MX2013014952A

MX2013014952A - Aleaciones de acero resistentes a los impactos y de temple al aire, metodos para fabricar las aleaciones y articulos que las incluyen.

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Publication number: MX2013014952A
Application number: MX2013014952A
Authority: MX
Inventors: Njall Stefansson; Bradley Hasek; Ronald E Bailey; Thomas Parayil; Andrew Nichols
Original assignee: Ati Properties Inc
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2014-07-09
Also published as: US9657363B2; IL229698A0; AU2016238855B2; RU2612105C2; ES2639840T3; DK2721189T3; BR112013032196A2; BR112013032196B1; HK1191066A1; AU2012316696B2; PT2721189T; ZA201309363B; EP2721189A2; CA2837596A1; AU2012316696A1; JP6158794B2; IL229698B; MX351051B; KR20140039282A; CN103608480A

Abstract

Se describe una aleación de acero de temple al aire que comprende, en porcentaje en peso: 0,18 a 0,26 de carbono; 3,50 a 4,00 de níquel; 1,60 a 2,00 de cromo; 0 a 0,50 de molibdeno; 0,80 a 1,20 de manganeso; 0,25 a 0,45 de silicio; 0 a menos de 0,005 de titanio; 0 a menos de 0,020 de fósforo; 0 hasta 0,005 de boro; 0 hasta 0,003 de azufre; hierro e impurezas. La aleación de acero de temple al aire tiene una dureza de Brineil en un intervalo de 352 HBW a 460 HBW. La aleación de acero de temple al aire combina resistencia elevada y tenacidad y dureza medias, en comparación con determinadas aleaciones de acero de temple al aire conocidas y aplicadas en, por ejemplo, cualquiera de un blindaje de acero, un casco a prueba de estallidos, un casco en forma de V a prueba de estallidos, una parte inferior de un vehículo a prueba de estallidos y un recinto a prueba de estallidos.

Description

ALEACIONES DE ACERO RESISTENTES A LOS IMPACTOS Y DE TEMPLE AL AIRE, MÉTODOS PARA FABRICAR LAS ALEACIONES Y ARTÍCULOS QUE LAS INCLUYEN ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGÍA CAMPO DE LA TECNOLOGÍA La presente descripción se refiere al campo de aleaciones de acero resistentes a los impactos y de temple al aire y a artículos que las incluyen.

DESCRIPCIÓN DE LOS ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGÍA La presente descripción se refiere a aleaciones de acero de temple al aire novedosas que exhiben resistencia, dureza y tenacidad favorables. Las aleaciones de acero de temple al aire conforme a la presente descripción pueden ser utilizadas, por ejemplo, para proporcionar protección contra estallidos y/o impactos a estructuras y vehículos, y también se pueden incluir en diversos otros artículos de fabricación. La presente descripción se refiere adicionalmente a métodos para procesar determinadas aleaciones de acero que mejoran la resistencia a la fragmentación y la deformación dinámica y residual asociadas a eventos de estallidos.

Actualmente, los materiales utilizados para protección contra estallidos o golpes son, predominantemente, aceros de blindaje homogéneo laminado (RHA) de clase 2, conforme a la especificación MIL-DTL-12506J de las Fuerzas Armadas de los EUA, y otros aceros suaves para ser utilizados en áreas en las que es necesaria máxima resistencia a velocidades elevadas de carga de impacto y es menos importante la resistencia a la penetración por munición perforadora de blindaje. Los aceros RHA de clase 2 se templan por agua y se recocen hasta una dureza máxima de 302 HBW (Número de dureza Brinell) para impartir ductilidad y resistencia a los impactos. Por lo tanto, esta clase de aceros RHA es principalmente para ser utilizada como protección contra minas antitanque, granadas de mano, obuses explosivos y otras armas explosivas. Sin embargo, por lo general los aceros RHA de clase 2 especificados conforme a MIL-DTL-12560J y otros aceros suaves no tienen la resistencia y la dureza elevadas necesarias para resistir en forma significativa a la fragmentación y la deformación dinámica y residual asociadas a eventos de estallidos.

Normalmente, los aceros RHA de clase 2 son aceros al carbono de baja aleación que adquieren sus propiedades mediante el tratamiento con calor (austenización), el templado por agua y el recocido. El templado por agua puede resultar perjudicial dado que puede resultar en una distorsión excesiva del acero y en la generación de esfuerzo residual en el acero. Además, los aceros templados por agua pueden exhibir grandes zonas afectadas por calor (HAZ) luego de la soldadura. Adicionalmente, los aceros templados por calor requieren un tratamiento por calor adicional luego de la conformación en caliente, seguido de templado por agua y recocido con el fin de reestablecer las propiedades mecánicas deseadas.

Por consiguiente, resultaría beneficioso proveer una aleación de acero que exhiba mayor resistencia y ductilidad y tenacidad elevadas en comparación con los aceros al carbono de baja aleación RHA de clase 2 que puede adquirir las propiedades mecánicas deseadas necesarias para reducir la deformación residual y dinámica ocurrida en un evento de estallido y que elimina o reduce los problemas asociados al templado por agua de materiales RHA de clase 2.

COMPENDIO Conforme a un aspecto no taxativo de la presente descripción, una aleación de acero de temple al aire comprende, en porcentaje en peso: 0,18 a 0,26 de carbono; 3,50 a 4,00 de níquel; 1 ,60 a 2,00 de cromo; 0 hasta 0,50 de molibdeno; 0,80 a 1 ,20 de manganeso; 0,25 a 0,45 de silicio; 0 a menos de 0,005 de titanio; 0 a menos de 0,020 de fósforo; 0 hasta 0,005 de boro; 0 hasta 0,003 de azufre; hierro e impurezas imprevistas. La aleación de acero de temple al aire tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 460 HBW.

De acuerdo a otro aspecto no taxativo de la presente descripción, un artículo de fabricación comprende una aleación de acero de temple al aire conforme a esta descripción. Tal artículo de fabricación puede ser seleccionado de o puede incluir un artículo seleccionado de, por ejemplo, un blindaje de acero, un casco a prueba de estallidos, un casco en forma de V a prueba de estallidos, una parte inferior de un vehículo a prueba de estallidos y un recinto a prueba de estallidos.

Conforme a otro aspecto de la presente descripción, un método para tratar con calor una aleación de acero de temple al aire enfriada con aire y austenizada comprende: proporcionar una aleación de acero de temple al aire enfriada con aire y austenizada; tratar por calor de recocido, la aleación de acero de temple al aire enfriada con aire y austenizada durante un tiempo de recocido de entre 4 horas y 12 horas a una temperatura de recocido de entre 300 °F (149 °C) y 450 °F (232 °C); y enfriar con aire la aleación de acero temple al aire hasta temperatura ambiente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Determinadas características y ventajas de las modalidades y métodos no taxativos descritos en la presente pueden ser comprendidos en mejor forma si se observan las figuras adjuntas en las que: La Figura 1 es un diagrama de flujo de una modalidad no taxativa conforme a la presente descripción de un método de tratamiento con calor de una aleación de acero de temple al aire austenizada y enfriada con aire.

La Figura 2 es una gráfica de la dureza de Brinell en función del contenido de carbono de determinadas modalidades no taxativas de aleaciones de acero conforme a la presente descripción.

La Figura 3 es una gráfica de la dureza de Brinell en función del contenido de carbono y del tratamiento con calor de recocido de determinadas modalidades no taxativas de aleaciones de acero conforme a la presente descripción.

La Figura 4 es una gráfica de la dureza de Brinell en función del contenido de carbono de determinadas modalidades no taxativas de aleaciones de acero conforme a la presente descripción que incluyen muestras de lingotes de laboratorio.

La Figura 5 es una gráfica de la dureza de Brinell en función del contenido de carbono y del tratamiento con calor de recocido de determinadas modalidades no taxativas de aleaciones de acero conforme a la presente descripción que incluyen muestras de lingotes de laboratorio.

La Figura 6 es una gráfica de varias propiedades dúctiles en función del contenido de carbono de determinadas modalidades no taxativas de las aleaciones de acero de temple al aire conforme a la presente descripción y de una muestra de una placa de aleación alta para blindaje de acero duro especializado ATI 500-MIL®.

La Figura 7 es una gráfica de valores de tenacidad según ensayo de Charpy (con entalla en v) determinados a -40 °C en función del contenido de carbono de determinadas modalidades de las aleaciones de acero de temple al aire conforme a la presente descripción y de una muestra de una placa de aleación alta para blindaje de acero duro especializado ATI 500-MIL®.

Los detalles antemencionados resultarán valiosos para el lector, así como otros detalles, al considerar la descripción detallada de determinadas modalidades no taxativas de aleaciones, artículos de fabricación y métodos de acuerdo con la presente descripción que obra a continuación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE DETERMINADAS REALIZACIONES NO TAXATIVAS Se debe entender que determinadas descripciones de las modalidades descritas en la presente han sido simplificadas para ¡lustrar solo los elementos, rasgos y aspectos que son relevantes para comprender con claridad las modalidades descritas, al tiempo que se eliminan, con la claridad como fin, otros elementos, rasgos y aspectos. Las personas con una experiencia usual en la técnica, al considerar la presente descripción de las modalidades descritas, reconocerán que pueden ser deseables otros elementos y/o rasgos en una implementación o aplicación particular de las modalidades descritas. Sin embargo, dado que tales otros elementos y/o rasgos pueden ser determinados e implementados fácilmente por personas con experiencia usual en la técnica a la luz de la presente descripción de las modalidades descritas y que, por lo tanto no es necesaria una descripción de tales elementos y/o rasgos para comprender totalmente las modalidades descritas, no se proporciona tal descripción en la presente. Como tal, se debe entender que la descripción establecida en la presente es simplemente un ejemplo e ilustra las modalidades descritas sin pretender limitar el alcance de la invención, tal como se define únicamente por las reivindicaciones.

Además, cualquier intervalo numérico mencionado en la presente pretende incluir todos los subintervalos contenidos en él. Por ejemplo, un intervalo de "1 a 10" pretende incluir todos los subintervalos entre (y que incluyen) el valor mínimo indicado de 1 y el valor máximo indicado de 10, es decir, que tiene un valor mínimo igual a o mayor que 1 y un valor máximo igual a o menor que 10. Cualquier limitación numérica máxima mencionada en la presente pretende incluir todas las limitaciones numéricas inferiores abarcadas y cualquier limitación numérica mínima descrita en la presente pretende incluir todas las limitaciones numéricas mayores abarcadas. Por consiguiente, los Solicitantes se reservan el derecho a modificar la presente descripción, lo que incluye las reivindicaciones, para que enumeren en forma expresa cualquier subintervalo comprendido en los intervalos expresamente mencionados en la presente. Se pretende que todos esos intervalos estén descritos intrínsecamente en la presente de forma tal que la modificación para que enumere expresamente cualquiera de estos subintervalos cumpla con los requisitos del artículo 112 del título 35 del U.S.C., primer inciso, y del artículo 132(a) del título 35 del U.S.C.

Tal como se usa en la presente, los artículos gramaticales "un", "una", "el" y "la" pretenden incluir "al menos uno" o "uno o más" a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, en la presente se utilizan los artículos para hacer referencia a uno o más de uno ( es decir, a al menos uno) de los objetos gramaticales del artículo. A modo de ejemplo, "un componente" significa uno o más componentes y, por lo tanto, posiblemente se contemple más de un componente y se puedan emplear o usar en una implementación de las modalidades descritas.

Se incorpora en la presente en su totalidad cualquier patente, publicación u otra descripción material que se dice que se incorpora, en su totalidad o en parte, mediante referencia en la presente, pero solo en la medida en que el material incorporado no entre en conflicto con las definiciones, declaraciones u otro material descriptivo existentes y expresamente establecidos en esta descripción. Como tal, y en la medida en que sea necesario, la descripción, tal como se establece en la presente, suplanta cualquier material conflictivo incorporado a la presente mediante referencia. Cualquier material, o parte de él, que se indique que se incorpora en la presente mediante referencia, pero que entre en conflicto con definiciones, declaraciones u otro material descriptivo existente indicado en la presente solo se incorpora en la medida en la que no surjan conflictos entre el material incorporado y el material descriptivo existente.

La presente descripción incluye descripciones de diversas modalidades. Se debe comprender que todas las modalidades descritas en la presente son a modo de ejemplo, ilustrativas y no taxativas. Por lo tanto, la descripción de las diversas modalidades de ejemplo, ilustrativas y no taxativas no limita la invención. Por el contrario, la invención está definida exclusivamente por las reivindicaciones, las que se pueden modificar para que mencionen cualquier rasgo descrito en forma expresa o intrínseca o soportados expresa o intrínsecamente en otra forma por la presente descripción.

Aspectos de la presente descripción incluyen modalidades no taxativas de aleaciones de acero de temple al aire de resistencia elevada, dureza media y tenacidad media, en comparación con determinadas aleaciones de acero de temple al aire y con artículos fabricados a partir de o con las aleaciones de acero conocidos. Conforme a la presente descripción, un aspecto de las modalidades de las aleaciones de acero de temple al aire es que, aunque las aleaciones se autorrecocen, se determinó que llevar a cabo una etapa adicional de recocido con tratamiento con calor en un intervalo de temperaturas de alrededor de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C) luego de la austenitización, y el enfriamiento con aire proporciona a la aleación un límite elástico aumentado (YS), sin reducir la ductilidad o la tenacidad de fractura de la aleación. Resulta sorprendente e inesperado observar que el límite elástico de la aleación aumentó sin afectar en forma negativa la ductilidad o la tenacidad de fractura, y no coincide con lo que podría intuirse dado que las aleaciones de acero templadas y recocidas convencionales que incluyen un contenido comparable de carbono normalmente exhiben resistencia reducida y aumento de ductilidad y tenacidad de fractura cuando se recocen.

Algunos ejemplos de artículos de fabricación que podrían beneficiarse del empleo de aleaciones de acero de temple al aire incluyen la presente descripción en su producción o de la inclusión de modalidades de tales aleaciones incluyen placas a prueba de estallidos de blindaje de acero para vehículos o estructuras. Otros artículos de fabricación que se beneficiarían del empleo de aleaciones conforme a la presente descripción en su producción o de la inclusión de modalidades de tales aleaciones resultarán evidentes al considerar la descripción adicional de las modalidades que sigue.

Tal como se usan en la presente, una "aleación de acero de temple al aire" y "acero de temple al aire" se refieren a una aleación de acero que no requiere templado en un líquido para alcanzar la dureza deseada. Por el contrario, es posible lograr el endurecimiento de una aleación de acero de temple al aire mediante enfriamiento de temperaturas elevadas únicamente al aire. Tal como se usa en la presente, "temple al aire" se refiere al enfriamiento al aire de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción para lograr la dureza deseada. Es posible alcanzar la dureza deseada en un intervalo de alrededor de 350 HBW a alrededor de 460 HBW mediante el templado al aire de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción. Dado que las aleaciones de acero de temple al aire no requieren templado con líquidos para lograr la dureza deseada, los artículos que incluyen aleaciones de acero de temple al aire, tales como, por ejemplo, placas de aleaciones de acero de temple al aire, no se someten al grado distorsión y deformación que puede ocurrir cuando se templan aleaciones con líquidos para reducir rápidamente su temperatura. De acuerdo con la presente divulgación, las aleaciones de acero de temple al aire pueden ser procesadas mediante técnicas de tratamiento con calor convencionales, tales como la austenitización, y luego ser enfriadas con aire, y opcionalmente, recocidas, para formar una placa de blindaje de acero homogénea u otro artículo sin necesidad de tratar con calor y/o templar con líquidos adicionalmente el artículo para lograr la dureza deseada.

Tal como se usa en la presente, "austenizar" y "austenitizar" se refieren a calentar acero hasta una temperatura por encima del intervalo de transformación, de forma tal que la fase de hierro del acero consista esencialmente en la microestructura de austenita. Normalmente, una "temperatura de austenitización" para una aleación de acero es una temperatura por encima de 1200 °F (648,9 °C). Tal como se usa en la presente, "autorrecocido" se refiere a la tendencia de las aleaciones de acero de temple al aire de la presente descripción de precipitar parcialmente el carbono de partes de la fase martensítica que se forma durante el enfriamiento con aire, que forma una dispersión fina de carburos de hierro en una matriz de hierro a y que aumenta la tenacidad de la aleación de acero. Tal como se usa en la presente, "recocer" y "tratamiento con calor de recocido" se refieren a calentar una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción luego de la austenitización y enfriar con aire la aleación. Esto resulta en un aumento del límite elástico sin reducción de la ductilidad y la tenacidad de fractura de la aleación. Tal como se usa en la presente, "homogenización" se refiere a un tratamiento con calor para aleaciones aplicado para mantener constantes la composición química y la microestructura de la aleación en toda la aleación.

De acuerdo con una modalidad no taxativa, una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción comprende, consiste esencialmente en o consta de, en porcentaje en peso: 0,18 a 0,26 de carbono; 3,50 a 4,00 de níquel; 1 ,60 a 2,00 de cromo; 0 hasta 0,50 de molibdeno; 0,80 a 1 ,20 de manganeso; 0,25 a 0,45 de silicio; 0 a menos de 0,005 de titanio; 0 a menos de 0,020 de fósforo; 0 hasta 0,005 de boro; 0 hasta 0,003 de azufre; hierro e impurezas imprevistas. En determinadas modalidades no taxativas de una aleación conforme a la presente descripción, las impurezas imprevistas consisten en elementos residuales que cumplen con los requisitos de la especificación MIL-DTL- 2506J de las Fuerzas Armadas de los EUA, que se incorpora a la presente en su totalidad mediante esta referencia. En determinadas modalidades no taxativas de las aleaciones de acero conforme a la presente descripción los límites máximos para determinadas impurezas imprevistas incluyen, en porcentaje en peso: 0,25 de cobre; 0,03 de nitrógeno; 0,10 de zirconio; 0,10 de aluminio; 0,01 de plomo; 0,02 de estaño; 0,02 de antimonio y 0,02 de arsénico. En otra modalidad no taxativa de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción, el nivel de molibdeno se encuentra en un intervalo de 0,40 a 0,50 por ciento en peso. Se ha observado que las adiciones de molibdeno pueden aumentar la resistencia y la resistencia a la corrosión de un acero de temple al aire conforme a esta descripción.

En una modalidad no taxativa, luego de la austenitización y el enfriamiento con aire, una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción presenta una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 460 HBW tal como se determina según ASTM E10 - 10, "Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials" (Método de ensayo estándar de dureza de Brinell de materiales metálicos), ASTM International, West Conshohocken, PA. Todos los valores de dureza de Brinell informados en la presente descripción fueron determinados mediante la técnica descrita en la especificación ASTM E10 - 10.

En incluso otra modalidad no taxativa, luego de la austenitización y del enfriamiento con aire, una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 460 HBW; una tensión de rotura (UTS) en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 238 ksi (11641 MPa); un límite elásticoen un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 146 ksi (1007 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 14 % a 15 % y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 31 pie-libra (42 J) a 53 pie-libra (72 J).

La evaluación de ductilidad informada en la presente descripción fue llevada a cabo conforme a ASTM E8 / E8M - 09, "Standard Test Methods for Tensión Testing of Metallic Materials" (Método de ensayo estándar para la evaluación de ductilidad de materiales metálicos). Se llevó a cabo el ensayo de Charpy (con entalla en v) conforme a ASTM E2248 -09, "Standard Test Method for Impact Testing of Miniaturized Charpy V-Notch Specimens" (Método de ensayo estándar para la evaluación de impacto en especímenes de ensayo de Charpy (con entalla en v) miniatura). Tal como se conoce en la técnica, el ensayo de Charpy (con entalla en v) de evaluación de impacto es un ensayo del impacto de una velocidad rápida de esfuerzo que mide la capacidad de una aleación de absorber energía y, por lo tanto, de proporcionar una medida de la tenacidad de la aleación.

En incluso otra modalidad no taxativa, luego de la austenitización y el enfriamiento con aire de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción para proporcionar la aleación con una dureza de Brinell en el intervalo de 352 HBW a 460 HBW, la aleación se recoce a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C) durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas (tiempo en horno) y esto resulta en un aumento de la dureza de Brinell de la aleación de acero al intervalo de 360 HBW a 467 HBW.

Luego de la austenitización y el enfriamiento con aire de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción para proporcionar una dureza en el intervalo de 352 HBW a 460 HBW y el posterior recocido de la aleación durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), determinadas modalidades de la aleación de acero de temple al aire tienen una dureza de Brinell en un intervalo de 360 HBW a 467 HBW; una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 238 ksi (1641 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 175 ksi (1207 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 14 % a 16 % y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 31 pie-libra (42 J) a 53 pie-libra (72 J).

Un aspecto inesperado y sorprendente conforme a la presente descripción es la observación de que cuando se somete adicionalmente ciertas aleaciones de acero de temple al aire conforme a la presente descripción que fueron austenizadas, enfriadas con aire y autorrecocidas a un tratamiento con calor de recocido durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), la resistencia de las aleaciones de acero de temple al aire aumenta en hasta un 20 % sin reducir el porcentaje de elongación y la tenacidad de las aleaciones al impacto determinada según el ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C. Tal como se explicó anteriormente, esta característica observada resultó sorprendente e inesperada al menos porque las aleaciones de acero recocidas y templadas en agua que incluyen similar contenido de carbono exhiben resistencia disminuida y ductilidad y tenacidad de fractura aumentadas al ser recocidas.

De acuerdo con otra modalidad no taxativa, una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción comprende, consiste esencialmente en o consta de, en porcentaje en peso: 0,18 a 0,24 de carbono; 3,50 a 4,00 de níquel; 1 ,60 a 2,00 de cromo; 0 hasta 0,50 de molibdeno; 0,80 a 1 ,20 de manganeso; 0,25 a 0,45 de silicio; 0 a menos de 0,005 de titanio; 0 a menos de 0,020 de fósforo; 0 hasta 0,005 de boro; 0 hasta 0,003 de azufre; hierro e impurezas imprevistas. En determinadas modalidades no taxativas de una aleación conforme a la presente descripción, las impurezas imprevistas consisten en elementos residuales que cumplen con los requisitos de la especificación MIL-DTL-12506J de las Fuerzas Armadas de los EUA. En determinadas modalidades no taxativas de las aleaciones de acero conforme a la presente descripción los límites máximos para determinadas impurezas imprevistas incluyen, en porcentaje en peso: 0,25 de cobre; 0,03 de nitrógeno; 0,10 de zirconio; 0,10 de aluminio; 0,01 de plomo; 0,02 de estaño; 0,02 de antimonio y 0,02 de arsénico. En otra modalidad no taxativa de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción, el nivel de molibdeno se encuentra en un intervalo de 0,40 a 0,50 por ciento en peso. Se ha observado que las adiciones de molibdeno pueden aumentar la resistencia y la resistencia a la corrosión de un acero de temple al aire conforme a esta descripción.

En esta modalidad no taxativa, luego de la austenitización y del enfriamiento con aire, la aleación de acero de temple al aire tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 459 HBW; una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 237 ksi (1634 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 146 ksi (1007 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 14 % a 17 %; y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 37 pie-libras (50 J) a 53 pie-libras (72 J).

Luego de la austenitización y el enfrimiento con aire de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción para proporcionar una dureza en el intervalo de 352 HBW a 459 HBW y el posterior recocido de la aleación durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), determinadas modalidades de la aleación de acero de temple al aire tienen una dureza de Brinell en un intervalo de 360 HBW a 459 HBW; una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 237 ksi (1634 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 158 ksi (1089 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 15 % a 17 % y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 37 pie-libras (50 J) a 53 pie-libras (72 J).

Un aspecto inesperado y sorprendente de determinadas aleaciones de acero de temple al aire conforme a la presente descripción es la observación de que cuando se somete adicionalmente las aleaciones austenizadas y enfriadas con aire, de temple al aire, autorrecocidas conforme a la presente descripción a un tratamiento con calor de recocido durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), el límite elástico de las aleaciones de acero de temple al aire conforme a esta descripción, en una modalidad no taxativa, aumenta en hasta un 8 % y el porcentaje de elongación y la tenacidad al impacto obtenida según el ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C no disminuyen. Tal como se explicó anteriormente, esta característica observada resultó sorprendente e inesperada dado que las aleaciones de acero recocidas y templadas en agua que incluyen similar contenido de carbono exhiben resistencia disminuida y ductilidad y tenacidad de fractura aumentadas al ser recocidas.

De acuerdo con otra modalidad no taxativa, una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción comprende, consiste esencialmente en o consta de, en porcentaje en peso: 0,18 a 0,21 de carbono; 3,50 a 4,00 de níquel; 1 ,60 a 2,00 de cromo; 0 hasta 0,50 de molibdeno; 0,80 a ,20 de manganeso; 0,25 a 0,45 de silicio; 0 a menos de 0,005 de titanio; 0 a menos de 0,020 de fósforo; 0 hasta 0,005 de boro; 0 hasta 0,003 de azufre; hierro e impurezas imprevistas. En determinadas modalidades no taxativas de una aleación conforme a la presente descripción, las impurezas imprevistas consisten en elementos residuales que cumplen con los requisitos de la especificación MIL-DTL-12506J de las Fuerzas Armadas de los EUA. En determinadas modalidades no taxativas de las aleaciones de acero conforme a la presente descripción los límites máximos para determinadas impurezas imprevistas incluyen, en porcentaje en peso: 0,25 de cobre; 0,03 de nitrógeno; 0,10 de zirconio; 0,10 de aluminio; 0,01 de plomo; 0,02 de estaño; 0,02 de antimonio y 0,02 de arsénico. En otra modalidad no taxativa de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción, el nivel de molibdeno se encuentra en un intervalo de 0,40 a 0,50 por ciento en peso. Se ha observado que las adiciones de molibdeno pueden aumentar la resistencia y la resistencia a la corrosión de un acero de temple al aire conforme a esta descripción.

En esta modalidad no taxativa, la aleación de acero de temple al aire presenta una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 433 HBW; una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 208 ksi (1434 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 142 ksi (979 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 16 % a 17 %; y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 44 pie-libras (60 J) a 53 pie-libras (72 J).

Luego de la austenitización y el enfriamiento con aire de una aleación de acero de temple al aire conforme a la presente descripción para proporcionar una dureza en el intervalo de 352 HBW a 433 HBW y el posterior recocido de la aleación durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), determinadas modalidades de la aleación de acero de temple al aire tienen una dureza de Brinell en un intervalo de 360 HBW a 433 HBW; una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 237 ksi (1634 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 146 ksi (1007 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 15 % a 16 % y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 44 pie-libras (60 J) a 53 pie-libras (72 J).

Un aspecto inesperado y sorprendente de determinadas aleaciones de acero de temple al aire de la presente descripción es la observación de que cuando se somete adicionalmente las aleaciones austenizadas y enfriadas con aire, de temple al aire, autorrecocidas conforme a la presente descripción a un tratamiento con calor de recocido durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), el límite elástico de las aleaciones de acero de temple al aire conforme a esta descripción, en una modalidad no taxativa, aumenta en hasta un 3 % y el porcentaje de elongación y la tenacidad al impacto obtenidos según el ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C no disminuyen. Tal como se explicó anteriormente, esta observación se opone a lo observado para aleaciones tradicionales de acero recocidas y templadas en agua que incluyen similar contenido de carbono y que exhiben una disminución de resistencia y un aumento de la ductilidad y la tenacidad de fractura al ser recocidas.

Otro aspecto de acuerdo con la presente descripción se refiere a los artículos de fabricación formados por, o que comprenden, una aleación de acuerdo con la presente descripción. Dado que las aleaciones de acero de temple al aire divulgadas en la presente combinan resistencia elevada, y dureza y tenacidad medias, en comparación con ciertas aleaciones de acero de temple al aire conocidas, las aleaciones de acuerdo con la presente descripción son particularmente adecuadas para su inclusión en artículos tales como estructuras y vehículos para protección contra estallidos y/o impactos. Los artículos de fabricación que pueden formarse a partir de, o que pueden incluir, aleaciones de acuerdo con la presente descripción incluyen, de modo no taxativo, un blindaje de acero, un casco a prueba de estallidos, un casco en forma de V a prueba de estallidos, una parte inferior a prueba de estallidos de un vehículo y un recinto a prueba de estallidos.

Otro aspecto adicional de la presente descripción se refiere a un método para tratar con calor a una aleación de temple al aire enfriada con aire y austenizada. En referencia al diagrama de flujo de la Figura 1 , una modalidad no taxativa de un método ( 0) de acuerdo con la presente descripción incluye: proporcionar (12) una aleación de acero de temple al aire enfriada con aire y austenizada; tratar por recocido por calor (14) a la aleación de acero de temple al aire enfriada con aire y austenizada a una temperatura de recocido en un intervalo de entre 300 °F (149 °C) y 450 °F (232 °C) durante un tiempo de recocido de entre 4 horas y 12 horas (o entre 4 horas y 10 horas); y enfriar con aire (16) la aleación de acero temple al aire a temperatura ambiente. Un tratamiento de austenitización es una técnica conocida por los expertos en la técnica de la metalurgia y no necesita describirse detalladamente en la presente. Las condiciones típicas para la austenitización incluyen, por ejemplo, calentar la aleación de acero hasta una temperatura de entre 1400 °F (760 °C) y 1700 °F (927 °C), y mantener la aleación a temperatura durante un período de tiempo de entre alrededor de 0,25 horas y 1 hora.

Los siguientes ejemplos pretenden describir adicionalmente ciertas modalidades no taxativas de acuerdo con la presente descripción, sin restringir el alcance de la presente invención. Los expertos en la técnica comprenderán que las variaciones de los siguientes ejemplos son posibles dentro del alcance de la invención, la cual se define únicamente por las reivindicaciones.

EJEMPLO 1 Se fabricó mediante fusión por inducción en vacío un lingote cónico experimental de 4" x 4" x 0" (10,2 cm x 10,2 cm x 25,4 cm) con un peso aproximado de 50 libras (22,7 kg). La tabla 1 enumera las composiciones químicas reales y buscadas del lingote y la composición química real de un lingote de referencia de una aleación alta para blindaje de acero duro especializado ATI 500-MIL®. La aleación alta para blindaje de acero duro especializado ATI 500-MIL® es una aleación de acero especializado forjada comercialmente disponible que posee una dureza de entre 477 HBW y 534 HBW, se utiliza en aplicaciones de placas de blindaje y puede obtenerse de ATI Defense, Washington, PA, EUA.

Después de fundir la partida experimental de la Tabla 1 , la sección superior caliente se retiró y el material restante se homogeneizó calentando la aleación a 2050 °F (1 121 °C) durante 4 horas (aproximadamente 1 hora por pulgada (2,54 cm) de espesor).

EJEMPLO 2 El lingote experimental y el lingote de aleación alta para blindaje de acero duro especializado ATI 500-MIL® del Ejemplo 1 se cortaron para obtener piezas más pequeñas que se fundirán en un horno de templado. Se combinaron diferentes proporciones de los dos metales en el horno para crear partidas de tipo "botón" de 2,5" de altura por 1 ,25" de diámetro (6,35 cm de altura por 3,18 cm de diámetro). De este modo se obtuvieron cinco botones.

Los botones se homogenizaron a 2050 °F ( 121 °C) durante 1 hora y luego se forjaron directamente a partir de un diámetro de 1 ,25" (3,18 cm) a muestras planas de un espesor de 0,25" (0,635 cm) lo cual ayudó a eliminar la microestructura de fundición y formaron un producto farguado. Luego de forjarse, se permitió que las muestras se enfriaran al aire. Se cortaron partes de cada botón para verificar la composición química. Las composiciones químicas medidas se enumeran en la Tabla 2.

Luego de cortar las partes para analizar la composición química, las partes restantes de cada uno de los botones se austenizaron a 1600 °F (871 °C) durante 15 minutos y se dejaron enfriar al aire.

Se cortó un segmento de 1 " x 3" x 4" (2,54 cm x 7,62 cm 10,2 cm) de la pieza restante de 3" x 4" x 7" (7,62 cm x 10,2 cm x 17,8 cm) del lingote experimental. Este segmento se calentó a 2050 °F (1121 °C) durante 1 hora y después se forjó directamente a partir del espesor de 4" (10,2 cm) para obtener una placa de 2" (5,08 cm) de espesor. La placa se calentó 1900 °F (1038 °C), se mantuvo a dicha temperatura durante 1 hora, se le realizó un laminado final para obtener una placa de 1 " (2,54 cm) de espesor y luego se dejó enfriar al aire. La muestra para análisis de la composición química se tomó de la placa enfriada (Muestra 6) (la composición química se indica en la Tabla 2), y luego la placa se austenizó a 1600 °F (871 °C) durante 1 hora y se dejó enfriar al aire.

EJEMPLO 3 Se tomaron una única medición de dureza de Brinell y tres mediciones de dureza Rockwell C a 0,025" (0,0635 cm) por debajo de la superficie para cada una de las cinco muestras de 0,25" de espesor que se prepararon a partir de las partidas botón del Ejemplo 2 y para la placa de 1 " (2,54 cm) de espesor que se preparó para el material experimental en el Ejemplo 2. Las mediciones de dureza de Brinell se llevaron a cabo conforme al estándar ASTM E10 - 10, "Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials", ASTM International, West Conshohocken, PA. La dureza Rockwell C se midió conforme al estándar ASTM E18 -08b, "Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials" (Método de ensayo estándar de dureza Rockwell de materiales metálicos). Los valores de dureza Rockwell C se convirtieron a valores de dureza de Brinell conforme al estándar ASTM E140 -07 "Standard Hardness Conversión Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness" (Tablas estándar de conversión de dureza para la relación de metales entre dureza de Brinell, dureza de Vickers, dureza de Rockwell, dureza superficial, dureza de Knoop y dureza medida con escleroscopio).

Los valores de dureza se grafican en la Figura 2. La Figura 2 incluye también los valores típicos de dureza para la aleación alta para blindaje de acero duro especializado ATI 500-MIL® La Figura 2 indica que las muestras que contienen un porcentaje en peso de carbón mayor que 0,24 por lo general exhibieron valores de dureza mayores que los botones 1 a 5 y que el lingote experimental, los cuales contenían un porcentaje en peso de carbón de entre 0,18 y 0,24.

EJEMPLO 4 Se obtuvo una lámina de 0,25" (0,635 cm) de espesor de la placa de 1 " (2,54 cm) de espesor que se preparó en el Ejemplo 1. De ese modo, el espesor de la lámina preparada fue el mismo que el espesor de las cinco muestras de 0,25" de espesor que se prepararon a partir de las partidas de botón del Ejemplo 2, lo que dio lugar a seis muestras de con un espesor idéntico. Se prepararon dos porciones de 1 ,5" (3,81 cm) x 0,75" (1 ,91 cm) x 0,25" (0,635 cm) de espesor a partir de cada una de las seis muestras, o que dio lugar a doce porciones en total. Se recoció una parte derivada de cada muestra a 300 °F (149 °C) durante 4 horas. La otra parte derivada de cada muestra se recoció a 400 °C (204 °C) durante 4 horas. Se tomaron una única medición de dureza de Brinell y tres mediciones de dureza Rockwell C a 0,025" (0,0635 cm) por debajo de la superficie para cada una de las doce partes. La Figura 3 incluye los valores de dureza de este ensayo, junto con los resultados de ensayos de recocido llevados a cabo a otras temperaturas de recocido.

Los datos graficados en la Figura 3 indican que un tratamiento con calor de recocido adicional no afecta considerablemente la dureza medida para las aleaciones de acero de temple al aire de acuerdo con modalidades no taxativas de esta descripción.

EJEMPLO 5 Se produjeron dos lingotes experimentales cónicos con tamaño de laboratorio 4" x 4" x 10" (10,2 cm x 10,2 cm x 25,4 cm) en un horno de inducción al vacío. Las composiciones químicas incluyeron una partida de bajo contenido de carbono y una partida de alto contenido de carbono. Las composiciones químicas buscadas para los lingotes se enumeran en la Tabla 3.

Después de la fundición, se retiró la parte superior caliente de cada lingote. Los lingotes se colocaron en un horno durante 17 horas a 1000 °F (538 °C). Luego se calentaron para elevar la temperatura de los lingotes a 2050 °F (1 121 °C) y se homogenizaron durante 2 horas en vez de las 4 horas pretendidas. Los lingotes se forjaron a partir de 4" (10,2 cm) de espesor para obtener 2,75" (6,99 cm) de espesor en incrementos de 0,25" (0,635 cm), seguido por un recalentamiento de 25 minutos y luego se forjaron a partir de 2" (5,08 cm) de espesor en incrementos de 0,25" (0,635 cm).

Luego de forjarse, cada muestra se cortó a la mitad y se colocó en un horno a 900 °F ( 038 °C) para un calentamiento a fondo de una hora a dicha temperatura. Luego, las muestras se sometieron a laminación cruzada para llegar a un espesor de 1 ,5" (3,81 cm), se sometieron a recalentamiento durante 20 minutos y se les realizó un laminado final para obtener placas de muestra de 1 " (2,54 cm) de espesor x 8" (20,3 cm) de ancho x 10" (25,4 cm) de largo. Cada uno de los dos lingotes proporcionó dos placas de muestra con estas dimensiones. Luego de la laminación, las placas de muestra se austenizaron a 1600 °F (871 °C) durante 1 hora y se enfriaron al aire en aire quieto.

Como se señaló, las muestras se homogeneizaron únicamente durante 2 horas, en vez de las 4 horas que se pretendían. Por lo tanto, las muestras de placas austenizadas se colocaron en un horno para someterse a un período adicional de homogeneización. Mientras que las placas de muestra se calentaron para alcanzar una temperatura homogeneizada, se decidió que el tratamiento de homogeneización destruiría la microestructura forjada y laminada. Por lo tanto, las muestras de placas se retiraron del horno. En ese momento, las placas habían alcanzado una temperatura de 1180 °F (638 °C) y habían pasado un total de 2 horas dentro del horno. Se determinó que este período adicional de tratamiento1 al calor recoció las placas de muestra de manera efectiva. Por lo tanto, las placas se austenizaron nuevamente a 1600 °F (871 °C) durante 1 hora y se enfriaron al aire en aire quieto. Se cortaron ocho cubos de 1" (2,54 cm) tanto del material con bajo contenido de carbono como del material con alto contenido de carbono (con la composición química indicada en la Tabla 3) para los ensayos de recocido. La Tabla 4 muestra las condiciones de recocido que se utilizaron y las durezas medidas para cada una de las muestras recocidas. Se tomaron tres medidas de HRC a 0,020" por debajo de la superficie de cada muestra y los valores de dureza que se muestran en la Tabla 4 son un promedio de las tres mediciones, convertidas a HBW a partir de HRC.

Los valores de la Tabla 4 fueron considerablemente menores que los esperados. Por lo tanto, se volvió a evaluar la dureza de Brinell de las muestras a 0,020" (0,0508 cm) por debajo de la superficie. La Figura 4 muestra los valores de dureza sin recocer en comparación con los valores de dureza medidos previamente para otras muestras. La Figura 5 muestra los valores de dureza después del recocido, donde se identifican las muestras con bajo contenido de carbono y con alto contenido de carbono como "Muestras PES". Los datos graficados en la Figura 4 y la Figura 5 indican que un tratamiento con calor de recocido adicional no afecta considerablemente la dureza medida para las aleaciones de acero de temple al aire de acuerdo con modalidades no taxativas de esta descripción.

EJEMPLO 6 En base a los resultados de laboratorio discutidos en la presente y a los datos de dureza de muestras cúbicas de 1 " recocidas de partidas experimentales de bajo contenido de carbono (0,21 por ciento en peso de C) y de alto contenido de carbono (0,26 por ciento en peso de C) mostradas en la Tabla 3, muchas de las muestras de bajo contenido de carbono no fueron recocidas y, con fines de comparación, muchas de las muestras adicionales fueron recocidas a 400 °F (204 °C) durante 6 horas. Se evaluaron dos muestras longitudinalmente dúctiles circulares, dos muestras de Charpy (con entalla en v) TL (TL CVN) y dos muestras de Charpy (con entalla en v) LT (LT CVN) a -40 °C, y se realizaron dos medidas de dureza de Brinell en una de las muestras de Charpy de cada placa. En la Tabla 5 se presentan los resultados del ensayo de Charpy (con entalla en v) y de ductilidad.

Tabla 5: Propiedades mecánicas recocidas y no recocidas Material de bajo Material de alto contenido de carbono contenido de carbono (0,21 % (0,26 % peso de C) peso de C) 400 400 ° No (204 °C) No (204 °C) recocido /6 Hr recocido /6 Hr YS 1 (ksi) 141, 2 147, 8 142,4 171, 4 YS 1 (MPa) 973 1019 981 1181 YS 2 (ksi) 141, 3 148, 8 148,6 174, 1 YS 2 ( Pa) 974 1025 1024 1200 UTS 1 (ksi) 207, 8 206, 7 234, 5 231, 8 UTS 1 (MPa) 1432 1425 1616 1598 UTS 2 (ksi) 208, 5 206, 7 233 230, 8 UTS 2 (MPa) 1437 1425 1606 1591 Elongación 1 15, 5 14,7 13,2 14,7 Elongación 2 15 15, 1 13, 1 13, 8 Reducción 53, 3 58, 5 45,5 50, 6 Área 1 Reducción del 54, 8 58,3 46,5 51, 8 Area 2 Dureza 1 (HBW) 420 426 456 470 Dureza 2 (HBW) 414 420 463 447 TL CVN @ -40 °C 1 40 44, 5 32 31 (pie-libra fuerza) TL CVN @ -40 °C 2 40 42 29, 5 29,5 (pie-libra fuerza ) LT CVN @ -40 °C 1 47,5 48,5 30, 5 32,5 (pie-libra fuerza) LT CVN @ -40 °C 2 46 48 31,5 34 (pie-libra fuerza) EJEMPLO 7 Se compararon las propiedades de dureza de Brinell y de Charpy de las muestras del Ejemplo 6 con lo trabajado en una placa de 1 ,00" (2,54 cm) de espesor de una placa de aleación alta para blindaje de acero duro especializado ATI 500-MIL®. La placa de blindaje de aleación de acero ATI 500-MIL® tiene la composición química real mencionada en la Tabla 6.

Se compararon las propiedades mecánicas de la placa de blindaje de aleación de acero ATI 500-MIL® con las muestras del Ejemplo 6 en forma no recocida, así como también recocidas a 300 °F (149 °C) / 8 horas, dado que no se recoció la placa de blindaje de aleación de acero ATI 500-MIL® a 400 °F. No se realizaron ensayos de Charpy al material recocido de placas de blindaje de aleación de acero ATI 500-MIL®, por lo que no pudieron emplearse en la comparación. La figura 6 refleja los resultados de ensayo de los materiales con alto y bajo contenido de carbono recocidos y no recocidos, así como los de la placa de blindaje de aleación de acero ATI 500-MIL®. La Figura 7 incluye los resultados del ensayo de Charpy (con. entalla en v) a -40 °C para diversas muestras, así como para la placa de blindaje de aleación de acero ATI 500-MIL®.

Al examinar las Figuras 6 y 7 se demuestra que para las modalidades de las aleaciones de acero de temple al aire conforme a la presente descripción, llevar a cabo una etapa de recocido con tratamiento con calor en un intervalo de temperatura de alrededor de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), luego de la austenitización y el enfriamiento con aire, provee un aumento en el límite elástico de hasta 20 por ciento y no reduce la ductilidad y la tenacidad de fractura de la aleación. Resulta sorprendente e inesperado observar que el límite elástico de la aleación aumentó sin afectar en forma negativa la ductilidad o la tenacidad de fractura, dado que las aleaciones de acero templadas y recocidas convencionales que incluyen un contenido comparable de carbono normalmente exhiben resistencia reducida y aumento de ductilidad y tenacidad de fractura cuando se recocen.

Claims

REIVINDICACIONES Se reivindica:

1 . Una aleación de acero de temple al aire que comprende, en porcentaje en peso: 0,18 a 0,26 de carbono; 3,50 a 4,00 de níquel; 1 ,60 a 2,00 de cromo; 0 hasta 0,50 de molibdeno; 0,80 a 1 ,20 de manganeso; 0,25 a 0,45 de silicio; 0 a menos de 0,005 de titanio; 0 a menos de 0,020 de fósforo; O hasta 0,005 de boro; 0 hasta 0,003 de azufre; hierro e impurezas inesperadas.

2. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 1 en la que la aleación de acero tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 460 HBW.

3. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 1 en la que la aleación de acero tiene una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 238 ksi (1 1641 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 146 ksi (1007 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 14 % a 15 %; y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 31 pie-libra (42 J) a 53 pie-libra (72 J).

4. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 1 en la que luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), la aleación de acero tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 360 HBW a 467 HBW.

5. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 1 en la que, luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), la aleación de acero tiene una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 238 ksi (1641 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 175 ksi (1207 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 14 % a 16 % y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 31 pie-libra (42 J) a 53 pie-libra (72 J).

6. El acero de temple al aire de la reivindicación 1 en la que, luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), el límite elástico de la aleación de acero aumenta en hasta un 20% y el porcentaje de elongación y el valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C no disminuyen.

7. La aleación de acero de temple al aire de reivindicación 1 que comprende, en porcentaje en peso, 0,18 a 0,24 de carbono.

8. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 7 en la que la aleación de acero tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 459 HBW.

9. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 7 en la que la aleación de acero tiene una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 237 ksi (1634 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 146 ks¡ (1007 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 14 % a 17 %; y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 37 pie-libra (50 J) a 53 pie-libra (72 J).

10. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 7 en la que luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), la aleación de acero tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 360 HBW a 459 HBW.

1 1. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 7 en la que, luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), la aleación de acero tiene una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 237 ksi (1634 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 158 ksi (1089 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 15 % a 17 % y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 37 pie-libra (50 J) a 53 pie-libra (72 J).

12. El acero de temple al aire de la reivindicación 7 en la que, donde luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), el límite elástico de la aleación de acero aumenta en hasta un 8 % y el porcentaje de elongación y el valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C no disminuyen.

13. La aleación de acero de temple al aire de reivindicación 1 que comprende, en porcentaje en peso, 0,18 a 0,21 por ciento de carbono.

14. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 13 en la que la aleación de acero tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 433 HBW.

15. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 13 en la que la aleación de acero tiene una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 208 ksi (1434 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 142 ksi (979 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 16 % a 17 %; y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 44 pie-libra (60 J) a 53 pie-libra (72 J).

16. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 13 en la que luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), la aleación de acero tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 360 HBW a 433 HBW.

17. La aleación de acero de temple al aire de la reivindicación 13, en la que luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), la aleación de acero de temple al aire tiene una tensión de rotura en un intervalo de 188 ksi (1296 MPa) a 237 ksi (1634 MPa); un límite elástico en un intervalo de 133 ksi (917 MPa) a 146 ksi (1007 MPa); un porcentaje de elongación en un intervalo de 15 % a 16 % y un valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C en un intervalo de 44 pie-libra (60 J) a 53 pie-libra (72 J).

18. El acero de temple al aire de la reivindicación 13 en la que, luego de recocer la aleación de acero de temple al aire durante un tiempo de recocido en un intervalo de 4 horas a 10 horas y a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), el límite elástico de la aleación de acero aumenta en hasta un 3 % y el porcentaje de elongación y el valor obtenido según ensayo de Charpy (con entalla en v) a -40 °C no disminuyen.

19. Un artículo de fabricación que comprende la aleación de cualquiera de las reivindicaciones 1 , 7 y 13.

20. El artículo de fabricación de la reivindicación 19 que se selecciona de un blindaje de acero, un casco a prueba de estallidos, un casco en forma de V a prueba de estallidos, una parte inferior de un vehículo a prueba de estallidos y un recinto a prueba de estallidos.

21. Un método para tratar con calor una aleación de acero de temple al aire austenizada y enfriada con aire que comprende: proveer una aleación de acero de temple al aire austenizada y enfriada con aire, tratar con calor de recocido la aleación de acero de temple al aire austenizada y enfriada con aire durante un tiempo de recocido de 4 horas a 12 horas a una temperatura de recocido en un intervalo de 300 °F (149 °C) a 450 °F (232 °C), y enfriar con aire la aleación de acero de temple al aire a temperatura ambiente.

22. El método de la reivindicación 21 en el que la aleación de acero de temple al aire comprende la aleación de cualquiera de las reivindicaciones 1 , 7 y 13.

23. El método de la reivindicación 21 en el que proporcionar una aleación de acero de temple al aire austenizada y enfriada con aire comprende al menos uno de laminar, forjar, extrudir, doblar, mecanizar y rectificar. Resumen Se describe una aleación de acero de temple al aire que comprende, en porcentaje en peso: 0,18 a 0,26 de carbono; 3,50 a 4,00 de níquel; 1 ,60 a 2,00 de cromo; 0 a 0,50 de molibdeno; 0,80 a 1 ,20 de manganeso; 0,25 a 0,45 de silicio; 0 a menos de 0,005 de titanio; 0 a menos de 0,020 de fósforo; 0 hasta 0,005 de boro; 0 hasta 0,003 de azufre; hierro e impurezas. La aleación de acero de temple al aire tiene una dureza de Brinell en un intervalo de 352 HBW a 460 HBW. La aleación de acero de temple al aire combina resistencia elevada y tenacidad y dureza medias, en comparación con determinadas aleaciones de acero de temple al aire conocidas y aplicadas en, por ejemplo, cualquiera de un blindaje de acero, un casco a prueba de estallidos, un casco en forma de V a prueba de estallidos, una parte inferior de un vehículo a prueba de estallidos y un recinto a prueba de estallidos