ES2960814T3 - Composición de acero - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
- C23C8/30—Carbo-nitriding
- C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Abstract
La presente invención se refiere a una composición de acero que contiene, en porcentajes en peso de la composición total: carbono: 0,06-0,20, preferiblemente 0,08-0,18; cromo: 2,5-5,0, preferiblemente 3,0-4,5; molibdeno: 4,0-6,0; tungsteno: 0,01-3,0; vanadio: 1,0-3,0, preferiblemente 1,5-2,5; níquel: 2,0-4,0; cobalto: 9,0-12,5, preferiblemente 9,5-11,0; hierro: el resto, así como las impurezas inevitables, que opcionalmente comprenden además uno o más de los siguientes elementos: niobio: < 2,0; nitrógeno: < 0,50, preferentemente < 0,20; silicio: < 0,70, preferiblemente 0,05-0,50; manganeso: < 0,70, preferiblemente 0,05-0,50; aluminio: < 0,15, preferentemente < 0,10; con un contenido combinado de niobio + vanadio que oscila entre 1,0 y 3,5; y el contenido de carbono + nitrógeno oscila entre 0,06 y 0,50. La invención se refiere además a un método para fabricar la composición anterior, la pieza en bruto de acero obtenida con la misma y un cuerpo mecánico o sistema de inyección que comprende dicha pieza en bruto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Composición de acero
La presente invención se refiere a un nuevo acero de tipo 10CrMoNiVCo con bajo contenido en carbono y alto contenido en cobalto para tratamiento termoquímico, particularmente destinado al campo de las transmisiones tales como rodamientos y engranajes. La aleación de acuerdo con la invención también se puede utilizar para otras aplicaciones que requieren una elevada dureza superficial combinada con una buena tenacidad del núcleo, por ejemplo en el caso de sistemas de inyección.
Los rodamientos son órganos mecánicos que permiten garantizar movimientos relativos y restringidos en orientación y dirección entre dos piezas. Los rodamientos comprenden varios componentes: anillo interno, anillo externo y cuerpos rodantes (bolas o cilindros) dispuestos entre estos dos anillos. Para garantizar la fiabilidad y el rendimiento en el tiempo, es importante que estos diferentes elementos tengan buenas propiedades en términos de fatiga por rodadura, desgaste, etc.
Los engranajes son órganos mecánicos de transmisión de potencia. Para garantizar una densidad de potencia favorable (relación de potencia transmitida por el volumen de los engranajes) y una fiabilidad operativa, los engranajes deben presentar buenas propiedades de fatiga estructural (raíz del diente) y fatiga de contacto (flancos de los dientes). Las técnicas convencionales para producir estos componentes metálicos utilizan procedimiento eléctricos de elaboración de acero seguidos de posibles operaciones de refundición, o refundiciones al vacío únicas o múltiples. A los lingotes así producidos se les da forma mediante procedimientos de transformación en caliente, como la laminación o la forja, en forma de barra, tubo o anillo.
Existen dos tipos de metalurgia para asegurar las propiedades mecánicas finales.
1er tipo: la composición química del componente permite obtener las propiedades mecánicas directamente después de un tratamiento térmico adecuado. 2do tipo: el componente requiere un tratamiento termoquímico que permite enriquecer la superficie con elementos químicos intersticiales como carbono y/o nitrógeno. Este enriquecimiento generalmente superficial permite obtener propiedades mecánicas elevadas después de un tratamiento térmico a profundidades de unos pocos milímetros como máximo. Estos aceros generalmente presentan mejores propiedades de ductilidad que los aceros de 1er tipo.
También existen procedimientos termoquímicos aplicados a los aceros del 1er tipo destinados a enriquecer la superficie con nitrógeno para obtener propiedades mecánicas muy elevadas.
La primera de las propiedades requeridas en el campo de los rodamientos o engranajes es la obtención de un nivel de dureza muy alto. Estos aceros de tipo 1 y de tipo 2 generalmente presentan niveles de dureza superficial superiores a 58 HRC. Los grados más extendidos y conocidos con el nombre de M50 (0,8 %C-4 %Cr-4,2 %Mo-1 %V) o 50NiL (0,12 %C-4 %Cr-4,2 %Mo-3,4 %Ni-1 %V) no superan tras un posible tratamiento termoquímico y un tratamiento térmico adecuado, una dureza superficial de 63 HRC. Ahora se requiere obtener durezas superiores a 64 HRC para mejorar significativamente las propiedades del componente.
La solicitud GB2370281 describe un acero para asiento de válvula mediante tecnología de pulvimetalurgia compactado a partir de mezclas de polvo a base de hierro y partículas más duras. La matriz, que constituye sólo una parte del acero, tiene la siguiente composición, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: 0,2-2,0;
Cromo: 1,0-9,0;
Molibdeno: 1,0-9,0;
Silicio: 0,1-1,0;
Tungsteno: 1,0-3,0;
Vanadio: 0,1-1,0;
Níquel Cobalto Cobre: 3,0-15,0;
Hierro: resto
Sin embargo, esta matriz comprende del 5 al 40 % en volumen de perlita, lo que da lugar a una falta de ductilidad de esta matriz y por lo tanto a una fragilización. Además, el material también contiene porosidad (hasta el 10 %) que no permite conseguir buenas propiedades de resistencia mecánica y fatiga. Finalmente, este documento no sugiere utilizar bajos contenidos de cobre y por el contrario indica que su contenido puede ser de hasta el 15 % en peso. Ahora bien, no se busca un alto contenido de cobre para las aplicaciones de la presente invención porque el cobre es un fragilizante conocido cuyo contenido no debe exceder el 0,5% en peso con respecto al peso total de la composición del acero.
La solicitud de patente WO2015/082342 describe un acero para rodamientos que tiene la siguiente composición, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: 0,05-0,5;
Cromo: 2,5-5,0;
Molibdeno: 4-6;
Tungsteno: 2-4,5;
Vanadio: 1-3;
Níquel: 2-4;
Cobalto: 2-8;
Hierro: resto
así como impurezas inevitables, que opcionalmente comprende además uno o más de los siguientes elementos: Niobio: 0-2;
Nitrógeno: 0-0,5;
Silicio: 0-0,7;
Manganeso: 0-0,7;
Aluminio: 0-0,15;
y en particular el grado MIX5 de composición (0,18 %C-3,45 %Cr-4,93 %Mo-3,05 %W-2,09 %V-0,30 %Si-2,89 %Ni-5,14 %Co-0,27 %Mn) que es el más interesante porque presenta la mayor dureza superficial. Este grado permite alcanzar una dureza superficial después del tratamiento de recocido por disolución a 1150 °C y revenido a 560 °C a un nivel máximo de dureza de aproximadamente 800 HV, es decir un equivalente de 64 HRC como máximo. Sin embargo, esta solicitud indica que el contenido de Co debe limitarse a, como máximo, el 8 % e incluso es preferible que sea, como máximo, el 7 % e incluso aún más preferido, como máximo, el 6 % porque el Co aumenta el nivel de dureza del material de base lo que conduce a una disminución de la tenacidad. El grado MIX5 que es preferido tiene por tanto un contenido de Co del 5,14 %.
La solicitud de patente WO2017216500 describe un acero para rodamientos que tiene la siguiente composición, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: 0,05-0,40, preferentemente 0,10-0,30;
Cromo: 2,50-5,00, preferentemente 3,0-4,5;
Molibdeno: 4,0-6,0;
Tungsteno: 0,01-1,8, preferentemente 0,02-1,5;
Vanadio: 1,0-3,0, preferentemente 1,5-2,5;
Níquel: 2,0-4,0;
Cobalto: 2,0-8,0, preferentemente 3,0-7,0;
Hierro: resto
así como impurezas inevitables,
que opcionalmente comprende además uno o más de los siguientes elementos:
Niobio: < 2,0;
Nitrógeno: < 0,50, preferentemente < 0,20;
Silicio: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Manganeso: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Aluminio: <0,15, preferentemente <0,10;
estando el contenido combinado de niobio vanadio comprendido en el intervalo 1,00-3,50;
y estando el contenido de carbono nitrógeno comprendido en el intervalo 0,05-0,50. En particular en los ejemplos, el grado C de composición (0,18-0,20 %C-3,90-4,00 %Cr-5,00-5,20 %Mo-0,10-0,20 %W-2,10-2,30 %V-0,14-0,16 %Si-3,05-3,09 %Ni-5,00-5,40 %Co-0,18-0,22 %Mn-0,03-0,05 %Al) es el preferido porque tiene la mayor dureza superficial. Este grado permite alcanzar una dureza superficial después del tratamiento de recocido por disolución a 1100 °C-1150 °C y revenido a 500 °C a un nivel máximo de dureza de aproximadamente 66-67 HRC, que es mucho mayor que la dureza superficial obtenida con una calidad de acuerdo con solicitud WO2015/082342 (calidad A: figura 1). Sin embargo esta solicitud también indica que el contenido de Co debe limitarse a, como máximo, el 8 % e incluso es preferible que sea, como máximo, el 7 % e incluso aún más preferido, como máximo, el 6 % porque aumenta el nivel de dureza del material de base lo que conduce a una disminución de la tenacidad. El grado C preferido tiene por tanto un contenido de Co del 5,00-5,40 %.
La obtención de durezas superficiales superiores a 67 HRC, en particular con ayuda de un tratamiento térmico de recocido por disolución a una temperatura inferior o igual a 1160 °C, es por lo tanto difícil de obtener aunque permitirían mejorar significativamente las propiedades del componente. Sorprendentemente, los inventores se dieron cuenta de que aumentando el contenido de cobalto del acero descrito en las solicitudes WO2015/082342 y WO2017216500 hasta un contenido comprendido entre el 9 y el 12,5%, mientras se mantiene el contenido de carbono en un nivel inferior o igual al 0,2 % (nuevo equilibrado carbono/cobalto), el acero obtenido presentó, después de un tratamiento termoquímico, en particular de cementación y/o nitruración, una dureza superficial muy elevada e incluso superior a 67 HRC, en particular superior o igual a 68 HRC y una dureza a 1 mm superior a 860 HV (lo que corresponde aproximadamente a 66HRC de acuerdo con la norma ASTME140-12b publicada en mayo de 2013) después de un tratamiento térmico de recocido por disolución a una temperatura en el intervalo 1100 °C-1160 °C y revenido a una temperatura superior o igual a 475 °C, al tiempo que presenta un nivel de dureza del material de base comprendido entre 400 y 650 HV.
Esto no era en absoluto evidente a la vista de estos documentos que incitaban a utilizar un contenido más elevado de cobalto tal como en el grado MIX5 (5,14 % de cobalto) y en el grado C (5,00-5,40 % de cobalto) que se consideran las composiciones que presentan la mejor dureza.
La patente US8157931 describe un acero de tipo Ni-Co que tiene un contenido de cobalto comprendido entre el 9,9 y el 10% y un contenido de carbono comprendido entre el 0,1 y el 0,12% y que presenta una dureza superficial elevada del orden de 68-69 HRC. Sin embargo, dicho acero tiene un alto contenido de cromo (5,3-5,4 %), un bajo contenido de vanadio (0,20-0,21 %) y molibdeno (2,5-2,52%) y no contiene tungsteno. Este equilibrado de grado conduce después del tratamiento termoquímico y el tratamiento de calidad asociado (que comprende un temple a 1110 °C y un revenido a 482 °C) a una dureza superficial interesante pero que disminuye muy rápidamente con la profundidad, por lo que a partir de 600 |im de profundidad ya es idéntica a la del metal de base (figura 1). Esto probablemente se debe al menor contenido de carbono en la capa cementada que la calidad puede soportar para evitar cualquier riesgo de formación de una fase de grafito fragilizante. La reivindicación 1 de esta patente estipula así un contenido de carbono en la capa cementada limitado a aproximadamente el 0,8%. De hecho, el grafito podría aparecer a partir de un 1 % en peso de C en la capa cementada (capa superficial obtenida tras la cementación). Por lo tanto, no es fácil encontrar el correcto equilibrado de la calidad (incluidos Cr, Mo, V, W, C) a la vista de este documento para lograr la optimización a la vez de la dureza superficial, del perfil de dureza (profundidad) y de la tenacidad (de la cual tenemos una idea por la dureza del núcleo). Además, a la vista de este documento no era fácil conseguir una capa de cementación profunda que permitiera introducir mucho más carbono que las calidades del estado de la técnica (hasta el 1,5 % en peso de C) limitando al mismo tiempo el riesgo de aparición del grafito.
La solicitud de patente JPH11-210767 describe una familia de aceros para aplicaciones de rodamientos aeronáuticos con una vida útil mejorada que tiene la siguiente composición, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: máximo 0,05;
Cromo: 2,5-5,5;
Equivalente de tungsteno (2xMo+W): 12,5-20;
Vanadio: máximo 1,5;
Níquel: máximo 5,0;
Cobalto: máximo 20,0;
Silicio: 0,15 -1,0
Manganeso: 0,15-1,5
Hierro: resto
Este grado se somete a una cementación o una carbonitruración. Sin embargo, esta solicitud sólo describe las propiedades de dureza superficial de 66-69 HRC y sólo describe la tenacidad de forma cualitativa. Equilibrar este grado con muy poco carbono, < 0,05 % en peso, requiere limitar el contenido de vanadio a < 1,5 % en peso para no degradar la tenacidad, ahora bien el vanadio es un elemento interesante que permite mejorar la resistencia al desgaste.
Esta solicitud tampoco describe la dureza del núcleo (que refleja la resistencia mecánica) de este grado y, dado el nivel muy bajo de carbono, se espera que esto degrade la resistencia mecánica.
Además, esta solicitud no describe ningún perfil de cementación en capa profunda. Sin embargo, sería interesante tener una dureza elevada en toda la profundidad de hasta 400 micras de la superficie, lo que corresponde a la llamada zona llamada de Hertz, una zona solicitada por tensiones de cizallamiento muy elevadas. Una dureza elevada en toda esta profundidad también permite una mayor tolerancia cuando se trata de eliminar material para reparación o rectificado durante el mecanizado, y esto es aún más útil para la aplicación de transmisión de potencia que no se menciona en el documento JPH11-210767.
Los inventores se dieron cuenta que era posible obtener un equilibrado diferente al propuesto por el documento JPH11-210767 con un mayor contenido de carbono, al menos el 0,06 % en peso, y un intervalo de cobalto entre el 9,0 y el 12,5% en peso que permiten (a) obtener un buen compromiso entre dureza del núcleo y tenacidad, en otras palabras un buen compromiso entre resistencia mecánica y tenacidad, y (b) admitir más vanadio en su composición sin degradar la tenacidad, lo que es favorable para la resistencia al desgaste.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a una composición de acero, tal como se define en las reivindicaciones. Ventajosamente, la composición es cementable y/o nitrurable, más ventajosamente cementable, que comprende, o constituida esencialmente por, o constituida por, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: 0,06-0,20 preferentemente 0,08-0,18;
Cromo: 2,5-5,0, preferentemente 3,0-4,5;
Molibdeno: 4,0-6,0;
Tungsteno: 0,01-3,0;
Vanadio: 1,0-3,0, preferentemente 1,50-2,50;
Níquel: 2,0-4,0;
Cobalto: 9,0-12,5, preferentemente 9,5-11,0;
Hierro: resto
así como impurezas inevitables en un contenido de, como máximo, el 1 %,
que opcionalmente comprende además uno o más de los siguientes elementos:
Niobio: < 2,0;
Nitrógeno: < 0,50, preferentemente < 0,20;
Silicio: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Manganeso: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Aluminio: <0,15, preferentemente <0,10;
estando el contenido combinado de niobio vanadio comprendido en el intervalo 1,0-3,5;
y estando el contenido de carbono nitrógeno comprendido en el intervalo 0,06-0,50. Una composición particularmente interesante comprende, o está constituida esencialmente por, o está constituida por, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: 0,06-0,20, preferentemente 0,08-0,18;
Cromo: 3,0-4,5, preferentemente 3,5-4,5;
Molibdeno: 4,0-6,0, preferentemente 4,5-5,5;
Tungsteno 0,01-3,0;
Vanadio: 1,5-2,5, preferentemente 2,0-2,3;
Níquel: 2,0-4,0, preferentemente 2,5-3,5;
Cobalto: 9,5-12,5, preferentemente 9,5-10,5;
Hierro: resto
así como impurezas inevitables en un contenido de, como máximo, el 1 %,
opcionalmente comprende además uno o más de los siguientes elementos:
Niobio: < 2,0;
Nitrógeno: < 0,20;
Silicio: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Manganeso: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Aluminio: <0,10;
estando el contenido combinado de niobio vanadio comprendido en el intervalo 1,00-3,50;
y estando el contenido de carbono nitrógeno comprendido en el intervalo 0,06-0,50.
En particular, las impurezas inevitables, seleccionadas en particular entre titanio (Ti), azufre (S), fósforo (P), cobre (Cu), estaño (Sn), plomo (Pb), oxígeno (O) y sus mezclas, se mantienen en el nivel más bajo. Estas impurezas generalmente se deben esencialmente al procedimiento de fabricación y a la calidad de la alimentación del horno. La composición de acuerdo con la invención comprende, como máximo, el 1 % en peso de impurezas inevitables, ventajosamente, como máximo, el 0,75 % en peso, aún más ventajosamente, como máximo, el 0,50 % en peso, con respecto al peso total de la composición.
Los elementos formadores de carburos, que también tienen un efecto estabilizante sobre la ferrita, los llamados elementos alfágenos, son esenciales para la composición de acero de acuerdo con la invención para proporcionar suficiente dureza, resistencia al calor y al desgaste. Para obtener una microestructura libre de ferrita que debilitaría el componente, es necesario añadir elementos estabilizantes de austenita, llamados elementos gammágenos. Una combinación correcta de elementos estabilizantes de austenita (carbono, níquel, cobalto y manganeso) y de elementos estabilizadores de ferrita (molibdeno, tungsteno, cromo, vanadio y silicio) permite obtener una composición de acero de acuerdo con la invención que tiene propiedades superiores, en particular después de tratamiento termoquímico tal como cementación.
La composición de acero de acuerdo con la invención comprende, por lo tanto, carbono (C) en un contenido en el intervalo 0,06-0,20 %, preferentemente 0,07-0,20 %, en particular 0,08-0,20 %, más particularmente 0,08-0,18 %, en peso con respecto al peso total de la composición. De hecho, el carbono (C) estabiliza la fase austenítica del acero a las temperaturas de tratamiento térmico y es esencial para la formación de carburos que proporcionan propiedades mecánicas en general, en concreto resistencia mecánica, alta dureza, resistencia al calor y al desgaste. La presencia de una pequeña cantidad de carbono en un acero es beneficiosa para evitar la formación de partículas intermetálicas no deseadas y frágiles y para formar pequeñas cantidades de carburos para evitar un crecimiento excesivo del tamaño de grano durante el recocido por disolución antes de la operación de temple. Sin embargo, el contenido inicial de carbono no debería ser demasiado elevado, ya que mediante cementación es posible aumentar la dureza superficial de los componentes formados a partir de la composición de acero. Se sabe también que, de manera general, el aumento del contenido de carbono permite aumentar significativamente el nivel de dureza, lo que generalmente es perjudicial para las propiedades de ductilidad. Es por esta razón que el contenido de carbono se limita a un máximo del 0,20 % para obtener un nivel de dureza del núcleo del material de un máximo de 650 HV. Durante la cementación, se implanta carbono en las capas superficiales del componente para obtener un gradiente de dureza. El carbono es el elemento principal para el control de la dureza de la fase martensítica formada después de la cementación y el tratamiento térmico. En un acero cementado, es esencial tener una parte central del material con un bajo contenido de carbono y al mismo tiempo tener una superficie dura con un alto contenido de carbono después del tratamiento termoquímico de cementación.
La composición de acero de acuerdo con la invención comprende además cromo (Cr) en un contenido comprendido en el intervalo 2,5-5,0 %, preferentemente 3,0-4,5 %, aún más preferido 3,5-4,5 %, aún más ventajosamente 3,8-4,0 % en peso con respecto al peso total de la composición.
El cromo contribuye a la formación de carburos en el acero y es uno de los principales elementos que controla la templabilidad de los aceros.
Sin embargo, el cromo también puede favorecer la aparición de ferrita y austenita residual. Por lo tanto, el contenido de cromo de la composición de acero de acuerdo con la invención no debe ser demasiado elevado.
La composición de acero de acuerdo con la invención también comprende molibdeno (Mo) en un contenido en el intervalo 4,0-6,0 %, preferentemente 4,5-5,5 %, aún más preferido 4,8-5,2 %, en peso con respecto al peso total de la composición.
El molibdeno mejora la resistencia al revenido, la resistencia al desgaste y la dureza del acero. Sin embargo, el molibdeno tiene un fuerte efecto estabilizante sobre la fase de ferrita y, por lo tanto, no debe estar presente en una cantidad demasiado grande en la composición de acero de acuerdo con la invención.
La composición de acero de acuerdo con la invención comprende además tungsteno (W) en un contenido comprendido en el intervalo 0,01-3,0%, preferentemente 0,01-1,5%, aún más preferido 0,01-1,4%, ventajosamente 0,01-1,3 %, en peso con respecto al peso total de la composición.
El tungsteno es un estabilizante de ferrita y un elemento fuertemente formador de carburos. Mejora la resistencia al tratamiento térmico y al desgaste y la dureza por formación de carburos. Sin embargo, también puede reducir la dureza superficial del acero y especialmente las propiedades de ductilidad y tenacidad. Para que este elemento desempeñe plenamente su función, es necesario realizar recocidos por disolución a alta temperatura.
La composición de acero de acuerdo con la invención comprende además vanadio (V) en un contenido en el intervalo 1,0-3,0%, preferentemente 1,5-2,5%, aún más preferido 1,7-3,0%, ventajosamente 1,7-2,5%, más ventajosamente 1,7-2,3%, aún más ventajosamente 2,00-2,3%, en particular 2,0-2,2 %, en peso con respecto al peso total de la composición.
El vanadio estabiliza la fase de ferrita y tiene una fuerte afinidad con el carbono y el nitrógeno. El vanadio proporciona resistencia al desgaste y al revenido mediante formación de carburos de vanadio duros. El vanadio puede sustituirse parcialmente por niobio (Nb), que tiene propiedades similares.
El contenido combinado de niobio vanadio debe, por lo tanto, estar comprendido en el intervalo 1,0-3,5 % en peso con respecto al peso total de la composición, ventajosamente en el intervalo 1,7-3,5 % en peso con respecto al peso total de la composición.
Si está presente niobio, su contenido debe ser < 2,0 % en peso con respecto al peso total de la composición. Ventajosamente, la composición de acero de acuerdo con la invención no comprende niobio.
La composición de acero de acuerdo con la invención también comprende níquel (Ni) en un contenido comprendido en el intervalo 2,0-4,0%, preferentemente 2,5-3,5 %, aún más preferido 2,7-3,3 %, ventajosamente 3,0-3,2 %, en peso con respecto al peso total de la composición.
El níquel favorece la formación de austenita y por lo tanto inhibe la formación de ferrita. Otro efecto del níquel es disminuir la temperatura Ms, es decir la temperatura a la que comienza la transformación de austenita en martensita durante el enfriamiento. Esto puede impedir la formación de martensita. Por lo tanto, se debe controlar la cantidad de níquel para evitar la formación de austenita residual en los componentes cementados.
La composición de acero de acuerdo con la invención comprende además cobalto (Co) en un contenido comprendido en el intervalo 9,0-12,5 %, preferentemente 9,5-12,5 %, ventajosamente 9,5-110 %, más ventajosamente 9,5-10,5 %, en peso con respecto al peso total de la composición. El contenido de cobalto se mide de acuerdo con las normas AsTm -E1097-12 publicada en junio de 2017 y ASTM E1479_16 publicada en diciembre de 2016. El error de medición del contenido de cobalto del acero de acuerdo con la invención es por tanto de aproximadamente ±2,5 % relativo y evaluado de acuerdo con las normas ISO5724-1 (diciembre de 1994), ISO5725-2 (diciembre de 1994), ISO5725-3 (diciembre de 1994), ISO5725-4 (diciembre de 1994), ISO5725-5 (diciembre de 1994), ISO5725-6 (diciembre de 1994) y la norma NF ISO/CEI Guía 98-3 del 11 de julio de 2014.
El cobalto es un elemento fuertemente estabilizador de austenita que impide la formación de ferrita no deseada. A diferencia del níquel, el cobalto aumenta la temperatura Ms, lo que a su vez disminuye la cantidad de austenita residual. El cobalto, en asociación con el níquel, permite la presencia de estabilizadores de ferrita tales como los elementos formadores de carburos Mo, W, Cr y V. Los elementos formadores de carburos son esenciales para el acero de acuerdo con la invención debido a su efecto sobre la dureza, la resistencia al calor y al desgaste. El cobalto tiene un pequeño efecto de aumento de la dureza sobre el acero. Sin embargo, este aumento de la dureza se correlaciona con la disminución de la tenacidad. Por lo tanto, la composición de acero de acuerdo con la invención no debe contener una cantidad demasiado grande de cobalto. La adición de Co permite limitar el contenido de C evitando la promoción de ferrita para una composición de acuerdo con la invención (que contiene los contenidos de Cr, Mo, V, Ni y W tal como se han descrito anteriormente). Esta limitación de carbono permite compensar el aumento de dureza ligado a la adición de Co.
La composición de acero de acuerdo con la invención puede comprender además Silicio (Si) en un contenido < 0,70 % en peso con respecto al peso total de la composición. Ventajosamente, comprende silicio, en particular en un contenido comprendido en el intervalo 0,05-0,50 %, preferentemente 0,05-0,30 %, ventajosamente 0,07-0,25 %, aún más ventajosamente 0,10-0,20 %, en peso con respecto al peso total de la composición.
El silicio estabiliza fuertemente la ferrita, pero a menudo está presente durante el procedimiento de fabricación del acero durante la desoxidación del acero líquido. De hecho, los bajos contenidos de oxígeno también son importantes para obtener niveles bajos de inclusiones no metálicas y buenas propiedades mecánicas tales como resistencia a la fatiga y resistencia mecánica.
La composición de acero de acuerdo con la invención puede comprender además manganeso (Mn) en un contenido < 0,70 % en peso con respecto al peso total de la composición. Ventajosamente, comprende manganeso, en particular en un contenido comprendido en el intervalo 0,05-0,50 %, preferentemente 0,05-0,30 %, ventajosamente 0,07-0,25 %, aún más ventajosamente 0,10-0,22 %, aún más particularmente 0,10-0,20 % en peso con respecto al peso total de la composición.
El manganeso estabiliza la fase austenita y disminuye la temperatura Ms en la composición de acero. Generalmente se añade manganeso a los aceros durante su fabricación debido a su afinidad por el azufre; de este modo, se forma sulfuro de manganeso durante la solidificación. Esto suprime el riesgo de formación de sulfuros de hierro que tienen un efecto desfavorable en el mecanizado en caliente de los aceros. El manganeso también forma parte de la etapa de desoxidación como el silicio. La combinación de manganeso con silicio proporciona una desoxidación más eficaz que cada uno de estos elementos en solitario.
Opcionalmente, la composición de acero de acuerdo con la invención puede comprender nitrógeno (N), en un contenido < 0,50 %, preferentemente < 0,20 %, en peso con respecto al peso total de la composición.
El nitrógeno favorece la formación de austenita y reduce la transformación de austenita en martensita. El nitrógeno puede sustituir, en cierta medida, al carbono en el acero de acuerdo con la invención para formar nitruros. Sin embargo, el contenido de carbono nitrógeno debe estar comprendido en el intervalo 0,06-0,50 % en peso con respecto al peso total de la composición.
Opcionalmente, la composición de acero de acuerdo con la invención puede comprender aluminio (Al), en un contenido < 0,15%, preferentemente < 0,10%, en peso con respecto al peso total de la composición. De hecho, el aluminio (Al) puede estar presente durante el procedimiento de fabricación del acero de acuerdo con la invención y contribuye de manera muy eficaz a la desoxidación del acero líquido. Este es en particular el caso durante los procedimientos de refundición tales como el procedimiento VIM-VAR. El contenido de aluminio es, en general, más elevado en los aceros producidos utilizando el procedimiento VIM-VAR que en los aceros obtenidos mediante tecnología de polvo. El aluminio crea dificultades durante la atomización por obstrucción de la boquilla de colada con óxidos.
Un bajo contenido de oxígeno es importante para lograr una buena microlimpieza, así como buenas propiedades mecánicas, tales como resistencia a la fatiga y resistencia mecánica. Los contenidos de oxígeno obtenidos mediante lingote son típicamente inferiores a 15 ppm.
Ventajosamente, la composición de acuerdo con la presente invención es cementable, es decir que puede sufrir un tratamiento de cementación, y/o nitrurable, es decir que puede sufrir un tratamiento de nitruración e incluso ventajosamente puede sufrir un tratamiento termoquímico, en particular elegido entre cementación, nitruración, carbonitruración y cementación seguida de nitruración.
Estos tratamientos permiten mejorar la dureza superficial del acero, añadiendo elementos de carbono y/o nitrógeno. Así, si se utiliza la cementación, el contenido de carbono de la superficie del acero aumenta y, por lo tanto, conduce a un aumento de la dureza superficial. La superficie (capa superficial que tiene ventajosamente un espesor de 100 micras) se enriquece así ventajosamente con carbono para obtener un contenido final de carbono (contenido superficial final de carbono) del 0,5%-1,7% en peso, más particularmente del 0,8%-1,5% en peso, más preferentemente de al menos el 1 % en peso, en particular del 1-1,3 % en peso, aún más ventajosamente > 1,1 % en peso, aún más particularmente entre el 1,2 y el 1,5% en peso. En lo sucesivo en el presente documento, se entenderá que el contenido de carbono superficial se ha determinado con ayuda de un muestreo de una capa superficial hasta una profundidad de 100 micras.
Si se utiliza nitruración, es el contenido de nitrógeno el que aumenta en la superficie del acero y, por lo tanto, también la dureza superficial.
Si se utiliza carbonitruración o cementación seguida de nitruración, son los contenidos de carbono y nitrógeno en la superficie del acero los que aumentan y, por lo tanto, también la dureza superficial.
Estos procedimientos son bien conocidos por el experto en la materia.
En una realización ventajosa, la composición de acero de acuerdo con la invención presenta, después de un tratamiento termoquímico, ventajosamente cementación o nitruración o carbonitruración o cementación y a continuación nitruración, seguido de un tratamiento térmico, una dureza superficial superior a 67 HRC, en particular superior o igual a 68 HRC, medida de acuerdo con la norma ASTM E18 publicada en julio de 2017 o norma equivalente. Además la invención presenta ventajosamente una dureza superficial superior o igual a 910 HV (aproximadamente 67,25 HRC de acuerdo con la norma ASTM E140-12b publicada en mayo de 2013), ventajosamente superior o igual a 920 HV, en particular superior o igual a 940 HV, medida de acuerdo con la norma ASTM E384 publicada en agosto de 2017 o norma equivalente, en particular después de un recocido por disolución a una temperatura de 1100 °C. Por otro lado, la invención presenta ventajosamente una dureza superficial superior o igual a 930 HV (correspondiente a aproximadamente 67,75 HRC de acuerdo con la norma ASTM E140-12b publicada en mayo de 2013), ventajosamente superior o igual a 940 HV (correspondiente a 68 HRC de acuerdo con la norma ASTM E140-12b publicada en mayo de 2013), en particular superior o igual a 950 HV, medida de acuerdo con la norma ASTM E384 publicada en agosto de 2017 o norma equivalente después de un recocido por disolución a una temperatura de 1150 °C.
Además, la invención presenta ventajosamente una dureza a 1 mm de profundidad superior o igual a 860 HV (que corresponde aproximadamente a 66 HRC de acuerdo con la norma ASTm E140-12b publicada en mayo de 2013), ventajosamente superior o igual a 870 HV, en particular superior a o igual a 880 HV, medida de acuerdo con la norma ASTM E384 publicada en agosto de 2017 o norma equivalente, en particular después de un recocido por disolución a una temperatura de 1100 °C. Por otro lado, la invención presenta ventajosamente una dureza a 1 mm de profundidad superior o igual a 880 HV, ventajosamente superior o igual a 890 HV, en particular superior o igual a 900 HV, medida de acuerdo con la norma ASTM E384 publicada en agosto de 2017 o norma equivalente.
Por otro lado, la invención presenta ventajosamente un nivel de dureza del material de base (dureza del material del núcleo) comprendida entre 440 y 650 HV, ventajosamente entre 440 y 630 HV, medida de acuerdo con la norma ASTM E384 publicada en agosto de 2017 o norma equivalente.
La composición de acero obtenida gracias a estos tratamientos tiene ventajosamente una concentración de carbono en superficie (contenido superficial final) del 1-1,3 % en peso.
Dicho tratamiento térmico puede incluir:
- (1) un recocido por disolución del acero a una temperatura comprendida entre 1090 °C-1160 °C, ventajosamente entre 1100 °C-1160 °C, más ventajosamente entre 1100 y 1155 °C, en particular entre 1100 y 1150 °C, más particularmente 1150 °C,
- (2) seguido ventajosamente de un mantenimiento a esta temperatura hasta la austenitización completa, en particular durante un período de 15 minutos (temple), (estas 2 fases (1) y (2) permiten la disolución total o parcial de los carburos inicialmente presentes),
- (3) a continuación eventualmente un primer enfriamiento (temple), en particular bajo gas neutro a, por ejemplo, una presión de 2 bares (2 x 105 Pa), ventajosamente hasta temperatura ambiente (esta fase permite obtener una microestructura principalmente martensítica con austenita residual. Esta austenita residual es función de la temperatura de enfriamiento: el contenido disminuye con la temperatura de enfriamiento),
- (4) seguido eventualmente por un mantenimiento a la temperatura ambiente,
- (5) a continuación ventajosamente de un segundo enfriamiento a una temperatura inferior a -40 °C, más ventajosamente inferior a -60 °C, aún más ventajosamente de aproximadamente -70 °C, en particular durante 2 horas (esta fase permite reducir el contenido de austenita residual),
- (6) y ventajosamente uno o más revenidos, más ventajosamente al menos tres revenidos, ventajosamente a una temperatura superior o igual a 475 °C, más ventajosamente comprendida entre 475 °C y 530 °C, en particular de 500 °C, aún más particularmente durante 1 hora cada uno (este o estos revenidos permiten la precipitación de los carburos y la descomposición parcial o total de la austenita residual. Esto permite obtener propiedades de ductilidad).
El interés del acero de acuerdo con la invención es, por lo tanto, obtener altos niveles de dureza con un tratamiento térmico limitado (temperatura comprendida entre 1090 °C-1160 °C, ventajosamente entre 1100 °C-1160 °C, más ventajosamente entre 1100 °C-1155 °C, en particular entre 1100 °C-1150 °C, más particularmente de 1150 °C).
En una realización particularmente ventajosa, la composición de acero de acuerdo con la invención presenta, después de un tratamiento termoquímico, ventajosamente cementación o nitruración o carbonitruración o cementación y a continuación nitruración, seguido de un tratamiento térmico, una estructura martensítica que tiene un contenido de austenita residual inferior al 10 % en peso, más ventajosamente inferior al 0,5 % en peso, y libre de ferrita y perlita, fases conocidas por disminuir la dureza superficial del acero.
Dicho tratamiento térmico puede ser tal como se ha descrito anteriormente.
La presente invención se refiere, además, a un procedimiento de fabricación de una pieza en bruto de acero que tiene la composición de acuerdo con la invención, caracterizado por que comprende:
a) una etapa de elaboración del acero;
b) una etapa de transformación del acero;
c) un tratamiento termoquímico;
d) y un tratamiento térmico.
Ventajosamente, el tratamiento térmico de la etapa d) del procedimiento de acuerdo con la presente invención es tal como se ha descrito anteriormente.
De forma ventajosa, el tratamiento termoquímico de la etapa c) del procedimiento de acuerdo con la presente invención consiste en un tratamiento de cementación o de nitruración o de carbonitruración o de cementación y a continuación de nitruración, ventajosamente se trata de un tratamiento de cementación, que permite más particularmente un enriquecimiento de carbono en la superficie que da lugar a un contenido superficial final de carbono de al menos el 1 % en peso, aún más ventajosamente > 1,1 % en peso.
En particular, la etapa b) del procedimiento de acuerdo con la presente invención consiste en una etapa de laminación, forja y/o extrusión, ventajosamente forja. Estos procedimientos son bien conocidos por los expertos en la materia.
En una realización ventajosa, la etapa a) de elaboración del procedimiento de acuerdo con la presente invención se implementa mediante un procedimiento de elaboración convencional en horno de arco con refinado y refundición bajo escoria conductora (ESR), o mediante un procedimiento VIM o VIM-VAR, posiblemente con una etapa de refundición bajo escoria conductora (ESR) y/o al vacío (VAR), o mediante pulvimetalurgia tal como atomización con gas y compresión mediante compactación isostática en caliente (HIP).
Así, el acero de acuerdo con la presente invención puede elaborarse mediante un procedimiento VIM-VAR. Este procedimiento permite obtener muy buena limpieza de inclusión y mejora la homogeneidad química del lingote. También es posible realizar un procedimiento de refundición bajo escoria conductora (ESR:Electro Slag Remelting)o combinar operaciones ESR y<v>A<r>(refundición al vacío).
Este acero también se puede obtener mediante pulvimetalurgia. Este procedimiento permite producir polvo metálico de alta pureza por atomización, preferentemente por atomización con gas, que permite obtener bajos contenidos de oxígeno. A continuación, el polvo se comprime mediante, por ejemplo, compactación isostática en caliente (HIP). Estos procedimientos son bien conocidos por los expertos en la materia.
La presente invención se refiere también a una pieza en bruto de acero que puede obtenerse mediante el procedimiento de acuerdo con la invención. Esta pieza en bruto está hecha a base de acero que tiene la composición de acuerdo con la presente invención y tal como se ha descrito anteriormente.
La presente invención se refiere además a la utilización de una pieza en bruto de acuerdo con la invención o de una composición de acero de acuerdo con la invención para la fabricación de un órgano mecánico o de un sistema de inyección, ventajosamente de un elemento de transmisión tal como un engranaje, un árbol de transmisión y/o o un rodamiento y, por lo tanto, en particular de un rodamiento.
La presente invención, se refiere, de este modo, a un órgano mecánico, ventajosamente un elemento de transmisión, en particular un engranaje, un árbol de transmisión o un rodamiento, más particularmente un rodamiento o un engranaje, aún más particularmente un rodamiento, de acero que tiene la composición de acuerdo con la invención u obtenido a partir de una pieza en bruto de acero de acuerdo con la invención. Finalmente, la presente invención se refiere a un sistema de inyección hecho de acero que tiene la composición de acuerdo con la invención u obtenido a partir de una pieza en bruto de acero de acuerdo con la invención. De hecho, con la composición de acero de acuerdo con la invención, es posible combinar la alta dureza superficial y la resistencia al desgaste de la superficie después del tratamiento termoquímico con una parte central del material que tiene una alta resistencia a la fatiga y una alta resistencia mecánica.
Por lo tanto, estos aceros se pueden utilizar en campos exigentes tales como rodamientos para la industria aeroespacial o sistemas de inyección.
La invención se comprenderá mejor con la lectura de los ejemplos que siguen, que se dan únicamente con fines no limitativos.
En los ejemplos, a menos que se indique lo contrario, todos los porcentajes se expresan en peso, la temperatura se expresa en grados Celsius y la presión es la presión atmosférica.
1a serie de ejemplos: siete piezas fundidas de laboratorio de aproximadamente 9 kg cada una (6 ejemplos de acuerdo con la invención y un ejemplo comparativo de composición cercana a la de la patente US8157931: ejemplo comparativo 1) se elaboraron mediante el procedimiento VIM de acuerdo con la composición que figura en la tabla 1 siguiente (en % en peso con respecto al peso total de la composición), siendo el resto Fe:
T l 1
El contenido de Nb está por debajo del límite de detección. Nb <0,005 % para todos los ejemplos.
Estas composiciones son muy similares a excepción del ejemplo comparativo 1. Las principales diferencias notables entre el ejemplo comparativo 1 y el ejemplo 1 se relacionan con el contenido de V, Mo y Cr.
Estas piezas fundidas de laboratorio se transformaron en barras con un diámetro de 40 mm mediante un procedimiento de forja en caliente bajo una prensa de 2000 T. Se mecanizaron varillas con un diámetro de 20 mm a partir de la barra y se cementaron. Las varillas cementadas se trataron mediante (1) un recocido por disolución a 1100 °C o 1150 °C, (2) un mantenimiento durante 15 minutos a esta temperatura para austenización, (3) un enfriamiento bajo gas neutro a una presión comprendida entre 2 y 6 bares (2*105 y 6*105 Pa), (4) un periodo a temperatura ambiente, (5) un enfriamiento a -70 °C durante 2 horas, y (6) 3 revenidos a una temperatura de 500 °C durante 1 hora cada uno. Los perfiles de dureza superficial en HV medidos de acuerdo con la norma ASTM E384 publicada en agosto de 2017 de los ejemplos 1 a 6 y el ejemplo comparativo 1 se indican en las tablas 2 y 3.
T l 2 r i r i l i n 11 °
T l r i r i l i n 11 °
Para todas las composiciones químicas excepto el ejemplo comparativo 1, la dureza superficial después de la cementación supera los 920 HV para una temperatura de recocido por disolución de 1100 °C y supera los 930 HV para una temperatura de recocido por disolución de 1150 °C. La dureza a 1 mm de profundidad es siempre superior a 860 HV para una temperatura de recocido por disolución de 1100 °C y siempre es superior a 880 HV para una temperatura de recocido por disolución de 1150 °C para todos los ejemplos excepto el ejemplo comparativo 1 (efecto de la falta de elementos de aleación).
Las durezas en los materiales de base son todas inferiores a 650 HV.
2a serie de ejemplos: se elaboraron 2 piezas fundidas de 100 kg cada una (un ejemplo de acuerdo con la invención y un ejemplo comparativo 2) mediante el procedimiento VIM de acuerdo con la composición que figura en la tabla 4 siguiente (en % en peso con respecto al peso total de la composición), siendo el resto Fe:
T l 4
Estas piezas fundidas de laboratorio se transformaron en barras con un diámetro de 40 mm mediante un procedimiento de forja en caliente bajo una prensa de 2000 T. Se mecanizaron varillas con un diámetro de 20 mm a partir de la barra y se cementaron. Las varillas cementadas se trataron de acuerdo con el mismo procedimiento que para la primera serie de pruebas excepto el recocido por disolución que se realizó a 1100 °C y el triple revenido que se llevó a cabo a 525 °C durante 1 hora. La tabla 5 a continuación muestra los resultados de las pruebas de tenacidad realizadas en probetas CT10 de acuerdo con la norma ASTM E399-17 publicada en febrero de 2018.
T l
El ejemplo comparativo 2 presenta ferrita delta después del tratamiento térmico, en pequeñas cantidades pero suficientes para disminuir las propiedades de tenacidad.
El ejemplo 7, muy próximo al ejemplo comparativo 2 en cuanto a su composición con la excepción del W, no presenta ferrita delta y permite obtener valores de tenacidad casi duplicados con respecto al ejemplo comparativo 2 manteniendo una buena resistencia mecánica (Rm) de aproximadamente 1500 MPa, la cual fue determinada de acuerdo con la norma ASTM E399-17 publicada en febrero de 2018, equivalente a una dureza del núcleo de 450 HV de acuerdo con la norma ASTM E384 publicada en agosto de 2017.
Claims (14)
1. Composición de acero que comprende, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: 0,06-0,20;
Cromo: 2,5-5,0;
Molibdeno: 4,0-6,0;
Tungsteno: 0,01-3,0;
Vanadio: 1,0-3,0;
Níquel: 2,0-4,0;
Cobalto: 9,0-12,5;
Hierro: resto
así como impurezas inevitables en un contenido de, como máximo, el 1 %, que opcionalmente comprende además uno o más de los siguientes elementos:
Niobio: < 2,0;
Nitrógeno: < 0,50;
Silicio: < 0,70;
Manganeso: < 0,70;
Aluminio: <0,15;
estando el contenido combinado de niobio vanadio comprendido en el intervalo 1,0-3,5;
y estando el contenido de carbono nitrógeno comprendido en el intervalo 0,06-0,50.
2. Composición de acero, de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizada por quecomprende, en porcentajes en peso de la composición total:
Carbono: 0,06-0,20, preferentemente 0,08-0,18;
Cromo: 3,0-4,5, preferentemente 3,5-4,5;
Molibdeno: 4,0-6,0, preferentemente 4,5-5,5;
Tungsteno 0,01-3,0;
Vanadio: 1,5-2,5, preferentemente 2,0-2,3;
Níquel: 2,0-4,0, preferentemente 2,5-3,5;
Cobalto: 9,5-12,5, preferentemente 9,5-10,5;
Hierro: resto
así como impurezas inevitables,
que opcionalmente comprende además uno o más de los siguientes elementos:
Niobio: < 2,0;
Nitrógeno: < 0,20;
Silicio: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Manganeso: < 0,70, preferentemente 0,05-0,50;
Aluminio: <0,10;
estando el contenido combinado de niobio vanadio comprendido en el intervalo 1,0-3,5;
y estando el contenido de carbono nitrógeno comprendido en el intervalo 0,06-0,50.
3. Composición de acero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2,caracterizada por quecomprende, como máximo, el 0,5 % en peso de impurezas inevitables, siendo las impurezas inevitables elegidas ventajosamente entre titanio, azufre, fósforo, cobre, estaño, plomo, oxígeno y sus mezclas.
4. Composición de acero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizada por quepresenta, después de un tratamiento termoquímico, ventajosamente cementación o nitruración o carbonitruración o cementación y a continuación nitruración, seguido de un tratamiento térmico, una dureza superficial superior a 67 HRC, en particular superior o igual a 68 HRC y ventajosamente una dureza a 1 mm de profundidad superior o igual a 66 HRC.
5. Composición de acero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizada por quepresenta, después de un tratamiento termoquímico, ventajosamente cementación o nitruración o carbonitruración o cementación y a continuación nitruración, seguido de un tratamiento térmico, una estructura martensítica que tiene un contenido de austenita residual inferior al 0,5 % en peso y libre de ferrita y perlita.
6. Composición de acero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5,caracterizada por queel tratamiento térmico comprende un recocido por disolución a una temperatura comprendida entre 1090 °C-1160 °C seguida de un temple posiblemente con un enfriamiento, ventajosamente a una temperatura inferior a -40 °C y varios revenidos, ventajosamente al menos tres revenidos, a una temperatura comprendida entre 475 °C y 530 °C, en particular 500 °C.
7. Procedimiento de fabricación de una pieza en bruto de acero que tiene la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado porquecomprende:
a) una etapa de elaboración del acero, implementada ventajosamente mediante un procedimiento de elaboración convencional en horno de arco y con refinado y refundición bajo escoria conductora (ESR), o mediante un procedimiento VIM o VIM-VAR, con eventualmente una etapa de refundición bajo escoria conductora (ESR) y/o al vacío (VAR), o mediante pulvimetalurgia tal como atomización con gas y compresión mediante compactación isostática en caliente (HIP);
b) una etapa de transformación del acero, que consiste ventajosamente en una etapa de laminación, forja y/o extrusión;
c) un tratamiento termoquímico;
d) y un tratamiento térmico.
8. Procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 7,caracterizado por quela etapa c) consiste en un tratamiento de cementación o nitruración o carbonitruración o cementación y a continuación nitruración, ventajosamente se trata de un tratamiento de cementación.
9. Procedimiento de fabricación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8,caracterizado por quela etapa c) consiste en un tratamiento de cementación que permite un enriquecimiento de carbono en la superficie que da como resultado un contenido superficial final de carbono de al menos el 1 % en peso, aún más ventajosamente > 1,1 % en peso.
10. Procedimiento de fabricación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9,caracterizado por quela etapa d) comprende un recocido por disolución a una temperatura comprendida entre 1090 °C-1160 °C, ventajosamente comprendida entre 1100 °C-1150 °C, seguido de un mantenimiento a esta temperatura hasta la austenización completa con posiblemente un enfriamiento a una temperatura inferior a -40 °C, ventajosamente de -70 °C, y varios revenidos, ventajosamente al menos tres revenidos, a una temperatura comprendida entre 475 °C y 530 °C, en particular 500 °C.
11. Pieza en bruto de acero susceptible de ser obtenida mediante un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.
12. Utilización de una pieza en bruto de acuerdo con la reivindicación 11 o de una composición de acero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para la fabricación de un órgano mecánico o de un sistema de inyección, ventajosamente de un rodamiento.
13. Órgano mecánico, ventajosamente elemento de transmisión, en particular rodamiento o engranaje, de acero que tiene la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 u obtenido a partir de una pieza en bruto de acero de acuerdo con la reivindicación 11.
14. Sistema de inyección hecho de acero que tiene la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 u obtenido a partir de una pieza en bruto de acero de acuerdo con la reivindicación 11.
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