MX2013002305A

MX2013002305A - Alambron de acero para resorte de alta resistencia de excelente aptitud para el estirado de alambre, metodo de fabricacion para el mismo, y resorte de alta resistencia.

Info

Publication number: MX2013002305A
Application number: MX2013002305A
Authority: MX
Inventors: Nao Yoshihara; Tomonobu Ishida; Shuhei Kitamura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-10-28
Also published as: EP2612941A4; EP2612941B1; US9097306B2; BR112013004944A2; WO2012029812A1; US20130127100A1; MX344834B; CN103003461A; CN103003461B; JP2012072492A; KR20130035274A; KR101600146B1; EP2612941A1; JP5595358B2

Abstract

Se proporcionan: un material de alambrón de acero para un resorte de alta resistencia, que no experimenta el aumento en resistencia a la deformación que surge del aumento en dureza y puede mostrar una buena capacidad de procesamiento de estirado de alambre y similar, incluso cuando se elimina un tratamiento térmico que deteriora la productividad, o un tratamiento térmico simplificado y rápido se emplea en su lugar; un método útil para producir el material de alambrón de acero para un resorte de alta resistencia; un resorte de alta resistencia producido usando el material de alambrón de acero para un resorte de alta resistencia como material; y otros. Este material de alambrón de acero para un resorte de alta resistencia es un material de alambrón de acero que ya se ha laminado en caliente, y tiene una textura que tiene una composición química especificada y compuesto principalmente de perlita, en el que el valor promedio (Pprom) de los números de tamaño de nódulos de perlita y la desviación estándar (Ps) de los números de tamaño de nódulos de perlita cumplen las siguientes fórmulas (1) y (2), respectivamente: (1) 9,5 = Pprom = 12,0; y (2) 0,2 = Ps = 0,7.

Description

ALAMBRÓN DE ACERO PARA RESORTE DE ALTA RESISTENCIA DE EXCELENTE APTITUD PARA EL ESTIRADO DE ALAMBRE, MÉTODO DE FABRICACIÓN PARA EL MISMO, Y RESORTE DE ALTA RESISTENCIA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere típicamente a: un alambrón de acero para resortes de alta resistencia, que se usa típicamente para resortes de válvula de motores de combustión interna y resortes de suspensión de automóviles y tiene una trabaj abilidad (por ejemplo, aptitud para el estirado de alambre, preferiblemente la trabaj abilidad de SV que se menciona posteriormente) satisfactoria; un método de fabricación para el alambrón de acero; y un resorte de alta resistencia obtenido a partir del alambrón de acero para resortes de alta resistencia. En particular, el alambrón de acero para resortes, de alta resistencia de acuerdo con la presente invención es un alambrón (alambrón de acero) después del laminado en caliente, que tiene una aptitud para el estirado de alambre (trabajabilidad de estirado de alambre) satisfactoria incluso a pesar de que la varilla tuvo una alta resistencia a los esfuerzos de tracción de 1.050 MPa o más. La presente invención también se refiere a una técnica de eliminación de la necesidad de un tratamiento térmico que se realiza para una erabaj abilidad mejorada en un procesamiento secundario del alambrón .

ESTADO DE LA TÉCNICA Unas normas de ahorro de combustible cada vez más severas se han impuesto recientemente sobre los automóviles para resolver o mitigar problemas ambientales, y la necesidad de posibilitar un bajo consumo de combustible de los automóviles se ha vuelto apremiante. Los aceros para su uso en automóviles deberían desarrollarse con el fin de tener unas resistencias más altas para cumplir las fuertes exigencias de reducción de peso de las carrocerías de los automóviles y deberían tener unas resistencias cada vez más alcas para cumplir las normas de ahorro de combustible cada vez más severas que van a establecerse en el futuro. De manera independiente, se ha exigido el desarrollo de aceros de alta resistencia y de bajo coste, debido a la mayor competencia del mercado con el desarrollo de los países emergentes .

Los resortes a modo de ejemplo para su uso en automóviles incluyen los resortes de válvula usados principalmente en motores; y los resortes de suspensión usados para amortiguar las vibraciones transmitidas desde los neumáticos. Por ejemplo, un resorte de válvula puede fabricarse mediante el siguiente método. Inicialmente , un lingote de acero, que se ha refinado y al que se 'aplica un desbaste cuadrado con el fin de · tener una composición química predeterminada, se lamina en caliente para dar una varilla redonda que tiene un diámetro de aproximadamente 5,5 a aproximadamente 8,0 mm, enrollado en una bobina, y se enfría. La bobina enfriada se somete a temple de reblandecimiento a una temperatura de aproximadamente 700 °C, y a continuación se somete a un proceso de rasurado a nivel superficial para retirar una zona descarburada de la capa superficial (también se hace referencia a este proceso a continuación en el presente documento como "proceso de SV" ) . El alambrón resultante se somete a un tratamiento térmico (también denominado "patentado") para una trabaj abilidad mejorada, en el que el alambrón se calienta a 900 °C o superior para^ austeniti zarse de una vez, y a continuación se sumerge en un refrigerante tal como un baño de plomo o un baño de sal a una temperatura de aproximadamente 600 °C para permitir que el alambrón experimente una transformación isotérmica. Después de tener una estructura de perlita densa por la acción del I 1 tratamiento térmico, el alambrón se estira hasta un |j diámetro deseado (un diámetro de aproximadamente 3 a 4 mm¡ en el caso de un resorte de válvula) . El artículoj resultante se somete a un tratamiento de recocido-revenidoj para unas propiedades de resorte mejoradas y a continuación se procesa para dar una forma de resorte . I Se ha creído que el tratamiento térmico para inducir una transformación isotérmica es necesario para evitar problemas de fabricación tales como una rotura en el alambre durante el procesamiento. No obstante, tales tratamientos térmicos actúan como un cuello de botella en la fabricación y afectan de forma adversa a la productividad. En particular, los aceros pueden haber disminuido la trabaj abilidad con unas resistencias crecientes, y para cubrir esto, se tiende a realizar los nratamíentos térmicos para una trabaj abilidad mejorada durante unos periodos más prolongados . Esto es una causa significativa de aumento del coste de los alambrones de acero para resortes de alta resistencia. Entre tales tratamientos térmicos, el patentado puede requerir varias decenas de horas para tratar una bobina de 2 toneladas. Por esta razón, la simplificación del tratamiento térmico (por ejemplo, la realización del tratamiento térmico durante un tiempo más corto) o la omisión completa del tratamiento ¡ térmico dará un mérito significativo a la fabricación.

Además, los tratamientos térmicos actúan de manera natural como una fuente de emisión de C02. Entre tales tratamientos térmicos, el patentado al plomo, que usa plomo ¡ nocivo, emplaza una gran carga sobre el medio ambiente. Específicamente, en la actualidad se exige la provisión de un alambrón de acero para resortes de alta resistencia "que tiene una trabaj abilidad satisfactoria incluso cuando se omite el tratamiento térmico o se emplea en su lugar un tratamiento térmico simplificado y de corta duración", debido a que la omisión o simplificación del tratamiento térmico, cuando se consigue, pueden prometer unas mejoras significativas en la productividad, reducción de costes, y reducción de la carga sobre el medio ambiente.

Algunas técnicas de regulación o de optimización de las condiciones de laminado en caliente se han propuesto con el fin de mejorar la trabaj abilidad de los alambrones de acero para resortes. Tal como se usa en el presente documento, la expresión "trabaj abilidad" también hace referencia a, e incluye, la frecuencia de rotura (tasa de desgaste) y la duración del troquel en el proceso de rasurado a nivel superficial (proceso de SV) y el proceso de estirado de alambre que son unas etapas de trabajo ¡ realizadas entre el tratamiento de laminado y de recocido- i revenido (también se hace referencia a la trabaj abilidad en j el proceso de SV a continuación en el presente documento en particular como "trabaj abilidad de SV" ) .

En relación con estas técnicas, el documento de la Bibliografía de Patentes (PTL) 1, por ejemplo, da aj conocer la fabricación de un alambrón laminando en I caliente una pieza a una temperatura de calentamiento de 1.000 °C o inferior, en la que el laminado de acabado se realiza a una temperatura de 1.000 °C o inferior; enfriar de Corma forzada la pieza hasta una temperatura de 650 °C a 750 °C; enrollar la pieza en una bobina; y enfriar la bobina hasta 600 °C a una tasa de enfriamiento de 1 °C a 10 "C por segundo para dar un alambrón. El alambrón resultante tiene una reducción del área de un 40 % o más y muestra una buena aptitud para el estirado de alambre incluso a pesar de que se omite un tratamiento térmico.

Se pretende que esta técnica suprima la generación de una estructura superenfríante y obtenga una estructura de perlita fina. No obstante, la presencia de una estructura de este tipo de perlita fina, cuando se emplea sola, es insuficiente para una trabaj abilidad mejorada de un alambrón de acero de alta resistencia que tiene una resistencia a los esfuerzos de tracción de 1.050 MPa o más. Con una reducción en el tamaño de grano de tal estructura de perlita fina, un alambrón de acero de alta resistencia puede haber aumentado, de forma poco ventajosa, la dureza, ! tener una aptitud para el estirado de alambre inferior y, | por el contrario, volverse susceptible a una rotura. La técnica emplea un enfriamiento forzado hasta una temperatura de 650 °C a 750 °C antes del enrollado. No obstante, si este proceso se aplica a un alambrón de acero para resortes de alta resistencia, el alambrón de acero resultante puede tener, de forma muy posible, una resistencia a la deformación más grande para dar lugar a un fallo de tendido.

De manera independiente, PTL 2 propone una técnica de enrollado denso de un alambrón después del laminado de acabado en una bobina de tal modo que la separación entre anillos de la bobina es un décimo o menos del diámetro de los anillos; y de enfriar lentamente la bobina. Se pretende que esta técnica reduzca la dureza de la varilla laminada y posibilite un proceso de SV de la varilla de tipo laminado. Esta técnica, no Obstante, puede no ser capaz de dar un alambrón de acero que tenga una trabajabilidad sa isfactoria, debido a que los granos se hacen cada vez más gruesos durante el enfriamiento lento y tienen a una variación mayor en el tamaño de grano, a pesar de que la estructura tiene una dureza inferior. Además, la descarburación tiene lugar de forma creciente durante el enfriamiento lento, para dar lugar a que el producto de resorte tenga una calidad inferior.

LISTA DE REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA DE PATENTES PTLl: Patente de Japón con n.° 2761046 PTL2 : ublicación de solicitud de patente no examinada de Japón (JP-A) con n.° H05-7912 DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN PROBLEMA TÉCNICO La presenté invención se ha realizado para resolver problemas en las técnicas habituales, y un objeto de la misma es la provisión de un alambrón de acero para resortes de alta resistencia, que no adolezca de una resistencia a la deformación creciente debido a la dureza creciente y pueda mostrar una aptitud para el estirado de alambre satisfactoria (preferiblemente, trabaj abilidad de SV satisfactoria) incluso cuando se omite un tratamiento térmico que inhibe la productividad o se emplea en su lugar un tratamiento térmico simplificado y de corta duración. Otro objeto de la presente invención es la provisión de un método útil para la fabricación del alambrón de acero para resortes de alta resistencia. Otro objeto más de la presente invención es la provisión de un resorte de alta resistencia u otro producto a partir del alambrón de acero para resortes de alta resistencia como material. Tal como se usa en el presente documento, la expresión "simplificación" hace referencia a la sustitución de un tratamiento que puede realizarse dentro de un tiempo más corto y a un coste menor para los tratamientos térmicos habituales) . Específicamente, la expresión "simplificación" hace referencia a, por ejemplo, la sustitución de un tratamiento continuo ' de alta velocidad, usando típicamente temple o calentamiento de alta frecuencia para ei patentado.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA La presente invención tiene conseguido los objetos y proporciona un alambrón de acero para resortes de alta resistencia, que es un alambrón de acero que se ha laminado en caliente y que muestra una excelente aptitud para el estirado de alambre. El alambrón de acero incluye C en un contenido de un 0 , 4 % a un 0 , 8 % ; Si en un contenido de un 0,5 % a un 2,5 % ,- Mn en un contenido de un 0,3 % a un 2,0 principalmente perlita, el alambrón de acero tiene un promedio Pprom y una desviación estándar ?s de los números de tamaño de nodulos de perlita, y Pprom y ?s · satisfacen respectivamente las condiciones especificadas por las siguientes Expresiones (1) y (2) . El alambrón de acero para resortes de alta resistencia de acuerdo con la presente invención tiene preferiblemente una dureza Vickers promedio HVprom de 360 o menos. 9, 5 < Pprom < 12 , 0 (1) 0,2 < ?s < 0,7 (2) El alambrón de acero para resortes de alta resistencia de acuerdo con la presente invención puede incluir además de forma efectiva uno o más de otros elementos tales como (a) Cu en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,7 %; (b) Ti en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,5 % ; y (c) B en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,01 %, de acuerdo con la necesidad. El alambrón de¡ acero para resortes de alta resistencia puede tener unas propiedades adicionalmente mejoradas en correspondencia con tales elemento o elementos que van a contenerse.

El alambrón de acero para resortes de alta resistencia puede fabricarse preferiblemente colocando un| I alambrón de acero que se ha laminado en caliente sobre un! transportador de enfriamiento a una temperatura de colocación de 750 °C a 950 °C mientras que se enrolla el alambrón de acero en una bobina; enfriar de forma rápida y uniforme la bobina sobre el transportador de enfriamiento hasta una temperatura de 750 °C o inferior a una tasa de enfriamiento de 1 °C o más por segundo; y, de manera subsiguiente, enfriar lentamente la bobina a partir de las temperaturas de partida de enfriamiento lento en un intervalo de 650 °C a 750 °C tanto en una parte de arrollamiento denso como en una parte de arrollamiento disperso .

En el método de acuerdo con la presente invención, el enfriamiento lento se realiza preferiblemente en una zona de enfriamiento lento a una tasa de enfriamiento V de menos de 1 °C por segundo, en el que la tasa de enfriamiento V está especificada por la siguiente expresión (3). El alambrón de acero reside preferiblemente en la zona de enfriamiento lento durante un tiempo de residencia t, tal como se especifica en la siguiente expresión (3) , de 30 segundos o más prolongado: V CC/segundo) = (Tin-Tout ) /t ( 3 ) caracterizado por que Tin representa una temperatura (°C) del alambrón de acero en una entrada de la zona de enfriamiento lento; Tout representa una temperatura (°C) del alambrón de acero en una salida de la zona de enfriamiento lento; y t representa un tiempo de residencia en zona de enfriamiento lento (segundos) del alambrón de acero .

Un resorte de alta resistencia que muestra las propiedades deseadas puede obtenerse mediante la conformación del alambrón de acero para resortes de alta resistencia de acuerdo con la presente invención tal como anteriormente para dar un resorte a través de una cualquiera de las siguientes etapas (a) , (b) , y (c) , o a través de las etapas (a) y (b) en ' combinación, o a través de las etapas (a) y (c) en combinación: (a) la etapa de rasurar a nivel superficial el alambrón de acero sin un tratamiento térmico ; (b) la etapa de estirar el alambrón de acero después de la etapa de rasurado a nivel superficial sin patentado,- í y ¡ (c) la etapa de someter el alambrón de acero después j de la etapa de rasurado a nivel superficial a temple de j reblandecimiento o calentamiento de alta frecuencia, yj estirar el alambrón de acero resultante. resistencia es muy útil como materiales para la¡ f bricación de resortes de alta resistencia .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS ¡ [Figura 1] La figura 1 es una figura explicativa! esquemática que ilustra cómo se coloca una bobina sobre un transportador de enfriamiento.

[Figura 2] La figura 2 es una vista que ilustra cómo muestrear las muestras de ensayo.

[Figura 3] La figura 3 es una gráfica que ilustra una relación entre un promedio Pprom y una desviación estándar Po de los números de tamaño de nodulos de perlita.

[Figura 4] La figura 4 es una gráfica que ilustra cómo una dureza Vickers promedio HVprom varía dependiendo del promedio Pprom de los números de tamaño de nodulos de perlita .

[Figura 5] La figura 5 es una gráfica que ilustra cómo la dureza Vickers promedio HVprom varía dependiendo de la desviación estándar ?s de los números de tamaño de nodulos enfriando el alambrón de acero enrollado típicamente mediante enfriamiento por chorro d= aire. Cómo un alambrón de acero enrollado (a la que también se hace referencia a continuación en el presente documento simplemente como una "bobina") se coloca sobre un transportador de enfriamiento se ilustra en la figura 1 como una figura explicativa esquemática. La bobina en el presente estado tiene una parte en la que las porciones del alambrón de acero yacen una sobre otra de una forma relativamente densa (también se hace referencia a esta parte a continuación en el presente documento como una "parte densa") y una parte en la que las porciones del alambrón de acero yacen una sobre otra de una forma relativamente dispersa (también se hace referencia a esta parte a continuación en el presente documento como una "parte dispersa") . Cuando la bobina se enfría en el presente estado, la parte densa y la parte dispersa se enfrían a unas velocidades de enfriamiento diferentes y de ese modo tienen unas estructuras diferentes después del enfriamiento. Esta tendencia se observa significativamente en aceros para resortes de altaj resistencia que tienen una templabilidad tan alta comoj para dar un diámetro crítico ideal DI (que se menciona! pos eriormente) de 240 mm o más.

Los inventores de la presente invención realizaron investigaciones acerca de la relación entre la estructura y la trabaj abilidad ( trabaj abilidad de estirado de alambre, trabajabilidad de SV) de un alambrón de acero (varilla laminada) para resortes de alta resistencia. Como resultado, los inventores de la presente invención encontraron que la varilla laminada, cuando se controla para tener una estructura que incluye principalmente perlita fina y homogénea, puede tener una trabaj.abilidad mejorada. La reducción en la variación (falta de uniformidad) de la estructura (variación de tamaño de grano) en una dirección longitudinal es más importante que la que se da en la sección transversal del alambrón, ¡ debido a que la variación en la dirección longitudinal, es decir, la variación causada por la parte de arrollamiento denso y la parte de arrollamiento disperso es mayor que la variación en la sección transversal (sección transversal circular) de alambrón y afecta a la trabaj abilidad más significativamente.

Los inventores de la presente invención también encontraron que una estructura, si í:ina y homogénea, tiene por el tratamiento térmico o se emplea en su lugar un tratamiento térmico simplificado y de corta duración. Los inventores de la presente invención realizaron investigaciones adicionales acerca de las condiciones para satisfacer los requisitos. Como resultado, un alambrón de acero para resortes de alta resistencia, que cumple los objetos, puede obtenerse permitiendo que el alambrón de acero tenga una estructura que incluye principalmente perlita y que tenga un promedio Pprom y una desviación estándar ?s de los números de tamaño de nodulos de perlita que satisfacen cada una las condiciones especificadas por las siguientes Expresiones (1) y (2) . La presente invención se ha realizado basándose en estos hallazgos. 9, 5 < Pprom < 12 , 0 (1) 0,2 < ?s < 0,7 (2) Un alambrón de acero que tiene una desviación estándar ?s de más de 0,7 posiblemente puede haber experimentado un enfriamiento significativamente no¡ uniforme en alambrón de enfriamiento unas estructuras superenfriantes tales como bainita (así como martensita) y una estructura de perlita gruesa y •tener, de forma poco ventajosa, una trabajabilidad insuficiente, como en el n. ° de ensayo 15 en los ejemplos experimentales que se mencionan posteriormente. Por el contrario, un alambrón de acero que tiene una 'desviación estándar Po de menos de 0,2 (por ejemplo, el n.° de ensayo 13 en los ejemplos experimentales) puede adolecer de la generación local de unas estructuras superenfriantes y ser, de forma poco ventajosa, propenso a tener una dureza más alta (HVprom) .

El promedio Pprom y la desviación estándar ?s de los i números de tamaño de nodulos de perlita satisfacenj preferiblemente las siguientes condiciones: 10,0 = Pprom 1.1,5 y 0,3 = ?s = 0,6. Tal como se usa en el presente documento, la expresión "estructura que incluye principalmente perlita" hace referencia a una estructura de este tipo que incluye perlita en un contenido de un 60 por ciento en área o más (preferiblemente, un 80 porj ciento en área o más, ciento en área) . La parcialmente ferrita, los objetos de la presente invención. j Las condiciones para la fabricación del alambrón de acero para resortes de alta resistencia pueden controlarse también de forma adecuada. El alambrón de acero para resortes de alta resistencia puede fabricarse de acuerdo con el siguiente procedimiento. Inicialmente , un tocho de acero que tiene una composición química predeterminada se lamina en caliente a un diámetro de alambre deseado. Una temperatura de calentamiento tras el laminado no está limitada, pero es preferiblemente una temperatura tan baja como sea posible con el fin de tener una estructura fina. No obstante, el acero, cuando se lamina en caliente a una tempera ura de calentamiento baja, tiene una resistencia a la deformación aumentada para colocar una carga mayor sobre las instalaciones. Para evitar lo anterior, la temperatura de calentamiento puede ajustarse de forma adecuada dependiendo de las instalaciones propias. En general, el laminado en caliente se realiza a una temperatura de calentamiento (la temperatura de calentamiento de tocho de acero) de aproximadamente 950 °C a aproximadamente 1.000 °C.

A continuación, el alambrón de acero que se ha laminado en caliente se coloca sobre un transportador de enfriamiento mientras que se está enrollando' en una bobina. Si la temperatura (temperatura de colocación) en este proceso se encuentra por encima de 950 "C, el alambrón de acero puede tener una estructura gruesa. Si esta se encuentra por debajo de 750 °C, el acero puede tener una resistencia a la deformación aumentada para dar lugar a un fallo en el estado, del enrollado. Para evitar lo anterior, la temperatura de colocación se ajusta de 750 °C a 950 °C. La temperatura de colocación es preferiblemente de 775 °C o superior y más preferiblemente de 800 °C o superior, y preferiblemente de 925 °C o inferior y más preferiblemente de 900 °C o inferior .

Después de colocarse sobre el transportador de enfriamiento, el alambrón de acero enrollado se enfría hasta un intervalo de temperaturas en el que se inicia la transformación de perlita (temperatura de 750 °C o inferior) . El alambrón como espiras de bobina superpuestas debería enfriarse de forma rápida y uniforme para' controlar la estructura después del laminado (la estructura del alambrón de acero, la estructura de la varilla laminada) dentro de un intervalo predeterminado. enfriamiento, y a continuación en el presente documento también, se hace referencia a la zona de enfriamiento lento como "en el interior de la cubierta de enfriamiento lento" , y también se hace referencia al punto de partida de enfriamiento lento como una "entrada de cübierta de enfriamiento lento" .

El control de la temperatura de alambrón en la entrada de cubierta de enfriamiento lento tanto en la parte dispersa como en la parte densa dentro del intervalo; de 650 °C a 750 °C puede realizarse mediante el control sintético del patrón de. superposición del alambrón (bobina) colocado sobre el transportador enfriador y de las cantidades de aire que van a aplicarse a las partes respectivas del anillo. A continuación, la bobina se enfria lentamente para su transformación en la cubierta de enfriamiento lento. La tasa de enfriamiento V en el interior de la cubierta de enfriamiento lento estáj especificada por la siguiente expresión (3) y es preferiblemente de menos de 1 °C por segundo.

V (°C/segundo) = (Tin-Tout) /t (3 ) caracterizado por que Tin representa una temperatura (°C) del alambrón de acero en un entrada de la zona de enfriamiento lento; Tout representa una temperatura (°C) del alambrón de acero en una salida de la zona de: enfriamiento lento; y t representa un tiempo de residencia en zona de enfriamiento lento (segundos) del alambrón de acero .

La disposición de una cubierta de enfriamiento lento de este tipo es útil también para suprimir la variación de temperatura en el alambrón para evitar una variación estructural local'. No obstante, si el tiempo de residencia (tiempo de residencia en zona de enfriamiento lento t, tiempo de enfriamiento lento) en el interior de laj cubierta de enfriamiento lento es excesivamente corta, el enfriamiento lento puede terminar antes de la compleción de la transformación, y el alambrón de acero puede adolecer de la generación de unas estructuras superenfriantes tales como bainita y martensita como resultado del enfriamiento subsiguiente (en general, enfriamiento con agua) . Para evitar lo anterior, el tiempo] de residencia es preferiblemente 30 segundos o másl ¡ prolongado. En una realización preferida de la presente! invención, un calentador o un aparato de calentamiento por inducción se dispone para realizar el enfriamiento más| lentamente . .

La composición química del alambrón de acero paraj resortes de alta resistencia de acuerdo con la presentJ invención debería controlarse de forma adecuada para permitir que un producto final (el resorte de alta resistencia) muestre sus propiedades. Los intervalos de las composiciones (elementos) respectivas en la composición química se especifican para las razones.

[C: 0,4 % a un 0,8 %] El elemento carbono (C) es efectivo para aumentar la resistencia y la resistencia de endurecimiento después de¡l procesamiento para dar un resorte, y para mostrar estojs efectos, el carbono debería estar contenido en un ser de un 0,8 % o menos. El contenido en carbono es preferiblemente un 0,5 % o más en términos de su límite inferior y 0,7 % o menos en términos de su límite superior.

[Si: 0, 5 % a 2, 5 %] El elemento silicio (Si) es necesario para la desoxidación del acero y se disuelve en ferrita aumentar de forma efectiva la resistencia del acero. mostrar estos efectos, Si debería estar contenido en contenido de un 0,5 % o más. No obstante, Si, si encuentra presente en un contenido excesivamente al puede reducir la ductilidad/ tenacidad y puede aumentar descarburación y los defectos sobre la superficie para afectar de forma adversa a las propiedades de fatiga. Para evitar lo anterior, el contenido de Si debería ser de un El elemento manganeso (Mn) es también necesario para i la desoxidación del acero, al igual que Si, y aumenta ]|a templabilidad para contribuir a unas resistencias mejoradas del resorte. Para mostrar estos efectos, Mn i debería estar contenido en un contenido de un 0,3 % o más. i No obstante, Mn, si está contenido en un contenido excesivamente alto, puede . prolongar el tiempo de transformación e impedir de ese modo el control estructural a través del laminado en caliente. Para evitar lo anterior, el contenido de Mn debería ser de un 2,0 % |o anterior, el contenido de Cr debería ser de . un 3,0 % |? ; , I menos. El contenido de Cr es preferiblemente un 0,45 % jo más, más preferiblemente un 0,50 % o más, aún :máIs preferiblemente un 0,8 % o más, y aún más preferiblemente un 1,0 % o más en términos de su límite inferior, y es preferiblemente un 2,8 % o menos, más preferiblemente In 2,6 % o menos, y aún más preferiblemente un 2 en términos de su límite superior. 2 que los granos sean finos en el laminado en caliente y en el tratamiento de recocido-revenido, también' aumenta de I forma efectiva la trabajabilidad después del laminado, I|y mejora la ductilidad/ tenacidad del resorte. Además, el vanadio experimenta un temple por precipitación secundaria tras un tratamiento térmico de relajación de esfuerzos internos después de la formación para dar un resorte y de ese modo contribuye a unas resistencias más altas dél resorte. No obstante, el vanadio, si está contenido en í exceso, puede formar unos carburos y nitruros grandes como j inclusiones tras la colada del acero, y estas inclusiones pueden dar lugar a que la rotura por fatiga aumente. Para evitar lo anterior, el contenido de vanadio puede ser de un 0,05 % a un 0,5 %. El contenido de vanadio está contenido en exceso, puede mostrar unos efectos saturados pero puede aumentar de forma poco ventajosa coste del acero. Para evitar lo anterior, el contenido Nb puede caer en el intervalo de un 0,05 % a un 0,5 %. contenido de Nb es preferiblemente un 0,06 % o más, preferiblemente un 0,07 % o más, y aún más preferiblemente I un 0,10 % o más en términos de su limite inferior, y es preferiblemente un 0,4 % o menos, más preferiblemente un 0,35 % o menos, y aún más preferiblemente un 0,30 % o menos en términos de su limite superior. j I El níquel (Ni) aumenta de forma efectiva la ductilidad/ tenacidad después del tratamiento de recocido-revenido y aumenta de forma efectiva la resistencia a corrosión. No obstante. Ni, si está contenido- en excesoj, puede aumentar la de transformación, estructural a travé lo anterior, el contenido de Ni puede caer en el intervalo de un 0,1 % a un 2,0 %. El contenido de Ni preferiblemente un 0,12 % o más, más preferiblemente 0.15 % o más, y aún más preferiblemente un 0,20 % o más en términos de su limite inferior, y es preferiblemente un 1, 9 % o menos, más preferiblemente un 1,8 % o menos, aún más preferiblemente un 1,5 % o menos, y aún mas preferiblemente un 1,2 % o menos en términos de su limitle I i superior. j del resorte. No obstante, Mo, si está contenido en excesó, i puede aumentar excesivamente la templabilidad para impedir el control estructural y puede aumentar el coste del acero. Para evitar lo anterior, el contenido de Mo puede caer en el intervalo de un 0, 1 % a un 0, 5 % . El contenido de Mo preferiblemente un 0,15 % o más, y más preferiblemente 0,20 % o más en términos de su limite inferior, y és El cobre (Cu) suprime de forma efectiva Jjia descarburación y contribuye a una resistencia a Ja corrosión mejorada. No obstante, Cu, si está contenido, en exceso, puede reducir la ductilidad en caliente, lo que propicia el riesgo de fisuración tras el ilaminado en caliente. Para evitar lo anterior, el contenido de Cu es preferiblemente un 0,7 % o menos. El contenido de Cu i cuando está contenido, es preferiblemente un O1, 05 % o más en términos de su limite inferior, y es más preferiblemente un 0,6 % o menos en términos de su limite superior.

[Ti: más de 0 % y menos de o igual a 0,5 %] términos de su limite superior. j ¦ I [B: más de 0 % y menos de o igual a 0,01 %] ¡ El boro (B) tiene la función de áumentar . la ductilidad/ tenacidad. No obstante, el boro, si eslá contenido en exceso, puede precipitar como materiales compuestos de Fe-B para dar lugar a fisuración tras el laminado en caliente. Para evitar lo anterior,' el contenido de boro es preferiblemente un 0,01 %. o menos. El alta resistencia de acuerdo con la presente invención sea un alambron de acero que se ha laminado en caliente. Estle j alambron de acero para resortes de alta resistencia puede someterse a una cualquiera de las siguientes etapas (a)J, (b) , y (c) , o las etapas (a) y (b) en combinación, o las etapas (a) y (c) en combinación, y a continuación ' i conformarse para dar un resorte. El resorte resultante puede mostrar (a) alambron de acero sin un tratamiento térmico; ¡ (b) la etapa de estirar el alambron de acero después de la etapa de rasurado a nivel superficial sin patentado; la zona templada en la capa superficial, y esto puecle i reducir de forma efectiva los problemas tales como una I rotura tras el estirado. Los procedimientos de tratamiento I térmico posibles en la presente etapa incluyen el temple 1 y el calentamiento de alta frecuencia, de los cuales se prefiere un tratamiento usando calentamiento de alta i frecuencia para una alta productividad. ' ! ideal DI de prescrita en para Ensayos ideales DI se de los aceros composiciones norma ASTM: 22, 1.464,88 [C]4 - 750,441[C]5 (4) en la que [C] representa el contenido en carbono (én por ciento en masa) del acero de muestra .

* Incluyendo el resto hierro e impurezas inevitables A continuación, unas bobinas que tienen un unitario de 2 toneladas (n.os de ensayo 1 a 21) fabricaron bajo las condiciones de fabricación que se dan en la siguiente tabla 2 estructuras, propiedades (trabajabilidad de SV y alambre) . j Las propiedades mecánicas se evaluaron de l'a i siguiente forma. Cada anillo (espira) se cortó a partir de un extremo de una unidad sin defectos de cada bobina, sje segmentó en sentido circunferencial para dar och'o secciones (en correspondencia con al segmentación en una dirección longitudinal de alambrón) tal como sé ilustra ejn la figura 2 para dar muestras, las muestras se enderezaro'n y se sometieron a ensayos de resistencia a tracción parla I medir una máxima resistencia a los esfuerzos de tracciójn TS y una reducción del á vez (n = 1) en cada ens valores medidos (promed secciones ) .

Las estructuras se Las estructuras en las axiales; secciones perpendiculares a la dirección de laminado) de las i muestras de ocho secciones se observaron respectivament!e bajo un microscopio óptico; los números de tamaño nodulo de perlita (nodulo P) de cada sección transvers se midieron en la capa superficial y en las posiciones profundidad D/4 y D/2 (en la que D representa el diámet del alambrón) , y el promedio se definió como ún número tamaño de nodulos de P Pi en la sección transversal cuestión (en el que "i" es un entero de 1 'a 8); y se calcularon un promedio Pprom y una desviación ' estándar' ?s de Pl a P8.

Tal como se usa en el presente documento, la expresión "nodulo P" hace referencia a una región en la que los granos de ferrita en la estructura de perlita gruesa; se encuentran en la misma orientación. Tales nodulos P pued†n determinarse de la siguiente forma. Un alambrón de muestra I es inicialmente se embebe típicamente en una resina y se pule para exponer la sección transversal para dar una muestra de ensayo (alambrón) . La muestra de ensayo se graba por ataque químico con una disolución 1:100 .(en volumen) que contiene ácido nítrico concentrado (62 %;) y etanol. Como resultado, se observan como si los j nodulos emergieran debido a una diferencia en la cantidad de corrosión de los granos de ferrita con respecto a la cara cristalina en la observación bajo un microscopio óptico, los números de tamaño de los nodulos P se miden de acuercio grabado por ataque químico tal como se menciona anteriormente. Por consiguiente, los nodulos P pueden I determinarse excluyendo el área de ferrita pro-eutectoide en una muestra, cuando se tiene un porcentaje de área de ferrita de un 40 % o menos.

La dureza Vickers HV de cada sección transversal se midió de la siguiente forma. Las durezas Vickers HV se midieron en cuatro puntos, cada uno separado 90° en una posición D/4, en la que D representa el diámetro del alambrón, y en un punto en una posición D/2 en la sección i transversal de cada una de las muestras de ocho secciones de acuerdo con el método que se define en la norma JIS jz sometió a una etapa de rasurado a . nivel superficial ! (proceso de SV) sin un tratamiento térmico, y la trabajabilidad de SV se evaluó por la presencia o ía ausencia de una rotura en el proceso de SV, la tolerancia dimensional del diámetro de alambre después del rasurado | a nivel superficial, y la inspección d aptitud para el estirado de alambre se bobina de 2 toneladas después del determinando una reducción critica del área (reducción critica del área en el estirado de alambre) a la que una rotura tiene lugar.

La aptitud para el estirado de alambre se evaluó para los n.os de ensayo 1 a 12 determinando también una frecuencia de rotura (un análisis de lo anterior se indica I en el ejemplo experimental 2 a continuación) . i 4,5 a 2,5 mm después de SV sin un tratamiento térmico, y se determinó el número de rotura o roturas (frecuencia he rotura) que tuvo lugar tras el estirado de alambre Los resultados de evaluación, junto con las estructuras de varilla laminada, se indican en la tabla 3 a continuación. j I [Tabla 3] perlita, B: bainita En la tabla 3, las muestras de los n.os de ensayo 1 a 12 satisfacen condiciones que se especifican en la presente invención, las muestras de los n.os de ensayo 13 a 2.0 satisfacen las condiciones en cuanto a la composición química (Acero L) , pero no satisfacen las condiciones de fabricación que se especifican en la presente invención; y la muestra del n.° de ensayo 21 tiene una composición química fuera de los intervalos que se especifican en la presente invención.

Los presentes resultados indican lo que sigue. Cada uno de los alambrones de acero de los n.os de ensayo 1 a 12 incluye unos nodulos P que tienen una estructura de perlita fina que satisface las condiciones especificadas por las expresiones (1) y (2), son blandos debido a que tienen una dureza Vickers promedio HVprom de 360 o menos, y muestran unos resultados satisfactorios tanto en capacidad para el estirado de alambre como en trabaj abilidad de SV.

La muestra del n.° de ensayo 13 se había fabricado sin disponer una cubierta de enfriamiento lento (sin enfriamiento lento) , de ese modo experimentó un enfriamiento lento insuficiente durante la transformación, y adoleció de la generación de una estructura P excesivamente fina (con formación de bainita) . El alambrón de acero resultante tuvo una dureza más alta, experimentó un desbastado (rasurado) insuficiente después del proceso de SV para adolecer de engrosamiento, y tuvo una baja reducción crítica del área en el estirado de alambre.

La muestra del n.° de ensayo 14 satisfizo las condiciones en cuanto a la composición química (Acero L) , pero se había fabricado bajo unas condiciones fuera del intervalo que se especifica en la presente invención (a una temperatura de colocación de 700 °C) , de ese modo adoleció de fallo de enrollado tras la colocación, y no fue capaz de dar una bobina.

La muestra del n.° de ensayo 15 satisfizo las condiciones en cuanto a la composición química (Acero L) , pero experimentó un enfriamiento rápido insuficiente (recocido) hasta la cubierta de enfriamiento lento (zona de enfriamiento lento) , de ese modo adoleció de una estructura gruesa con una gran variación estructural, e incluyó localmente porciones duras, tales como bainita, formada parcialmente en la capa superficial. Al alambrón de acero resultante no se le aplicó un desbastado (rasurado) uniforme en el proceso de SV y adoleció de "costra negra" en la que siguió quedando parte de la costra de capa superficial. El alambrón de acero tuvo una baja reducción crítica del área en el estirado de alambre de menos de un 10 % .

La muestra del n.° de ensayo 16 satisfizo las condiciones en cuanto a la composición química (Acero L) , pero experimentó un enfriamiento lento a una baja temperatura de entrada de cubierta de enfriamiento lento, de ese modo adoleció de la generación de una estructura excesivamente fina (con la formación de bainita) , y tuvo una alta dureza. El alambrón de acero resultante adoleció de rotura tras el proceso de SV y también adoleció de roturas en fases tempranas en el estirado de alambre con una reducción crítica del área en el estirado de alambre de menos de un 10 %.

La muestra del n.° de ensayo 17 satisfizo las condiciones en cuanto a la composición química (Acero L) , pero experimentó un enfriamiento lento insuficiente en elj interior de la cubierta de enfriamiento lento (a una velocidad de enfriamiento excesivamente alta) , adoleció de unos nodulos P excesivamente finos, y de ese modo tuvo una alta dureza. El alambrón de acero resultante experimentó un desbastado (rasurado) insuficiente tras el proceso de SV para adolecer de engrosamiento, y tuvo una baja reducción crítica del área en el estirado de alambre de 36 I I I La muestra del n.° de ensayo 18 tuvo una Pprom dentro! I del intervalo especificado, pero tuvo una ?s excesivamente pequeña, y de ese modo tuvo una alta dureza. El alambrón de acero resultante experimentó un desbastado (rasurado) insuficiente tras el proceso de SV para adolecer de engrosamiento, y tuvo una baja reducción crítica del área en el estirado de alambre de 41 %.

La muestra del n. ° de ensayo 19 experimentó un enfriamiento lento a una temperatura de parte densa alta en la entrada de cubierta de enfriamiento lento y de ese modo adoleció de una estructura de perlita gruesa en la parte densa con una gran variación estructural. El alambrón de acero resultante experimentó roturas tras el proceso de SV y adoleció de roturas en fases tempranas del estirado de alambre con una reducción crítica del área en el estirado de alambre de menos de un 10 %.

La muestra del n. ° de ensayo 20 experimentó un I enfriamiento rápido insuficiente hasta la zona de enfriamiento lento (cubierta de enfriamiento lento) tanto en la parte de arrollamiento denso como en la parte de arrollamiento disperso y de ese modo adoleció de una estructura gruesa que incluye una estructura de perlita gruesa. El alambrón de acero resultante no fue capaz de experimentar un desbastado (rasurado) uniforme en el proceso de SV para adolecer de la generación de "costra negra" y tuvo una baja reducción crítica del área en el estirado de alambre de 21 %.

La muestra del n.° de ensayo 21 empleó un acero que i'-íene un alto contenido en carbono de .0,90 % (Acero en la tabla 1) , de ese modo tuvo una alta dureza Vickers promedio HVprom, adoleció de roturas tras el proceso de SV, y tuvo una baja reducción crítica del área en el estirado de alambre de menos de un 10 %.

Basándose en los presentes resultados, la figura 3 ilustra la relación entre el promedio Pprom y la desviación estándar ?s de los números de tamaño de nodulos de P; la figura 4 ilustra cómo la dureza Vickers promedio HVprom varía dependiendo del promedio Pprom de los números de tamaño de nodulos de P; y la figura 5 ilustra cómo la dureza Vickers promedio HVprom varía dependiendo de la desviación estándar ?s de los números de tamaño de nodulos de P. En estas figuras, los datos que se indican por "?" son los datos de unas muestras que muestran una buena I capacidad para el estirado de alambre,- y los datos que se| estirado de alambre satisfactoria. j EJEMPLO EXPERIMENTAL 2 i frecuencia de rotura) de los mismos como los n.os de ensayo 22 a 33.

Específicamente, las bobinas se sometieron de forma secuencial al proceso de SV y temple (temple de reblandecimiento, de 700 °C a 900 °C durante de 1 a 2 horas) , y se estiraron para d¾r unas bobinas de 2 toneladas, y se determinaron las reducciones críticas de área en el estirado de alambre (límites superiores de la reducción del área en el que una rotura tiene lugar) de los mismos. De manera independiente, cinco bobinas de 2 toneladas para cada uno de los n.os de ensayo 22 a 33 se sometieron de forma secuencial al proceso de rasurado a nivel superficial (SV) , el temple, y el estirado de alambre para diámetros de 4,5 a 2,5 mm, y se midió la cantidad de roturas que tuvo lugar tras el estirado de alambre (frecuencia de rotura) . Los resultados de evaluación se indican en la tabla 4 a continuación.

Tabla 4 La tabla 4 muestra que las bobinas de cada uno los n . os de ensayo 22 a 33 tuvo una alta reducción crítica del área en el estirado de alambre. La figura 6 representa una gráfica que ilustra cómo la presencia o la ausencia de un tratamiento térmico después del proceso de SV afecta a la frecuencia de rotura en cada uno de los Aceros A a L, como las representaciones gráficas sintéticas de las frecuencias de rotura de los n.os de ensayo 22 a 33 en la I tabla 4 y las frecuencias, de rotura de los n . os de ensayo lj a 12 en la tabla 3. La figura 6 muestra que, mientras que las bobinas de los n.os de ensayo 1 a 12 tenían unas frecuencias de rotura lo bastante bajas, cuando experimentaron un tratamiento térmico después d;el proceso de SV y antes del estiramiento de alambre como en los n.os de ensayo 22 a 33, pueden tener unas frecuencias de rotura más inferiores y una aptitud para el estirado aún mejor.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una no9vedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un alambrón de acero para resortes de alta resistencia, como un alambrón de acero que se h¡a laminado en caliente y que muestra una excelente aptitud para el estirado de alambre, comprendiendo el alambrón de acero C en un contenido de un 0 , 4 % a un 0,8 % ; Si en un contenido de un 0,5 % a un 2,5 % ; Mn en un contenido de un 0,3 % a un 2,0 % ; y Cr en un contenido de un 0,4 % a un 3,0 %, y comprendiendo además por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en V en un contenido de un 0,05 % a un 0,5 %, Nb en un contenido de un 0,05 % a un 0,5 %, Ni en un contenido de un 0,1 % a un 2,0 %, y Mo en un contenido de un 0,1 % a un 0,5 %, en por ciento en masa, caracterizado por que el alambrón de acero comprende además hierro e impurezas inevitables, el alambrón de acero tiene una estructura que incluye principalmente perlita, el alambrón de acero tiene un promedio Pprom y una desviación estándar ?s de los números de . tamaño de nodulos de perlita, y Pprom y ?s satisfacen respectivamente las condiciones especificadas por siguientes Expresiones (1) y (2): 9, 5 < Pprom < 12 , 0 (1) 0, 2 < ?s < 0, 7 (2)

2. - El alambren de acero para resortes de alta resistencia según la reivindicación 1, caracterizado por que el alambrón de acero tiene una dureza Vickers promedio HVprom en una dirección longitudinal del alambrón de 360 o menos .

3. - El alambrón de acero para resortes de alta resistencia según la reivindicación 1, que además comprende Cu en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,7 %.

4. - El alambrón de acero para resortes de alta resistencia según la reivindicación 1, que además comprende Ti en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0 , 5 %.

5. -· El alambrón de acero para resortes resistencia según la reivindicación 1, que además, B en un contenido de más de un 0 % y de menos de un 0 , 01 % .

6. - Un método para fabricar el alambrón de acero para resortes de alta resistencia según la reivindicación 1, comprendiendo el método las etapas de colocar un alambrón de acero que se ha laminado en caliente sobre un transportador de enfriamiento a una temperatura de colocación de 750 °C a 950 °C mientras que se enrolla el alambrón de acero en una bobina; enfriar de forma rápida y uniforme la bobina sobre el transportador de enfriamiento hasta una temperatura de 750 °C o inferior a una tasa de enfriamiento de 1 °C o más por segundo; y, de manera subsiguiente, enfriar lentamente la bobina a partir de las temperaturas de partida de enfriamiento lento en un intervalo de 650 °C a 750 °C tanto en una parte de arrollamiento denso como en una .parte de arrollamiento disperso .

7. - El método de fabricación según la reivindicación 6, caracterizado por que el alambrón de acero incluye además Cu en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,7 %.

8. - El método de fabricación según la reivindicación 6, caracterizado por que el alambrón de I acero incluye además Ti en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,5 %.

9. - El método de fabricación según la reivindicación 6, caracterizado por que el alambrón de acero incluye además B en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,01 %.

10. - El método de fabricación según la reivindicación 6, caracterizado por que el enfriamiento lento se realiza en una zona de enfriamiento lento a una tasa de enfriamiento V de menos de 1 °C por segundo, y caracterizado por que la tasa de enfriamiento V está especificada por la siguiente expresión (3) : V (°C/segundo) = (Tin-Tout) /t (3 ) caracterizado por que Tin representa una temperatura (°C) del alambrón de acero en una entrada de la zona de enfriamiento lento; Tout representa una temperatura (°C) del alambrón de acero en una salida de la zona de enfriamiento lento; y t representa un tiempo de residencia en zona de enfriamiento lento (segundos) del alambrón de a cero . j

11. - El método de fabricación según la reivindicaci 10, caracterizado por que el alambrón de acero reside la zona de enfriamiento lento durante un tiempo residencia t de 30 segundos o más prolongado.

12. - Un método para fabricar un resorte de alta resistencia, comprendiendo el método conformar el alambrón de acero según la reivindicación 1 para dar un resorte a través de una cualquiera de las siguientes etapas (a) , (b) , y (c) , o a través de las etapas (a) y (b) en combinación, o a través de las etapas (a) y (c) en combinación : (a) la etapa de rasurar a nivel superficial el alambrón de acero sin un tratamiento térmico; (b) la etapa de estirar el alambrón de acero después de la etapa de rasurado a nivel superficial sin patentado; y (c) la etapa de someter el alambrón de acero después de la etapa de rasurado a nivel superficial a temple de reblandecimiento o calentamiento de alta frecuencia, y estirar el alambrón de acero resultante.

13. - El método de fabricación según la reivindicación! 12, caracterizado por que el alambrón de acero incluyej además Cu en un contenido de más de un 0 % y de menos de oj igual a un 0 , 7 % .

1 . - El método de fabricación según 12, caracterizado por que el alambrón además Ti en un contenido de más de un 0 igual a un 0,5 % .

15.- El método de fabricación según la reivindicación 12, caracterizado por que el alambrón de acero incluye además B en un contenido de más de un 0 % y de menos de o igual a un 0,01 % .

16. - Un resorte de alta resistencia fabricado mediante el método según la reivindicación 12.

17. - Un resorte de alta resistencia fabricado mediante el método según la reivindicación 13.

18. - Un resorte de alta resistencia fabricado mediante el método según la reivindicación

19. Un resorte de alta resistencia fabricado mediante el método según la reivindicación 1,5