COMPOSICIONES DE ACERO, MÉTODOS PARA SU FORMACIÓN, Y ARTÍCULOS FORMADOS A PARTIR DE ELLAS
CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a métodos para formar composiciones de acero, composiciones de acero producidas a partir de estos métodos, y artículos formados a partir de las composiciones . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El acero marenvejecible es un acero martensítico de bajo contenido de carbono, de alta resistencia, que contiene cantidades relativamente elevadas de níquel y en donde mediante envejecimiento se forman precipitados de endurecimiento. Debido en parte a sus propiedades mecánicas excepcionales como, por ejemplo, alta resistencia a la tensión, el acero marenvejecible ha sido empleado en varias aplicaciones comerciales y militares. Las aplicaciones comerciales incluyen, por ejemplo, piezas forjadas para aeronaves. Ciertos aceros marenvejecibles poseen también propiedades particularmente buenas para aplicaciones militares, por ejemplo en el caso de uso en placa blindada, y han mostrado una buena resistencia a la penetración de proyectiles . Históricamente, las placas blindadas han sido producidas a partir de varios materiales, incluyendo cerámicas, metales tales como acero de aluminio, así como compuestos de metales.
Recientemente, mejoras en placa blindada han proporcionado una placa blindada de peso ligero que tiene una mayor protección balística. En cuanto a este aspecto, el acero marenvejecible ofrece ciertas ventajas en comparación con formas tradicionales de material para placa blindada. Varias composiciones y métodos para formar acero marenvejecible para su uso en placa blindada han sido empleados para proporcionar propiedades mejoradas y mayor resistencia a la penetración de proyectiles. El lado frontal duro de la placa blindada está diseñado para romper o aplanar el proyectil, mientras que el lado posterior más suave captura el proyectil. Por ejemplo, una placa blindada de dureza doble, comercialmente disponible como K12® de Allegheny Ludlum, Washington, PA, se basa en una aleación de acero Ni-Mo-Cr que consiste de un lado frontal de dureza relativamente alta y un lado posterior más suave. El ensamble está unido por laminado a través de un proceso de varias etapas que incluye el calentamiento a una temperatura específica y laminado en caliente hasta que los dos lados formen una unión metalúrgica fuerte. Las placas unidas por laminación son después recocidas, cortadas y aplanadas. En otro ensamble de placa blindada y proceso de formación, una placa compuesta de acero marenvejecible incluye una capa externa dura y una capa interna tenaz. El acero de la capa interna es producido en un proceso que emplea una composición
química que contiene, en porcentaje en pesos: C < 0.01, Si < 0.1, Mn < 0.1, P < 0.005, S < 0.005, Cu < 0.1, Mo es de 4.80 a 5.20, Ni es de 17.5 a 18.5, Cr < 0.1, Ti es de 0.55 a 0.70, Co es de 8.0 a 9.0. El acero de la capa externa es producido con purificación en proceso con una composición química que contiene, en porcentaje en peso: C < 0.01, Si < 0.1, Mn es de 0.02 a 0.20, P < 0.005, S < 0.005, Cu es de 0.01 a 0.20, Mo es de 4.80 a 5.20, Ni es de 17.5 a 18.5, Cr es de 0.01 a 0.20, Ti es de 1.80 a 1.95, Co es 14.0 a 15.5, Al es de 0.05 a 0.15, con el resto siendo Fe y contaminantes que resultan del proceso de fabricación. La obtención de las propiedades de aleación requeridas bajo especificaciones estrictas de consumidor requiere de un control cuidadoso y estricto de la composición de aleación y de los procesos de formación. Aj untes aún leven en el proceso de composiciones de aleación pueden afectar significativamente las propiedades y el desempeño de los aceros marenvejecibles. Debido en parte a estos requisitos, esfuerzos extensos se han hecho para mejorar las propiedades mecánicas de las aleaciones marenvejecibles para varias aplicaciones. Por ejemplo, intentos para incrementar la resistencia elástica y la resistencia a la penetración de proyectiles en aleaciones marenvejecibles sean han enfocado en métodos de formación de aleaciones en una amplia gama de parámetros de proceso incluyendo tiempo y temperatura de
horno, temperaturas de recocido y endurecimiento, operaciones de laminado, y similares. Los métodos reportados utilizan varias condiciones de procesamiento en un intento para proporcionar propiedades de aleación mejoradas al material marenvejecible. Mejoras adicionales serían una adición bienvenida a los procesos de la técnica anterior en donde el control y monitoreo de elementos formadores de aleación y condiciones de procesamiento se contemplan para mejorar las características de los aceros marenvejecibles. Más particularmente, existe una necesidad continua de enfoques que mejoran la resistencia elástica en aceros marenvejecibles y proporcionan una mayor integridad, propiedades físicas y/o resistencia a la penetración de proyectiles en los artículos formados a partir de ahí. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN En una modalidad, la presente invención proporciona una composición de acero marenvejecible que comprende, en peso de 15.0 a 20.0% de Ni, de 2.0 a 6.0% de Mo, de 3.0 a 8.0% de Ti, hasta 0.5% Al, el resto de Fe e impurezas residuales. En otra modalidad, la presente proporciona una placa de acero marenvejecible que comprende una primera capa formada de una composición que comprende, en peso, de 15.0 a 20% de Ni, de 2.0 a 6.0% de Mo, de 3.0 a 8.0% de Ti, hasta 0.5% de Al el resto siendo Fe e impurezas residuales. La placa puede ser un
compuesto que tiene una segunda capa depositada sobre la primera capa, la segunda capa tiene una composición que comprende en peso, de 15.0 a 20.0% de Ni, de 2.0 a 6.0% de Mo, de 3.0 a 8.0% de Ti, hasta 0.5% de Al el resto de Fe e impurezas residuales. En todavía otra modalidad, la presente invención ofrece una placa compuesta de acero marenvejecible que comprende una primera capa y una segunda capa, la primera capa tiene un valor de dureza dentro de un rango de 48 a 54 RC. La presente invención ofrece también un método para formar un acero marenvejecible. El método comprende la producción de acero con una composición que comprende, en peso, de 15.0 a 20.0% de Ni, de 2.0 a 6.0% de Mo, de 3.0 a 8.0% de Ti, hasta 0.5% de Al el resto de Fe e impurezas residuales. En otra modalidad, la presente invención proporciona un método para formar una placa de acero marenvejecible. El método comprende la producción de acero de una primera capa formada de un compuesto que comprende en peso, de 15.0 a 20.0% de Ni, de 2.0 a 6.0% de Mo, de 3.0 a 8.0% de Ti, hasta 0.5% de Al el resto de Fe e impurezas residuales, y la formación de la primera capa en la placa de acero marenvejecible. En modalidades en donde la placa es una placa compuesta, el método puede comprender además la producción de acero de una segunda capa que se forma de una composición que comprende, en peso de 15.0 a 20.0% de Ni, de 2.0 a 6.0% de
Mo, de 1.0 a 3.0% de Ti, hasta 0.5% de Al el resto de Fe e impurezas residuales, y la formación de la primera capa y la segunda capa en la placa compuesta. En una modalidad, la presente invención proporciona un método para formar una placa de acero marenvejecible. El método incluye la producción de acero de una primera capa formada de una composición que tiene un valor de dureza dentro de un rango de 58 a 64 RC, y la producción de acero de una segunda capa que se forma de una composición que tiene un valor de dureza dentro de un rango de 48 a 54 RC . La presente invención ofrece también un método para formar una placa compuesta de acero marenvejecible. El método comprende: la producción de acero de una primera capa, la primera capa producida utilizando metalurgia en polvo; producción de acero de una segunda capa formada de una composición; y la formación de la primera capa y de la segunda capa en la placa compuesta. La primera invención ofrece también artículos de manufactura formados por las composiciones de acero, placas y métodos planteados arriba. Se entenderá que esta invención no se limita a las modalidades divulgadas en este compendio sino que abarca modificaciones que están dentro del espíritu y alcance de la invención, de conformidad con lo definido por las reivindicaciones.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES DE LA INVENCIÓN Se entenderá que ciertas descripciones de la presente invención han sido simplificadas con el objeto de ilustrar solamente los elementos y limitaciones que son relevantes para una comprensión clara de la presente invención mientras que se eliminan otros elementos para propósitos de claridad. Las personas con conocimientos ordinarios en la materia, al considerar la presente descripción de la invención, reconocerán que los otros elementos y/o limitaciones pueden ser deseables con el objeto de implementar la presente invención. Sin embargo, puesto que otros tales elementos y/o limitaciones pueden ser fácilmente determinados por una persona con conocimientos ordinarios en la materia al tomar en consideración la presente descripción de la invención, y no son necesarios para una comprensión completa de la presente invención, no se proporciona aquí una discusión de estos elementos y limitaciones. Por ejemplo, como se comentó aquí, ciertas modalidades de los aceros de la presente invención pueden utilizarse en aplicaciones de placas blindadas de alto desempeño como se aplican, por ejemplo, a vehículos blindados. La forma de fabricar una placa blindada, por ejemplo, como se aplica a vehículos blindados, es generalmente comprendida por las personas con conocimientos ordinarios en la materia y por consiguiente no se describe con detalles aquí. Se entenderá que la descripción presentada
aquí es simplemente un ejemplo de la presente invención y no pretende limitar el alcance de las reivindicaciones. Además, ciertas composiciones dentro de la presente invención se describen generalmente en forma de aleaciones que pueden ser utilizados para producir ciertos componentes y artículos de alto desempeño como por ejemplo partes o componentes para aplicaciones de placa blindada. Se entenderá sin embargo que la presente invención puede incorporarse en formas y aplicarse para usos finales que no son específica ni expresamente descritos aquí. Por ejemplo, una persona con conocimientos en la materia observara que modalidades de la presente invención pueden ser incorporadas en otros artículos de alto desempeño. Ejemplos no limitativos de tales artículos de alto desempeño incluyen cuerpos de misiles, rotores centrífugos, piezas forjadas para aeronaves, como por ejemplo partes de aeronaves y partes de estructuras de aeronaves, conectores, punzones y dados, componentes de cohetes y motores de cohetes, motores de turbina de gas, turbinas terrestres industriales, motores de combustión interna, componentes de automóviles y motocicletas, partes de automóviles de carreras (como por ejemplo, válvulas, resortes, pernos y frenos), intercambiadores de calor, equipo empleado en las industrias química y petroquímica como por ejemplo tanques, tuberías, válvulas, bombas y similares, componentes para implantes biomédicos, instrumentos
quirúrgicos, equipo recreativos, equipo para el deporte, componentes arquitectónicos, y materiales de construcción.
I Fuera de los ejemplos proporcionados aquí, o a menos que se i especifique expresamente lo contrario, todos los rangos numéricos, cantidades, valores y porcentajes como por ejemplo los relacionados con cantidades de materiales, contenidos elementales, tiempos y temperaturas de reacción, proporciones de cantidades, y otros, en la siguiente parte de la especificación y reivindicaciones adjuntas pueden leerse como si estuviesen modificados por la palabra "aproximadamente" aún cuando el término "aproximadamente" no aparezca expresamente con el valor, cantidad o rango. Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expresados en la especificación siguiente y en las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar según las propiedades deseadas que se desea obtener a través de la presente invención. Por lo menos, y no como intento de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe por lo menos considerar tomando en cuenta el número de dígitos significativos reportados y aplicando técnicas de redondeo habituales . Independientemente del hecho que los rangos numéricos y parámetros que presentan el alcance amplio de la invención
son aproximaciones, los valores numéricos presentados en los ejemplos específicos son reportados con la mayor precisión posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene inherentemente errores que resultan necesariamente de la desviación estándar encontrada en las mediciones de prueba respectivas subyacentes. Además, cuando se presentan aquí rangos numéricos, esos rangos incluyen los puntos finales del rango mencionado (es decir, se pueden utilizar los puntos finales) . Cuando se utilizan aquí porcentajes en peso, los valores numéricos reportados se relacionan al peso de aleación total. Así mismo, al menos que se indique expresamente lo contrario, cuando se proporcionan porcentajes en peso aquí para componentes de los aceros de la presente invención, los porcentajes proporcionados se basan en la forma elemental de cada componente. Cualquier patente, publicación u otro material de divulgación, en totalidad o en parte es decir a incorporar por referencia aquí, se incorpora aquí solamente en la medida en que el material incorporado no entra en conflicto con las definiciones existentes, declaraciones, u otra divulgación material presentada en esta divulgación. Como tal, y en la medida necesaria, la divulgación como se plantea explícitamente aquí reemplaza cualquier material conflictivo incorporado aquí por referencia. Cualquier material o parte del mismo que se califica como incorporado por referencia
aquí, pero que entra en conflicto con definiciones existentes, declaraciones u otra divulgación material planteada aquí se incorporara aquí solamente en la medida en que no existe conflicto entre el material incorporado y el material divulgado existente. Las enseñanzas de la presente invención pueden ser útiles tanto en una placa blindada de acero compuesto de dureza doble como en una placa de acero homogénea. Como se utiliza aquí, una "placa homogénea" se refiere a una placa individual fabricada a partir de una sola composición en fusión o polvo, en comparación con una "placa compuesta" (es decir, dos o más placas o capas formadas separadamente y unidas conjuntamente para formar una placa) . Por consiguiente, la primera capa y la segunda capa presentadas abajo pueden emplearse solas para varios usos, o bien pueden utilizarse en uno o varios arreglos en capas, como placa blindada de acero compuesto. El término "fuente" se refiere a cualquier material adecuado como su uso como ingrediente en una mezcla en fusión o polvo con el objeto de proporcionar un constituyente elemental particular a la mezcla en fusión o polvo. Como se utiliza aquí, el término "impurezas residuales" se refiere a uno o varios contenidos que actúan como contaminantes incidentales para la composición en fusión o polvo que no proporcionan propósito funcional ni beneficio a la composición en fusión o polvo. Como se utiliza aquí, la expresión "depositados sobre"
o "aplicado sobre" una placa o capa significa depositado o proporcionado arriba o sobre, pero no necesariamente adyacente a, la superficie de la placa o capa. Por ejemplo, una primera capa puede ser depositada directamente en la segunda capa o bien una o varias otras capas pueden ser aplicadas entre ellas. Así mismo, cuando se utilizan los términos "un", "una", o "el" para referirse a un artículo se contempla por lo menos y puede emplearse o utilizarse por lo menos un artículo un artículo y posiblemente más que un artículo. La presente invención se enfoca generalmente a aceros de alta resistencia y particularmente a aceros marenvejecibles y métodos para fabricarlos y emplearlos. Algunos de los aceros marenvejecibles dentro del marco de la presente invención podrían aplicarse por ejemplo en componentes de alto desempeño de conformidad con lo indicado aquí. Se ha encontrado que la adición de cantidades efectivos de níquel, titanio y molibdeno, junto con otros aditivos opcionales, de conformidad con lo establecido aquí, para formar aceros marenvejibles ofrece propiedades de alto desempeño como por ejemplo dureza, los lingotes procesados y los artículos resultantes formados a partir de esto, como por ejemplo una placa blindada. Por ejemplo, los inventores han determinado que una placa blindada de dureza doble que tiene una primera capa que tiene químicas particulares que ofrecen una primera
dureza dentro de un primer rango de dureza, y una segunda capa que tiene químicas particulares que proporcionan una segunda dureza mayor que la primera dureza dentro de un segundo rango de dureza, que puede formarse a través de ciertas operaciones de endurecimiento y procesamiento, puede producir propiedades de alto desempeño significativas como por ejemplo excelente desempeño balístico en comparación con íos aceros marenvejecibles de la técnica anterior. En una modalidad, la primera capa puede ser un lado frontal y la segunda capa puede ser un lado posterior de la placa blindada . De conformidad con lo apoyado por los ejemplos presentados aquí, una amplia gama de aceros marenvejecibles caen dentro de los rangos reclamados y métodos de formación y están diseñados para operar en un rango significativo de valores de dureza, proporcionan ventajas particulares en artículos de alto desempeño. Se ha encontrado que los valores de dureza pueden ser obtenidos a partir de aceros marenvejecibles tales como materiales Ni-Ti-Mo que pueden ser una combinación de componentes en condiciones de procesamiento particulares, de conformidad con lo presentado aquí. Los materiales que forman la primera capa pueden incluir componentes de hierro, níquel, molibdeno y titanio, como componentes principales y pueden incluir, pero no es necesario, uno o varios componentes de carbono, manganeso,
fósforo, azufre, silicio, cromo, aluminio, cobre, niobio (es decir, columbio) , nitrógeno y cobalto como componentes menores o bien como impurezas residuales. Los componentes principales de la primera capa pueden mezclarse de tal manera que el componente de níquel pueda estar presente en cantidades dentro de un rango de 15.0 a 20.0 % en peso de la composición final de la primera capa, y puede estar dentro de un rango de 18.0% a 19.0 % en peso. Varias formas de fuentes de níquel pueden emplearse como por ejemplo níquel electrolítico, comercialmente disponible en International Nickel Company, Canadá. Formas refinadas de níquel y pelas de níquel pueden también emplearse. El componente de titanio puede estar presente en cantidades dentro de un rango de 1.0 a 3.0 % en peso de la composición final de la primera capa, y puede estar dentro de un rango de 1.35 a 1.45% en peso. Las fuentes del componente de titanio pueden incluir, por ejemplo, desperdicio de titanio, como por ejemplo TÍ-6AI-4V como aleación titanio, o bien adiciones comercialmente puras de titanio. El componente de molibdeno puede estar presente en cantidades dentro de un rango de 2.0 a 6.0% en peso, de la composición final de la primera capa y puede estar dentro de un rango de 2.90 a 3.10% en peso. Las fuentes del componente de molibdeno pueden incluir, por ejemplo, desperdicio de molibdeno, alambre o Mo02. El componente de aluminio puede agregarse a los componentes
principales en la primera capa en cantidades dentro de un rango de hasta 0.5% en peso, de la composición final de la primera capa y puede estar dentro de un rango de hasta 0.5% en peso. El componente de aluminio puede agregarse a través de varias fuentes conocidas en la técnica como por ejemplo a través de adición de metal de aluminio. Otros componentes pueden estar presentes en la composición, sin que sea necesario, de la primera capa de acero marenvejecible, y pueden incluir carbono, manganeso, fósforo, azufre, silicio, cromo, cobre, niobio, nitrógeno, y/o cobalto. Cada uno de esos componentes puede estar presente como impureza residual o contaminante en la composición de aleación. Por ejemplo, el componente de carbono puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.05% en peso, de la composición final de la primera capa y puede estar dentro de un rango en cantidades de hasta 0.02 % en peso. El componente de manganeso puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.3% en peso, de la composición final de la primera capa y puede estar dentro de un rango de hasta 0.1% én peso. El componente de fósforo puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.1% en peso, de la composición final de la primera capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.04 % en peso. El componente de azufre puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.03 % en peso, de la composición final de la primera
capa, y puede estar presente en cantidades de hasta 0.0055 en peso, el componente de silicio puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.5 % en peso, de la composición final de primera capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.1 % en peso. El componente de cromo puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 1.0% en peso, de la composición final de la primera capa y puede estar dentro de un rango de hasta 0.5% en peso. El componente de cobre puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 1.0% en peso, de composición final de la primera capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.2% en peso. El componente de niobio puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.3 % en peso, de la composición final de la primera capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.15 % en peso. El componente de nitrógeno puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.01 % en peso, de la composición final de la primera capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.005 % en peso. El componente de cobalto puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.5 % en peso de la composición final de la primera capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.001 a 0.5 % en peso. Él componente de hierro y otras impurezas a nivel de huellas que resultan de la fabricación pueden constituir el resto de la composición final de la primera capa. Ciertas fuentes del
componente de hierro incluyen, por ejemplo, rebabas de hierro, chatarra, y materiales de recorte de acero suave. En una modalidad de la presente invención, la primera capa puede ser un acero marenvejible comercialmente disponible, vendido bajo la marca comercial VascoMax® T-250 de Allegheny Technologies Inc. Pittsburgh, PA. Los materiales que forman la segunda capa pueden incluir componentes de hierro níquel, molibdeno, y titanio como componentes principales y pueden incluir, sin que sea forzoso uno o varios componentes de carbono, manganeso, fósforo, azufre, silicio, cromo, aluminio, cobre, niobio, nitrógeno y cobalto ya sea como componentes menores o bien como impurezas residuales. Las fuentes de los componentes mayores de la segunda capa pueden ser las mismas que las fuentes para la primera capa o bien pueden ser diferentes de las formas y fuentes establecidas para la primera capa, y esta dentro del conocimiento de una persona con práctica ordinaria de la técnica, ios componentes principales de la segunda capa pueden mezclarse de tal manera que el componente de níquel pueda estar presente en cantidades dentro de un rango de 15.0% a 20.0% en peso, de la composición final de la segunda caspa y pueden estar dentro de un rango de 18.0% a 19.0% en peso. El componente de titanio puede estar presente en cantidades dentro de un rango de 3.0% a 8.0% en peso, de la composición
final de la segunda capa y puede estar dentro de un rango de 5.9% a 6.3% en peso. El componente de molibdeno puede estar presente en cantidades dentro de un rango de 2.0% a 6.0% en peso, de la composición final de la segunda capa y puede estar dentro de un rango de 3.9% a 4.1% en peso. El componente de aluminio puede agregarse a los componentes principales en la segunda capa en cantidades dentro de un rango de hasta 0.5% en peso, de la composición final, y puede estar dentro de un rango de 0.05% a 0.10% en peso. Otros componentes que pueden estar presentes, sin que sea forzoso, en la composición de acero marenvejecible de la segunda capa pueden incluir carbono, manganeso, fósforo, azufre, silíceo, cromo, niobio, nitrógeno, y/o cobalto. Cada uno de estos componentes puede estar presente como impureza residual o contaminante en la composición de aleación. Por ejemplo, el componente de carbono puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.05% en peso, de la composición final de la segunda capa y puede estar dentro de un rango de hasta 0.02% en peso. El componente de manganeso puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.3% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.1% en peso. El componente de fósforo puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.04% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.01%
en peso. El componente de azufre puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.03% en peso, de la composición final de la segunda capa y puede estar dentro de un rango de h asta 0.01% en peso. El componente de silíceo puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.5% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.1% en peso. El componente de cromo puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 1.0% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.5% en peso. El componente de cobre puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 1.0% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.2% en peso. El componente de niobio puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.3% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.15% en peso. El componente de nitrógeno puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.01% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de hasta 0.007% en peso. El componente de cobalto puede estar presente en cantidades dentro de un rango de hasta 0.5% en peso, de la composición final de la segunda capa, y puede estar dentro de un rango de 0.001% a 0.5% en peso.
El componente de hierro y otras impurezas menores que resultan de la operación de fabricación pueden conformar el resto de la composición final de la segunda capa. Se observará por parte de la persona con conocimientos ordinarios en la materia que aun cuando óxidos específicos para cada componente metálico pueden comentarse aquí, otros compuestos adecuados como por ejemplo óxidos o carbonatos, en caso aplicable, pueden utilizarse para formar las aleaciones de la presente invención. Por consiguiente, aun cuando se pueden divulgar aquí óxidos metálicos particulares, una persona con conocimientos en la materia entenderá que la presente invención no tiene que limitarse al uso del estado de oxidación específico identificado, y otros óxidos metálicos y otros estados de oxidación o sus carbonatos pueden emplearse como sustituto parcial o completo del óxido metálico particular. Por ejemplo, con relación a óxido de molibdeno, la presente invención puede emplear Mo02, Mo03, Mo203, y compuestos capaces de convertirse en Mo02, Mo03, Mo203. Por consiguiente, aun cuando óxidos metálicos específicos pueden emplearse en la presente invención, una persona con conocimientos ordinarios en la materia entenderá que el alcance de la presente invención no tiene que ser limitado solamente ha estos componentes específicos. Con relación a la preparación de la forma en fusión o en polvo, los componentes de hierro, níquel, titanio, molibdeno
y, opcionalmente aluminio de la primera y/o segunda capa, en caso necesario, pueden ser pulverizados y mezclados de cualquier forma conocida por parte de las personas con conocimientos ordinarios en la materia. El mineral bruto puede ser pulverizado, como por ejemplo mediante aplastamiento o corte, y mezclado de tal manera que todos los agentes de aleación estén presentes en las cantidades y proporciones deseadas. Así mismo, a través de una selección apropiada de los ingredientes, otros elementos tales como carbono, manganeso, fósforo, azufre, silíceo, cromo, cobre, niobio, nitrógeno y cobalto pueden ser mantenidos a niveles aceptables para obtener propiedades mecánicas deseadas o para limitar cualquier efecto adverso sobre las propiedades mecánicas de la aleación final. La materia prima puede ser mezclada conjuntamente en forma de polvo o en preparación para fusión. Cuando se somete a la fusión, los ingredientes brutos deben ser consolidados en una forma cilindrica o rectangular generalmente homogénea a través de una serie de procesos de fabricación y fusión. Como se comento arriba, la selección y adición de cada uno de los ingredientes brutos para formar la fusión debe ser cuidadosamente controlada debido al efecto que tiene estas adiciones sobre las propiedades de la aleación en la forma terminada. Polvo metálico, por ejemplo, la segunda composición de capa puede también producirse mediante fusión por inducción en
vacío (VIM) , vaciando la corriente de metal derretido en un atomizador, en forma de una cuchilla giratoria, que provoca la creación de pequeñas gotas de metal derretido. Las pequeñas gotas pueden solidificarse rápidamente en una atmósfera de gas inerte o en vacío lo que resulta en la formación de partículas de polvo de metal. Una o varias placas o capas de la placa blindada de la presente invención, como por ejemplo las que tienen la composición de la primera capa, pueden ser producidas por prácticas de fusión convencionales, como por ejemplo fusión consumible (por ejemplo, refusión por electrodo en vacío (VAR) , VIM, o bien refusión bajo escoria electroconductora (ESR) ) , fusión no consumible (por ejemplo, arco eléctrico no consumible, fusión en horno de plasma frío, o bien fusión en horno de haces electrónicos fríos o bien una combinación de cualquiera de estas prácticas. Cuando se aplica la composición de la primera capa, por ejemplo, el método podría incluir la fusión de la composición de acero apropiada de la primera capa, el vaciado de la composición de la primera capa en lingotes o zamarras, y el laminado en caliente de la primera capa a un espesor de zamarra intermedio. Después, la primera capa puede ser producida mediante el hecho de someter la superficie de conexión de la zamarra a esmerilado y limpieza. Cuando se produce la placa compuesta de la presente invención, la segunda capa puede ser depositada ya sea
directa o indirectamente sobre la superficie de conexión de la primera capa y unida por laminado de tal manera que las capas formen una unión metalúrgica fuerte entre ellas. La segunda capa puede estar en forma de polvo y puede aplicarse sobre la primera capa de conformidad con lo descrito con mayores detalles abajo o bien puede formarse empleando prácticas de fusión convencionales de una manera similar a la primera capa. En esta última forma, la primera zamarra y la segunda zamarra pueden formarse en un compuesto de manera conocida por parte de las personas con conocimientos en la materia de conformidad con lo planteado en las Patentes Norteamericanas Números 5,749,140 y 6,360,936, que se incorporan aquí por referencia en su totalidad, con posibles variaciones de proceso de conformidad con lo establecido aquí. Por ejemplo, la primera zamarra y la segunda zamarra pueden ser sometidas a soldadura periférica o recubrimiento explosivo para formar paquetes en las zamarras frontales y traseras, y después someter los dos o más aceros a laminación, como por ejemplo a través de un proceso de unión por laminación, hasta obtener un espesor de placa deseado. El producto de zamarra soldada puede, sin que sea necesario, ser evacuado y sellado herméticamente con alto vacío para unión por laminado subsiguiente a un espesor de placa deseado. Después, la zamarra puede ser sometida a un tratamiento térmico mediante austenitización, enfriamiento rápido, y
templado, según lo necesario. En modalidades en donde la segunda capa esta depositada en la superficie de conexión de la primera capa de placa en forma de polvo, la zamarra compuesta formarse a través de varias técnicas de metalurgia en polvo. En una modalidad, por ejemplo, la segunda capa puede ser aplicada sobre la superficie de conexión de la primera capa en cualquier cantidad deseada, como por ejemplo las cantidades indicadas aquí, por medio de prensado e isostático en caliente en cualquier espesor deseado. Después, la zamarra compuesta puede ser unida por laminado en el espesor de placa deseado y subsiguientemente tratado térmicamente por austenización, enfriamiento rápido y templado, en caso necesario. Por ejemplo, en una modalidad que emplea las técnicas de metalurgia en polvo, el producto de la presente invención puede ser producido por la laminación en caliente de un lingote de la composición de primera capa (lado posterior) para formar una zamarra, esmerilar suavemente la superficie de la zamarra, y prensar isostáticamente en caliente el polvo metálico de la composición de segunda capa (lado frontal) contra la zamarra del lado posterior. La zamarra compuesta puede ser entonces calentada a una temperatura dentro de un rango de 1038° C a 1260° C (de 1900° F a 2300° F) como por ejemplo a una temperatura de 1177° C (2150° F) a un tamaño intermedio de zamarra dentro de un rango de 2 a 20 veces,
como por ejemplo 10 veces, el espesor acabado. La zamarra puede entonces ser enfriada y sometida a tratamiento con soplado de arena, y después calentada a una temperatura dentro de un rango de 871° C a 1149° C (de 1600° F a 2100° F) como por ejemplo a una temperatura de 1010° C (1850° F) . La zamarra puede ser entonces laminada hasta su tamaño acabado, recocida a una temperatura dentro de un rango de 899° C a 954° C (de 1650° F a 1750° F) como por ejemplo a una temperatura de 926° C (1700° F) , enfriada a una temperatura inferior a 38° C (100° F) , recocida a una temperatura dentro de un rango de 788° C a 843° C (de 1450° F a 1550° F) como por ejemplo a una temperatura de 816° C (1500° F) , sometida a tratamiento con soplado de arena y después cortada al tamaño. En modalidades de la presente invención, la primera capa (lado suave) puede estar dentro de un rango de 40% a 50% en peso, del compuesto total, y puede representar el 45% en peso, del compuesto total, mientras que la segunda capa (lado duro) puede estar dentro de un rango de 50% a 60% en peso, del compuesto total, y puede representar el 55% en peso, del compuesto total. De esta forma, cuando el compuesto es tratado térmicamente, la distorsión del compuesto es mínima. La primera capa (lado suave) puede formarse a cualquier spesor deseado, como por ejemplo a un espesor dentro de un rango de 5.1 a 20.3 cm (de 2.0 a 8.0 pulgadas) y puede formarse a un espesor de 12.7 cm (5.0 pulgadas). La segunda
capa (lado duro) puede formarse utilizando técnicas de metalurgia en polvo, de conformidad con lo establecido aquí, y puede formarse directa o indirectamente adyacente a la primera capa en cualquier espesor deseado, como por ejemplo un espesor dentro de un rango de 3.8 a 15.2 cm (de 1.5 a 6.0 pulgadas) y puede formarse un espesor de 10.4 cm (4.1 pulgadas) . En modalidades en donde la zamarra compuesta incluye solamente una primera capa y una segunda capa, la zamarra compuesta puede formarse a cualquier espesor deseado, como por ejemplo un espesor dentro de un rango de 8.9 a 35.6 cm (de 3.5 a 14 pulgadas), y puede formarse a un espesor de 22.9 cm (9.0 pulgadas) . En una modalidad, la primera capa (lado suave) puede tener un grado de dureza, medido en la escala de dureza Rockwell C ("RC") dentro de un rango de 48 a 54 RC, y puede tener un valor de dureza dentro de un rango de 49 a 51 RC. El valor de dureza de la primera capa puede alcanzarse después de endurecimiento por envejecimiento de la primera capa a una temperatura dentro de un rango de 454° C a 538° C (de 850° F á 1000° F) y puede alcanzarse después de endurecimiento por envejecimiento de la primera capa a una temperatura de 496° C (925° F) . La segunda capa (lado duro) puede tener un valor de dureza dentro de un rango de 58 a 64 RC, y puede tener un valor de dureza dentro de un rango de 59 a 691 RC . El valor de dureza
de la segunda capa puede ser alcanzada después de endurecimiento por envejecimiento de la segunda capa a una temperatura dentro de un rango de 454° C a 538° C (de 850° F a 1000° F) , y puede alcanzarse después de endurecimiento por envejecimiento de la segunda capa a una temperatura de 496° C (925° F) . En ciertas modalidades de la presente invención, la resistencia a la tensión de la segunda capa debe ser de por lo menos 2413N/mm2 (350 k/si) para lograr estos valores de dureza relativamente elevados. La re-fusión y el colado en la forma terminada para fabricación secundaria se efectúan posteriormente como lo saben las personas con conocimientos ordinarios en la materia y como se describe en los ejemplos siguientes. El lingote final puede ser convertido mediante trabajo en caliente, por ejemplo, forjado o laminado a temperaturas elevadas, recocido, y endurecido por envejecimiento a una temperatura que puede ser utilizada con el objeto de producir un producto final deseado. Por ejemplo, el lingote puede ser recocido a 816° C (1500° F) y endurecido por envejecimiento a 496° C (925° F) durante seis horas con el objeto de determinar las propiedades de la composición. La operación de trabajo en caliente cambia la forma física y la estructura interna de la aleación para proporcionar las propiedades físicas deseadas al material. Como se ilustró en los ejemplos proporcionados aquí, se ha
encontrado que composiciones de acero marenvejecible y métodos de formación de la presente invención pueden ofrecer una placa blindada de dureza doble que es endurecible por precipitación y presenta propiedades de distorsión reducida o sustancialmente nula durante el proceso de endurecimiento, como por ejemplo durante el paso de enfriamiento con aceite de la operación de endurecimiento que ocurre con aceros de baja aleación. En modalidades de la placa blindada de dureza doble de la presente invención, la placa blindada puede distorsionarse menos que una placa blindada existente durante el enfriamiento después del laminado en caliente. Aun cuando pueda ocurrir una cierta distorsión en la placa blindada doble de la presente invención después de laminado debido a diferencias en temperaturas de transformación entre la primera capa y al segunda capa, una vez aplanada, la placa blindada doble permanecerá sustancialmente plana durante el endurecimiento por precipitación utilizando por ejemplo un aparato de tratamiento térmico externo. Se anticipa que el desempeño balístico de modalidades de la presente invención sea superior a la placa blindada existente formada de aceros de aleación Ni-Cr-Mo y presentarán propiedades de rugosidad superiores .Además, cuando se forman como placa blindada de dureza doble, modalidades de la presente invención pueden reemplazar algunas placas blindadas homogéneas debido a un desempeño balístico superior y más
consistente. Modalidades de la presente invención, cuando se aplican a artículos como por ejemplo vehículos blindados, pueden presentar también uno o varios de los siguientes: desempeño balístico superior, peso inferior, ensamblaje más fácil, mayor confiabilidad, y capacidad de resistencia a golpes múltiples en comparación con una placa blindada existente como por ejemplo una placa blindada homogénea. Las personas con conocimientos ordinarios en la materia observarán que las características mejoradas de las aleaciones de la presente inv4ención deberían proporcionar características superiores de distorsión y propiedades superiores de rugosidad cuando se forman en lingotes que puede llevar a la producción de paneles más grandes para su uso en ciertos productos de alto desempeño. Modalidades de la presente invención, cuando se aplican a artículos, como por ejemplo vehículos blindados, pueden presentar también uno o varios de los siguientes: desempeño balístico superior, peso inferior, ensamblaje más fácil, mayor confiabilidad, y capacidad de golpes múltiples en comparación con una placa blindada existente, como por ejemplo una capa blindada homogénea. Las personas con conocimientos en la materia observarán también que cambios pueden efectuarse a las modalidades descritas aquí sin salirse del concepto amplio de la invención. Se entenderá por consiguiente que esta invención no se limita a las modalidades particulares
divulgadas sino que se contempla para abarcar modificaciones que están dentro del espíritu y alcance de la invención de conformidad con lo definido en las reivindicaciones.