ti tiene un efecto de suprimir la formación de Carburo de Cr o nitruro de Cr, al combinarse con C y precipitar como carburo o al combinarse con N y precipitar como nitruro, durante el enfriamiento en el tratamiento de templado y de mejorar la resistencia a la corrosión del acero. Este efecto se consigue si el contenido en Ti es 0,01 % o más. Si el contenido en Ti es más de 0,15 %, precipita una gran cantidad de carburo de Ti y disminuye el C disuelto en el acero, y se deteriora la resistencia de la fase martensita. En consecuencia, cuando se incluye Ti, el contenido en Ti está en el intervalo de 0,01 % a 0,15 %. El contenido en Ti es preferentemente 0,02 % o más. El contenido de Ti es preferentemente 0,10 % o menos.
Nb: de 0,01 % a 0,15 %
Nb tiene el efecto de mejorar la resistencia y la trabajabilidad refinando el tamaño de grano cristalino. Este efecto se consigue si el contenido en Nb es 0,01 % o más. Nb también tiene el efecto de mejorar la resistencia a la corrosión suprimiendo la precipitación de carburo de Cr para evitar la disminución de Cr en el acero. Si el contenido en Nb es más de 0,15 %, precipita una gran cantidad de carburo de Nb y disminuye el C disuelto en el acero, y se deteriora la resistencia de la fase martensita. En consecuencia, cuando se incluye Nb, el contenido en Nb está en el intervalo de 0,01 % a 0,15 %. El contenido en Nb es preferentemente 0,02 % o más y más preferentemente 0,03 % o más. El contenido en Nb es preferentemente 0,10 % o menos y más preferentemente 0,05 % o menos.
Zr: de 0,01 % a 0,15 %
Zr tiene un efecto de suprimir la formación de carburo de Cr o nitruro de Cr y al combinarse con C y precipitar como carburo o al combinarse con N y precipitar con nitruro de mejorar la resistencia a la corrosión del acero. Zr también tiene el efecto de reforzar el acero. Estos efectos se consiguen si el contenido en Zr es 0,01 % o más. Si el contenido en Zr es más de 0,15 %, precipita una gran cantidad de carburo de Zr disminuye el C disuelto en el acero, y se deteriora la resistencia de la fase martensita. En consecuencia, cuando se incluye Zr, el contenido en Zr está en el intervalo de 0,01 % a 0,15 %. El contenido de Zr es preferentemente el 0,02 % o más. El contenido de Zr es preferentemente el 0,10 % o menos.
B: de 0,0002 % a 0,0100 %
B es un elemento eficaz para mejorar la trabajabilidad. Este efecto se consigue si el contenido en B es 0,0002 % o más. Si el contenido en B es más de 0,0100 %, se deteriora la trabajabilidad y la tenacidad del acero. Por otra parte, B se combina con N en el acero y precipita como nitruro, cuyo resultado es que disminuye la cantidad de martensita y se deteriora la resistencia del acero. En consecuencia, cuando se incluye B, el contenido en B está en el intervalo de 0,0002 % a 0,0100 %. El contenido en B es preferentemente 0,0005 % o más y más preferentemente 0,0010 % o más. El contenido en B es preferentemente 0,0050 % o menos y más preferentemente 0,0030 % o menos.
Ca: de 0,0002 % a 0,0100 %
Ca es un componente eficaz para prevenir el bloqueo de boquilla causado por la precipitación de inclusiones que tienden a producirse en el vaciado continuo. Este efecto se consigue si el contenido en Ca es 0,0002 % o más. Si el contenido en Ca es más de 0,0100 %, se producen defectos superficiales. En consecuencia, cuando se incluye Ca, el contenido en Ca está en el intervalo de 0,0002 % a 0,0100 %. El contenido en Ca es preferentemente 0,0002 % o más y más preferentemente 0,0005 % o más. El contenido en Ca es preferentemente 0,0030 % o menos y más preferentemente 0,0020 % o menos.
Mg: de 0,0002 % a 0,0100 %
Mg es un elemento eficaz para suprimir el engrosamiento del grano de carbonitruro. Si precipita carbonitruro de grano grueso, dicho carbonitruro se convierte en el origen de agrietamiento frágil, cuyo resultado es el deterioro de la tenacidad. Este efecto de mejorar la tenacidad se consigue si el contenido en Mg es 0,0002 % o más. Si el contenido en Mg es más de 0,0100 %, se degradan dichas características superficiales del acero. En consecuencia, cuando se incluye Mg, el contenido en Mg está en el intervalo de 0,0002 % a 0,0100 %. El contenido en Mg es preferentemente 0,0002 % o más y más preferentemente 0,0005 % o más. El contenido en Mg es preferentemente 0,0030 % o menos y más preferentemente 0,0020 % o menos.
Otros componentes distintos a los descritos son Fe e impurezas inevitables.
Por tanto, la lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación tiene una composición química que contiene, según el % en masa, C: de 0,035 % a 0,090 %, Si: de 0,01 % a 1,0 %, Mn: de 0,01 % a 0,90 %, P: 0,050 % o menos, S: 0,050 % o menos, Cr: de 10,0 % a 14,0 %, Ni: de 0,01 % a 0,40 %, Al: 0,001 % a 0,50 %, V: de 0,05 % a 0,50 %, y N: de 0,050 % a 0,20 %, donde el contenido en C y el contenido en N satisfacen las Fórmulas (1) y (2) anteriores, conteniendo además opcionalmente uno o más seleccionados del grupo que consiste en Mo: de 0,01 % a 0,50 %, Cu: de 0,01 % a 0,15 %, Co: de 0,01 % a 0,50 %, Ti: de 0,01 % a 0,15 %, Nb: de 0,01 % a 0,15 %, Zr: de 0,01 % a 0,15 %, B: de 0,0002 % a 0,0100 %, Ca: de 0,0002 % a 0,0100 %, y Mg: de 0,0002 % a 0,0100 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.
A continuación, se describe la microestructura de la lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación.
La microestructura de la lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación está compuesta principalmente de fase martensita para obtener un material de acero de alta resistencia que tiene una resistencia a la tracción de 1300 MPa o más y una fluencia de 1100 MPa o más. La microestructura de la lámina de acero inoxidable martensítico incluye fase martensita de 80 % o más en fracción de volumen con respecto a la microestructura total, y fase ferrita y/o fase austenita retenida como microestructuras residuales. La fracción de volumen de la fase martensita es preferentemente 90 % o más y la fase simple martensita es naturalmente admisible. La fracción de volumen de las fases ferrita y austenita retenida es preferentemente cada una de ellas 5 % o menos.
La fracción de volumen de la fase martensita se puede determinar obteniendo una pieza de ensayo para observación transversal a partir de una lámina laminada en frío final tras el templado o el revenido, grabando la pieza de ensayo con agua regia, observando la pieza de ensayo mediante un microscopio óptico para 10 campos de observación a aumentos de 500, distinguiendo la fase martensita de la fase ferrita y la fase austenita retenida sobre la base de la forma de la microestructura y la resistencia al grabado y averiguando después la fracción de volumen de la fase martensita por procesamiento de imagen y calculando el promedio de la fracción de volumen.
Asimismo, es importante limitar el número de precipitados con longitud del eje principal de 200 nm o más en la capa superficial de la lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación a 25 o menos por cada 100 pm2.
Número de precipitados con longitud del eje principal de 200 nm o más en la capa superficial de la lámina de acero: 25 o menos por cada 100 pm2.
Los precipitados gruesos, específicamente, precipitados con longitud del eje principal de 200 nm o más, en la capa superficial de la lámina de acero tienden a convertirse en el origen de agrietamiento de la porción de perla en el trabajado de perla. Por lo que respecta a la trabajabilidad de perla, es muy importante reducir el número de dichos precipitados gruesos.
Si el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más en la capa superficial de la lámina de acero es más de 25 por cada 100 pm2, tiende a producirse el agrietamiento en el trabajado de perla. En consecuencia, el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más en la capa superficial de la lámina de acero está limitada a 25 por cada 100 pm2. El número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más en la capa superficial de la lámina de acero es preferentemente 15 o menos por cada 100 pm2. No se impone ningún límite en el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más, y el límite inferior puede ser 0.
En el presente documento, la "capa superficial de la lámina de acero" se refiere al intervalo desde la superficie de la lámina de acero a una profundidad de 0,05 mm en la dirección del grosor de la lámina. La "longitud del eje principal" se refiere a la longitud del diámetro más largo cuando se observa un precipitado en la dirección del grosor de la lámina.
Los "precipitados" se refieren, por ejemplo, a carbonitruro de complejo de Cr y V, carbonitruro de Cr y carbonitruro de V. El término "carbonitruro" abarca carburo, nitruro y complejo de carburo y nitruro.
Los precipitados finos con una longitud del eje principal de menos de 200 nm tienen poca probabilidad de convertirse en el origen del agrietamiento en el trabajado de perla y, por tanto, no afectan negativamente a la trabajabilidad de perla.
Además, la lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación tiene una resistencia a la tracción de 1300 MPa o más, una fluencia de 1100 MPa o más, y un alargamiento de 8,0 % o más.
Resistencia a la tracción: 1300 MPa o más
Para suprimir las fracturas cuando se comprime de forma repetida la porción de perla de la junta, la resistencia a la tracción debe ser 1300 MPa o más. Si la resistencia a la tracción es menos de 1300 MPa, la porción de perla se agrieta fácilmente durante su uso.
No se impone un límite superior en la resistencia a la tracción, pero la resistencia a la tracción es deseablemente 1800 MPa o menos por lo que respecta a la realización del trabajado de perla. Fluencia: 1100 MPa o más
La fluencia influye en la altura recuperada de la perla después de comprimir la porción de perla. Si la fluencia es menos de 1100 MPa, la altura recuperada de la porción de perla es insuficiente y se puede formar un hueco durante el uso. La fluencia en este caso es 0,2 % de fluencia.
No se impone un límite superior en la fluencia, pero la fluencia es deseablemente 1500 MPa o menos por lo que respecta a la realización del trabajado de perla.
Alargamiento: 8,0 % o más
Si el alargamiento es insuficiente, puede producirse el agrietamiento en el trabajado de perla. El alargamiento por tanto debe ser 8,0 % o más.
No se impone un límite superior en el alargamiento, pero el límite superior es normalmente aproximadamente 15,0 %.
A continuación, se describe un método de producción de la lámina de acero inoxidable martensítico preferente de acuerdo con la presente divulgación.
La lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación se produce preferentemente por: laminado en caliente de una materia prima de acero que tiene la composición química descrita para obtener una lámina laminada en caliente; recocido de banda caliente y decapado de la lámina laminada en caliente para obtener una lámina laminada en caliente y recocida; laminado en frío de la lámina laminada en caliente y recocida para obtener una lámina laminada en frío; posterior sometimiento de la lámina laminada en frío a tratamiento de templado con calentamiento a una temperatura de 950 °C o más 1100 °C o menos, retención durante 5 s a 600 s y enfriado; posterior sometimiento de la lámina laminada en frío a tratamiento de revenido con calentamiento a una temperatura de 200 °C o más 400 °C o menos y manteniendo durante 5 s a 600 s.
De forma detallada, La lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación se puede producir a través del siguiente método: Se funde el acero que tiene la composición química descrita anteriormente en un horno de fusión, como pueda ser un convertidor o un horno de calentamiento eléctrico, se somete a un refinamiento secundario, como pueda ser refinamiento de cucharón o refinamiento al vacío y, a continuación, se conforma en una materia prima de acero (p.ej., vaciado-floración de plancha o lingote). Se somete a laminado en caliente la materia prima de acero, recocido de banda caliente y decapado opcional, para obtener una lámina laminada en caliente y recocida. A continuación, se somete la lámina laminada en caliente a procesos como laminado en frío, tratamiento de templado, decapado opcional y tratamiento de revenido, para obtener una lámina laminada en frío.
Por ejemplo, se prepara una lámina fundida por siderurgia en un convertidor, un horno de calentamiento eléctrico, o similar, y se somete a un refinamiento secundario por método VOD y método AOD para que tenga la composición química que se ha descrito anteriormente. A continuación, se conforma el acero fundido en una plancha por vaciado continuo. En este momento, para disminuir el contenido en C y aumentar el contenido en N y mantener el contenido en N igual o por encima del contenido en C, se añaden materias primas que contienen nitrógeno, tales como nitruro de cromo o se sopla gas nitrógeno, si es necesario, para mantener el contenido en N a un valor predeterminado. Se calienta la plancha a una temperatura de 1000 °C a 1250 °C, y se lamina en caliente para obtener una lámina laminada en caliente con un grosor de lámina deseado. Se somete a recocido discontinuo la lámina laminada en caliente a una temperatura en el intervalo de 600 °C a 800 °C y después se somete a granallado y decapado para eliminar la costra de óxido, obteniendo así una lámina laminada en caliente y recocida. Se lamina en frío además la lámina laminada en caliente y recocida y se somete a tratamiento de templado, para obtener una lámina laminada en frío. En el laminado en frío, se puede laminar en frío dos veces o más la lámina laminada en caliente y recocida realizándose un recocido intermedio entre los mismos de acuerdo con las necesidades. La reducción de laminado total en el proceso de laminado en frío total, compuesto de una o más operaciones de laminado en frío, es 60 % o más, y preferentemente 80 % o más.
En el tratamiento de templado, se calienta preferentemente la lámina laminada en frío a una temperatura de 950 °C o más y 1100 °C o menos, se mantiene durante 5 s a 600 s y se enfría, por lo que respecta a conseguir las propiedades deseadas (resistencia, alargamiento).
Si la temperatura del tratamiento de templado está por encima de este intervalo, los granos cristalinos (en particular, los granos de austenita anteriores) pueden aumentar, causando el deterioro de la trabajabilidad de perla. Si la temperatura del tratamiento de templado está por debajo de este intervalo, se puede formar una gran cantidad de ferrita, haciendo que la cantidad de martensita sea insuficiente y haga imposible conseguir la resistencia y fluencia deseadas. La temperatura del tratamiento de templado es más preferentemente 1000 °C o más. La temperatura del tratamiento de templado es más preferentemente 1050 °C o menos.
Si el tiempo de retención es menos de 5 s, puede precipitar carbonitruro de Cr grueso en lugar de carbonitruro de complejo de Cr y V. El tiempo de retención es más preferentemente 20 s o más. Si el tiempo de retención es más de 600 s, los granos cristalinos y, en particular, los granos de austenita anteriores pueden aumentar, causando el deterioro de la trabajabilidad de perla.
La velocidad de enfriamiento en el tratamiento de templado es preferentemente 1 °C/s o más para conseguir la resistencia deseada.
Después del tratamiento de templado, es necesario realizar el tratamiento de revenido. No se puede conseguir una excelente trabajabilidad sin el tratamiento de revenido. En el tratamiento de revenido, se calienta preferentemente la lámina laminada en frío y templada a una temperatura de 200 °C o más y 400 °C o menos y se mantiene durante 5 s a 600 s, por lo que respecta a conseguir las propiedades deseadas.
Si la temperatura del tratamiento de revenido está por encima de este intervalo, se puede revenir la martensita, causando no solo el deterioro de la resistencia y la fluencia, sino también el deterioro de la resistencia a la corrosión. Si la temperatura del tratamiento de revenido está por debajo de este intervalo, la martensita puede ser inestable, haciendo imposible conseguir una excelente trabajabilidad (alargamiento, trabajabilidad de perla). La temperatura del tratamiento de revenido es más preferentemente 250 °C o más. La temperatura del tratamiento de revenido es más preferentemente 350 °C o menos.
Si el tiempo de retención es menos de 5 s, la martensita puede ser inestable, haciendo imposible conseguir una excelente trabajabilidad (alargamiento, trabajabilidad de perla). El tiempo de retención es más preferentemente 20 s o más. Si el tiempo de retención es más de 600 s, se puede revenir la martensita, causando no solo el deterioro de la resistencia y la fluencia, sino también el deterioro de la resistencia a la corrosión.
El tratamiento de templado y el tratamiento de revenido pueden ir seguidos cada uno de ellos de decapado. Como alternativa, se puede realizar cada uno de los tratamiento de templado y tratamiento de revenido en una atmósfera de reducción con contenido en hidrógeno para obtener un acabado recocido brillante (BA) sin decapado.
Se somete el producto de lámina laminado en frío obtenido de esta forma a doblado, trabajado de perla, perforación o similar, dependiendo del uso, y se conforma, por ejemplo, en una parte de junta utilizada para sellar material entre un motor y una parte del sistema de escape de un vehículo. Se puede utilizar asimismo el producto de lámina laminado en frío como miembro necesario para tener propiedades de resorte. La parte formada a partir de la lámina laminada en frío puede someterse opcionalmente a un tratamiento de templado.
Ejemplos
Se fundieron cada uno de los lingotes de acero de 30 kg que tenían las composiciones químicas que se muestran en la Tabla 1 (siendo el resto Fe e impurezas inevitables) y se vaciaron en un horno de fusión al vacío, se calentó a 1200 °C, y después se laminó en caliente para obtener una barra de acero con un grosor de 25 mm y un ancho de 150 mm. Se mantuvo la barra de acero en un horno de 700 °C durante 10 horas y después se ablandó. Después de esto, se calentó la barra de acero a 1100 °C y se laminó en caliente para obtener una lámina laminada en caliente con un grosor de lámina de 4 mm. A continuación, se recoció la lámina laminada en caliente mateniéndola en el horno a 700 °C durante 10 horas, para obtener una lámina laminada en caliente y recocida. A continuación, se laminó en frío la lámina laminada en caliente y recocida para obtener una lámina laminada en frío con un grosor de lámina de 0,2 mm. A continuación, se sometió la lámina tratamiento de templado y la temperatura de templado y el tiempo de retención de templado que se muestra en la Tabla 2. La velocidad de enfriamiento en el tratamiento de templado fue 1 °C/s o más para todas las muestras. Después del tratamiento de templado, se sometió la lámina laminada en frío a tratamiento de revenido con una temperatura de revenido y el tiempo de retención de revenido que se muestra en la Tabla 2. El tiempo de retención en cada uno de los tratamientos de templado y tratamiento de revenido es el tiempo de residencia en un intervalo de temperatura de la temperatura de calentamiento de ± 10 °C. En los aceros No. 2 y No. 36 a 39, se sometieron las mismas láminas laminadas en frío al siguiente tratamiento de templado y tratamiento de revenido. En las láminas No. 8 y No.40, se sometieron las mismas láminas laminadas en frío al siguiente tratamiento de templado y tratamiento de revenido.
<Observación de microestructura>
Se obtuvo una pieza de ensayo para observación transversal de cada una de las láminas de acero inoxidable martensítico laminadas en frío (material de acero templado y revenido) producidas según el modo descrito, se grabaron con agua regia y se observaron utilizando un microscopio óptico para 10 campos de observación aumentos de 500. Después de distinguir la fase de martensita de la fase de ferrita sobre la base de la forma de la microestructura y la resistencia al gravado, se determinó la fracción de volumen de la fase martensita por procesamiento de imagen y se calculó el promedio.
Los resultados de la observación se muestran en la Tabla 2. En lo que se refiere a la cantidad de martensita en la Tabla 2, "excelente" indica que la fracción de volumen de la fase martensita en relación con la microestructura total fue 90 % o más y 100 % o menos, "bueno" indica que la fracción de volumen de la fase martensita en relación con la microestructura total fue 80 % o más y menos de 90 % e "insuficiente" indica que la fracción de volumen de la fase martensita en relación con la microestructura total es menos de 80 %.
<Observación de precipitado>
Se cortó una pieza pequeña de un ancho de 15 mm y una longitud de 15 mm de cada una de las láminas de acero inoxidable martensítico laminado en frío (material de acero templado y revenido) producidas del modo que se ha descrito y se redujeron en grosor a 0,05 mm por pulido desde un lado. A continuación, se observó la superficie utilizando un microscopio electrónico de transmisión (TEM) y el número de precipitados con la longitud del eje principal de 200 nm o más. Se realizó la observación para 10 campos de observación a aumentos de 5.000.
Los resultados de la observación se muestran en la Tabla 2. En lo que se refiere al número de precipitados en la Tabla 2, "excelente" indica que el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más fue 15 o menos por cada 100 pm2 o menos, "bueno indica que el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más fue más de 15 por cada 100 pm2 o menos o menos de 25 o menos por cada 100 pm2 o menos, e "insuficiente" indica que el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más fue más de 25 por cada 100 pm2 o menos.
<Prueba de tracción>
Se obtuvo una pieza de ensayo de tracción JIS No. 5 cuya dirección longitudinal es la dirección de laminado a partir de la lámina de acero inoxidable martensítico laminado en frío (material de acero templado y revenido) producido tal como se ha descrito anteriormente y se sometió una prueba de tracción a temperatura ambiente de acuerdo con JIS Z2241, para medir la resistencia a la tracción (R.T.), la fluencia (F) y el alargamiento (AL). La longitud calibrada original fue 50 mm y la velocidad de tracción de 10 mm/min. Se llevó a cabo la prueba dos veces para cada acero y se realizó la evaluación sobre la base del valor promedio.
Por lo que respecta a el alargamiento (AL), se juntaron para que hicieran tope dos piezas de ensayo fracturadas quedando sus ejes en una línea recta, se midió la longitud calibrada final, y se calculó el AL de acuerdo con la siguiente fórmula:
AL (%) = (Lu - L0)/L0 x 100
donde Al es el alargamiento (alargamiento tras fractura), L0 es la longitud calibrada original y Lu es la longitud calibrada final.
Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 2. Los criterios de evaluación son los siguientes:
-Resistencia a la tracción (R.T.)
buena: 1300 MPa o más
insuficiente: menos de 1300 MPa
-Fluencia (F)
buena: 1100 MPa o más
insuficiente: menos de 1100 MPa
-Alargamiento (AL)
bueno: 8,0 % o más
insuficiente: menos del 8,0 %.
<Prueba de evaluación de trabajabilidad de perla>
Se cortó una pieza pequeña de un ancho de 60 mm y una longitud de 60 mm de cada una de las láminas de acero inoxidable martensítico laminado en frío (material de acero templado y revenido) producidas del modo que se ha descrito y se trabajaron por prensado para formar una perla con la forma que se ilustra en las Figuras 3A y 3B. Se observó la parte superior y el pie de la perla tras el trabajado utilizando una lupa y se evaluó la trabajabilidad de la perla sobre la base de los siguientes criterios. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 2. En el presente documento, contracción significa una estrecha depresión (aproximadamente 0,1 mm).
excelente: sin agrietamiento ni contracción
bueno: contracción, pero sin agrietamiento
insuficiente: agrietamiento.
<Prueba de evaluación de resistencia a la corrosión>
Se cortó una pieza pequeña de un ancho de 60 mm y una longitud de 80 mm de cada una de las láminas de acero inoxidable martensítico laminado en frío (material de acero templado y revenido) producidas del modo que se ha descrito y se sometieron a una prueba de evaluación de la resistencia a la corrosión de acuerdo con la organización de normas de automoción japonesa (JASO): Método de prueba de corrosión para materiales de automoción (JASO M 609-91). Se pulió la superficie de la pieza de ensayo con papel de esmeril No. 600. Se cubrieron toda la superficie posterior y 5 mm alrededor de la superficie con un sello. En la prueba, 5 % de pulverización de sal (2 h) - 60 °C seco (4 h) - 50 °C húmedo (2 h) constituyeron 1 ciclo y se midió la relación del área de corrosión de la superficie frontal al cabo de 15 ciclos. Se llevó a cabo la prueba dos veces para cada lámina y se utilizó aquella que tenía la relación del área de corrosión más alta para la evaluación de la lámina laminada en frío.
Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 2. Los criterios de evaluación son los siguientes:
bueno: relación del área de corrosión de menos de 30 %
insuficiente: relación del área de corrosión de 30 % o más.
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Tal como se puede observar en la FIG. 2, Los ejemplos No. 1 a 20, tienen todos ellos una excelente resistencia (resistencia a la tracción, fluencia) y trabajabilidad (alargamiento, trabajabilidad de perla) y una resistencia a la corrosión suficiente. en los ejemplos No. 2, 5, 6, 10, 11, 13 y 19, en los que el contenido en V se limitó a un intervalo más preferente (0,15 % a 0,25 %) y se limitaron las condiciones del tratamiento de templado y las condiciones del tratamiento de revenido a intervalos más preferentes (temperatura de templado: 1000 °C a 1100 °C, tiempo de retención de templado: 20 s o más, tiempo de retención de revenido: 20 s o más), el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más fue 15 o menos por cada 100 pm2 o menos, y la trabajabilidad de perla fue particularmente buena.
En el Ejemplo comparativo No. 21 (equivalente a SUS403) en el que el contenido en C fue alto y fuera del intervalo apropiado y no se incluyó V, se evaluaron el alargamiento y la resistencia a la corrosión como insuficientes. Además, se formaron muchos precipitados gruesos con una longitud del eje principal de 200 nm o más, y se evaluó la trabajabilidad de la perla como insuficiente.
En el Ejemplo comparativo No. 22, en el que el contenido en C fue bajo y fuera del intervalo apropiado, la resistencia a la tracción y la fluencia fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 23 en el que el contenido en C fue alto y fuera del intervalo apropiado, se evaluaron el alargamiento y la resistencia a la corrosión como insuficientes. Además, se formaron muchos precipitados gruesos con una longitud del eje principal de 200 nm o más, y se evaluó la trabajabilidad de la perla como insuficiente.
En el Ejemplo comparativo No. 24 en el que el contenido en Si fue alto y fuera del intervalo apropiado, la resistencia a la tracción, la fluencia, el alargamiento y la resistencia a la corrosión fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 25 en el que el contenido en Mn fue alto y fuera del intervalo apropiado, y el Ejemplo comparativo No. 26, en el que el contenido en Ni fue alto y fuera del intervalo apropiado, el alargamiento y la trabajabilidad de perla fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 27, en el que el contenido en Cr fue bajo y fuera del intervalo apropiado, se evaluó como insuficiente la resistencia a la corrosión.
En el Ejemplo comparativo No. 28 en el que el contenido en Cr fue alto y fuera del intervalo apropiado, la resistencia y la fluencia fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 29 en el que el contenido en V fue bajo y fuera del intervalo apropiado y el Ejemplo comparativo No. 30, en el que el contenido en V fue alto y fuera del intervalo apropiado, se formaron muchos precipitados gruesos con una longitud del eje principal de 200 nm o más, y se evaluó la trabajabilidad de la perla como insuficiente.
En el Ejemplo comparativo No. 31 en el que el contenido en N fue bajo y fuera del intervalo apropiado, y % C % N fue bajo y fuera del intervalo, la resistencia a la tracción y la fluencia fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 32 en el que el contenido en N fue alto y fuera del intervalo apropiado, se evaluaron el alargamiento y la resistencia a la corrosión como insuficientes. Además, se formaron muchos precipitados gruesos con una longitud del eje principal de 200 nm o más, y se evaluó la trabajabilidad de la perla como insuficiente.
En el Ejemplo comparativo No. 33 en el que el contenido en Cu fue alto y fuera del intervalo apropiado, se evaluó como insuficiente la trabajabilidad de perla.
En el Ejemplo comparativo No. 34, en el que el % C % N fue bajo y fuera del intervalo apropiado, la resistencia a la tracción y la fluencia fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 35 en el que % N < % C, se evaluaron el alargamiento y la resistencia a la corrosión como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 36, debido a la temperatura de templado excesivamente alta, la trabajabilidad de perla y el alargamiento fueron evaluados como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 37, debido a la temperatura de templado excesivamente baja, la resistencia a la tracción y la fluencia fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 38, debido a la temperatura de revenido excesivamente baja, el alargamiento y la trabajabilidad de perla fueron evaluadas como insuficientes.
En el Ejemplo comparativo No. 39, debido a la temperatura de revenido excesivamente alta, la resistencia a la tracción y la fluencia fueron evaluadas como insuficientes. En el Ejemplo comparativo No. 39, también se evaluó como insuficiente la resistencia a la corrosión.
En el Ejemplo comparativo No. 40, debido a un tiempo de retención de templado excesivamente corto, se formaron muchos precipitados gruesos con una longitud del eje principal de 200 nm o más, y se evaluó la trabajabilidad de la perla como insuficiente.
Aplicabilidad industrial
La lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación es excelente en la totalidad de resistencia (resistencia a la tracción, fluencia), trabajabilidad (alargamiento, trabajabilidad de perla) y resistencia a la corrosión y, por lo tanto, es adecuada como miembro de junta. La lámina de acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente divulgación también es adecuada para su uso en partes que requieren propiedad de resorte.

Claims (1)

REIVINDICACIONES
1. Una lámina de acero inoxidable martensítico que comprende
una composición química que contiene, según el % en masa,
C: de 0,035 % a 0,090 %,
Si: de 0,01 % a 1,0 %,
Mn: de 0,01 % a 0,90 %,
P: 0,050 % o menos,
S: 0,050 % o menos,
Cr: de 10,0 % a 14,0 %,
Ni: de 0,01 % a 0,40 %,
Al: 0,001 % a 0,50 %,
V: de 0,05 % a 0,50 %, y
N: de 0,050 % a 0,20 %,
opcionalmente, según el % en masa, uno o más seleccionados del grupo que consiste en
Mo: de 0,01 % a 0,50 %,
Cu: de 0,01 % a 0,15 %,
Co: de 0,01 % a 0,50 %,
Ti: de 0,01 % a 0,15 %,
Nb: de 0,01 % a 0,15 %,
Zr: de 0,01 % a 0,15 %,
B: de 0,0002 % a 0,0100 %,
Ca: de 0,0002 % a 0,0100 %, y
Mg: de 0,0002 % a 0,0100 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables,
en donde un contenido en C y un contenido en N en la composición química satisfacen las siguientes Fórmulas (1) y (2):
0,10 % < % C % N < 0,29 % (1)
% N > % C (2)
donde % C y % N representan respectivamente el contenido en C y el contenido en N en el acero (según el % en masa,
el número de precipitados con una longitud del eje principal de 200 nm o más en la capa superficial de la lámina de acero inoxidable martensítico es de 25 o menos por cada 100 pm2, y
la lámina de acero inoxidable martensítico tiene una resistencia a la tracción de 1300 MPa o más, una fluencia de 1100 MPa o más, y un alargamiento de 8,0 % o más, donde
la microestructura de la lámina de acero inoxidable martensítico incluye fase martensita de 80 % o más en fracción de volumen con respecto a la microestructura total, y fase ferrita y/o fase austenita retenida como microestructuras residuales, la microestructura se mide de acuerdo con la descripción, y
la capa superficial está en el intervalo de la superficie de la lámina de acero y una profundidad de 0,05 mm en la dirección del grosor de la lámina.
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