MXPA03007867A - Prensado isostatico en caliente de piezas fundidas. - Google Patents

Prensado isostatico en caliente de piezas fundidas.

Info

Publication number
MXPA03007867A
MXPA03007867A MXPA03007867A MXPA03007867A MXPA03007867A MX PA03007867 A MXPA03007867 A MX PA03007867A MX PA03007867 A MXPA03007867 A MX PA03007867A MX PA03007867 A MXPA03007867 A MX PA03007867A MX PA03007867 A MXPA03007867 A MX PA03007867A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
casting
alloy
weight
isostatic pressing
hot isostatic
Prior art date
Application number
MXPA03007867A
Other languages
English (en)
Inventor
H Hashiguchi Don
Original Assignee
Brush Wellman
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brush Wellman filed Critical Brush Wellman
Publication of MXPA03007867A publication Critical patent/MXPA03007867A/es

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D31/00Cutting-off surplus material, e.g. gates; Cleaning and working on castings
    • B22D31/002Cleaning, working on castings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

La porosidad de la pieza fundida de una pieza fundida no forjada hecha de una aleacion que tiene una diferencia grande entre sus temperaturas de liquidus y solidus es reducida sometiendo la pieza fundida a prensado isostatico en caliente.

Description

PRENSADO ISOSTATICO EN CALIENTE DE PIEZAS FUNDIDAS Campo de la Invención La presente invención se refiere a piezas fundidas hechas a partir de aleaciones que tienen diferencias grandes entre sus temperaturas de liquidus y de solidus . Antecedentes de la Invención Los productos de piezas fundidas no son utilizados típicamente en aplicaciones que pueden conducir a una catástrofe mayor, especialmente en donde una falla de servicio no pueda ser predicha. Por ejemplo, a causa de sus propiedades de fatiga bajas, las piezas fundidas típicamente no son utilizadas para fabricar componentes estructurales de aeronaves. De manera semejante, las piezas fundidas típicamente no son utilizadas para . fabricar herramientas manuales comerciales, herramientas de alta velocidad y aceros para rodamientos a causa de problemas de resistencia mecánica pobre y de fractura. Una razón por la cual las piezas fundidas no son utilizadas en estas aplicaciones es la porosidad de la pieza fundida. La porosidad de la pieza fundida puede resultar de un número de diferentes fenómenos incluyendo la liberación de gas durante la solidificación desde el estado fundido, lo cual es referido comúnmente como "porosidad del gas" . La porosidad de la pieza fundida también se puede deber a la Ref .150043 contracción del metal líquido durante la solidificación sin un flujo suficiente de metal líquido en la región de solidificación, lo que es referido comúnmente como "porosidad interdendrítica" o "porosidad por contracción" . La porosidad de la pieza fundida puede ser un problema especialmente significativo en aleaciones que tienen grandes diferencias entre sus temperaturas de liquidus y solidus, por ejemplo diferencias del orden de 100 °C o mayor. Por "temperatura de liquidus" se entiende la temperatura en la aleación que llega a ser 100% líquida durante el calentamiento. "Temperatura de solidus" es aquella temperatura a la cual la aleación llega a ser 100% sólida cuando se enfria. Tales aleaciones de "intervalo de congelamiento elevado" inherentemente se toman mucho tiempo para enfriarse desde 100% de estado fundido hasta 100% de sólido. Esto, a su vez, permite que ocurra una porosidad incrementada de la pieza fundida, puesto que la porosidad de la pieza fundida ocurre solamente durante la solidificación -es decir, mientras que la aleación está en un estado semi-sólido entre sus temperaturas de liquidus y solidus. Además, a causa de que el tiempo de enfriamiento está relacionado directamente con el tamaño de la pieza fundida, la porosidad por contracción puede llegar a ser especialmente pronunciada cuando las piezas fundidas hechas de estas aleaciones son más grandes en tamaño, por ejemplo piezas fundidas cuya dimensión mínima de espesor es de 2.54 cm (1 pulgada) o mayor. En consecuencia, es un objeto de la presente invención proporcionar una nueva tecnología para fabricar piezas fundidas de aleación con una porosidad reducida de la pieza fundida. Además, es un objeto adicional de la presente invención proporcionar tales piezas fundidas de aleación con porosidad reducida aún cuando se hagan de aleaciones que tienen grandes diferencias entre las temperaturas de liquidus y solidus. Un objeto todavía adicional de la presente invención es proporcionar tales piezas fundidas de porosidad baja, mejoradas, cuando se hagan a partir de tales aleaciones con diferencias grandes, aún cuando la pieza fundida tenga una dimensión de espesor mínima de 2.54 cm (1 pulgada) o mayor . Sumario de la Invención Estos y otros objetos son logrados por la presente invención la cual está basada en el descubrimiento de que la porosidad de la pieza fundida puede ser reducida ampliamente, y eliminada esencialmente en algunos casos, sometiendo la pieza fundida a prensado isostático en caliente (????" (por sus siglas en inglés) ) . En consecuencia, la presente invención proporciona un nuevo proceso para reducir la porosidad de la pieza fundida en una pieza fundida hecha a partir de una aleación que tiene una diferencia de la temperatura de solidus/liquidus de al menos 50 °C, que comprende someter la pieza fundida a prensado isostático en caliente. Además, la presente invención proporciona una nueva pieza fundida hecha de una aleación que tiene una diferencia de la temperatura del solidus/liquidus de al menos 50 °C, la pieza fundida tiene una dimensión mínima del espesor de 2.54 cm (1 pulgada) y además tiene una porosidad de la pieza fundida de 50% o menor que la porosidad de una pieza fundida de otra manera idéntica que no ha sido sometida a prensado isostático en caliente. Descripción Detallada de la Invención De acuerdo con la presente invención, la porosidad de la pieza fundida, de una pieza fundida hecha a partir de una aleación que tiene una diferencia grande entre sus temperaturas de liquidus y solidus (aquí posteriomente aleación de intervalo de congelamiento elevado") es reducida y/o eliminada esencialmente sometiendo la pieza fundida a prensado isostático en caliente. Piezas Fundidas La presente invención es aplicable a cualquier tipo de pieza fundida que incluya piezas fundidas volumétricas y piezas fundidas cerca de la forma neta. En este contexto, "pieza fundida volumétrica" es una masa de aleación sólida cuyo tamaño y forma están dictadas en términos de la fabricación, el almacenamiento y el uso. Las piezas fundidas volumétricas son vendidas comercialmente en una variedad de formas diferentes que incluyen varillas, barras, tiras y semejantes. La transformación de estos productos volumétricos en productos conformados, discretos, en la forma final, usualmente requiere algún tipo de operación de conformación substancial para impartir un cambio significativo en la forma de la pieza fundida. Este cambio significativo en la forma puede ocurrir por algún tipo de operación de corte para la remoción de una parte de la pieza fundida y también puede incluir una etapa de deformación mecánica tal como doblado o forjado para impartir una forma curva u otra forma no uniforme, no rectilínea o no ortogonal a la pieza fundida. En algunos casos, la pieza fundida puede ser trabajada, antes o después del recocido en solución, final, para afectar su estructura cristalina a través de su volumen. Una pieza fundida "cerca de su forma neta" , por otra parte, es una pieza fundida cuya forma cuando se retira del molde es la misma que, o aproximadamente la misma que, la forma del producto final que se va a hacer. Solamente una conformación menor, además de remover las mazarotas, conductos de colada, el metal que queda en el bebedero, y las mazarotas refractarias y quitar las rebabas de las superficies de la pieza fundida, es requerida para lograr la forma final. Tal conformación menor puede incluir algún tipo de operación de corte (por ejemplo taladrado, corte con sierra, fresado, etc.) para impartir orificios u otros cambios finos de la forma al cuerpo de la pieza fundida. El procesamiento por forjado, como se describe posteriormente de manera adicional, no está involucrado. En donde el producto final es pequeño, una pieza fundida única cerca de su forma neta puede estar compuesta de secciones múltiples cerca de su forma neta, las cuales están separadas entre sí para formar los productos finales . Los metalurgistas expertos entienden fácilmente la diferencia entre las piezas fundidas "volumétricas" y las que están "cerca de su forma neta" . La presente invención está dirigida principalmente a la fabricación de piezas fundidas mejoradas (tanto volumétricas como cerca de su forma neta) las cuales no son forjadas. Con relación a esto, se entiende bien en metalurgia que la estructura cristalina y por consiguiente las propiedades de muchas aleaciones pueden ser afectadas significativamente sometiendo la aleación a un trabajo mecánico uniforme, substancial (la deformación sin corte) , típicamente del orden del 40% o más en términos de la reducción del área. En consecuencia, la mayoría de las aleaciones de este tipo están disponibles comercialmente ya sea en la forma forjada (trabajada) o en la forma fundida (no forjada) . Véase, por ejemplo, Kirk Othmer, Concise Encyclopedia of Chemical Technology, Copper Alloys, pp. 318-322, 3/a. Ed., ® 1985. Véase también, la APPLICATION DATA SHEET, Standard Designation for Wrought and Cast Copper and Copper Alloys, Revisión 1999, publicada por la Copper Development Association. La presente invención es aplicable principalmente a piezas fundidas no forjadas - es decir, piezas fundidas que no han sido sometidas a la deformación mecánica llevada a cabo para efectuar un cambio apreciable en la estructura cristalina y las propiedades de la aleación que forman la pieza fundida. La presente invención también puede ser utilizada para mejorar las propiedades de una pieza fundida procesada por forjado previamente - es decir, una pieza fundida que ya ha sido sometida a procesamiento- por forjado. El procesamiento por forjado reduce o elimina inherentemente la porosidad de la pieza fundida al mismo tiempo que mejora la microestructura, y así el efecto benéfico logrado por la presente invención - mej ora de las propiedades debido a la reducción en la porosidad de la pieza fundida - no es tan grande en esta modalidad. Sin embargo, el prensado isostático en caliente de una pieza fundida procesada por forjado previamente que todavía contiene una porosidad residual de la pieza formada reducirá adicionalmente esta porosidad, por lo cual se mejoran sus propiedades al menos algo.
Aunque la presente invención es aplicable a piezas fundidas de cualquier tamaño, la misma es particularmente útil cuando es practicada sobre piezas fundidas "grandes" , es decir piezas fundidas cuya dimensión de espesor mínimo (incluyendo la dimensión de espesor mínimo de la pared en el caso de productos huecos y otros productos semejantes) es al menos de 2.54 cm (1 pulgada) . Las piezas fundidas cuya dimensión de espesor mínimo es al menos de 7.62 cm (3 pulgadas), y especialmente de al menos aproximadamente 10.16 ó 15.24 centímetros (4 ó 6 pulgadas) son de interés particular. La velocidad a la cual el calor puede ser extraído de una masa de metal en un molde depende, entre otras cosas, de la relación de su volumen con respecto a su área superficial . Puesto que las piezas fundidas "más grandes" generalmente tienen relaciones de área superficial/volumen más grandes, típicamente toma más tiempo enfriar las piezas fundidas más grandes desde sus temperaturas de liquidus a solidus con relación a las piezas fundidas más pequeñas . El efecto neto es que es más difícil fabricar piezas fundidas de aleación más grandes, puesto que las piezas fundidas más grandes consumirán períodos más grandes de tiempo en el estado semi-fundido . La porosidad de la pieza fundida ocurre mientras que una aleación está en el estado semi-fundido, entre sus temperaturas de liquidus y solidus, y por lo tanto las piezas fundidas más grandes están propensas a una mayor porosidad de la pieza fundida que las piezas fundidas más pequeñas. En consecuencia, cuando una pieza fundida "grande" está hecha de una aleación que tiene una diferencia grande entre sus temperaturas de liquidus y solidus, la porosidad de la pieza fundida llega a ser un problema especialmente significativo, puesto que ambos factores que contribuyen a la porosidad de la pieza fundida, son combinados. La presente invención, por lo tanto, es especialmente aplicable a la fabricación de piezas fundidas "grandes" de aleaciones que tienen diferencias grandes entre sus temperaturas de liquidus y solidus, puesto que es aquí en donde el problema de la porosidad de la pieza fundida puede ser más pronunciado . Aleaciones La presente invención es aplicable a piezas fundidas hechas de aleaciones de la gama de congelamiento elevado - es decir, aleaciones que tienen diferencias grandes entre sus temperaturas de liquidus y solidus. En general, esta diferencia de la temperatura será de al menos 50 °C. Sin embargo, esta diferencia puede ser de 100 °C o más, o aún de 150 °C o mayor. Muchos de tales sistemas de aleaciones ya son conocidos. Los ejemplos son las aleaciones de aluminio-berilio, cobre-niobio, níquel -berilio y semejantes. Una aleación particularmente útil con relación a la presente invención está compuesta de un metal base que comprende cobre, níquel o aluminio más hasta aproximadamente 75% en peso de berilio. Las aleaciones más preferidas de este tipo incluyen al menos aproximadamente 90 % en peso del metal base y hasta aproximadamente 10 % en peso de Be o aún 5% en peso de Be, y aún hasta aproximadamente 3 % en peso de Be. Se prefieren especialmente las aleaciones de cobre que contienen aproximadamente 0.3 hasta 3.3 % en peso de Be, aleaciones de níquel que contienen aproximadamente 0.4 hasta 4.3 % en peso de Be y aleaciones de aluminio que contienen aproximadamente 1 hasta 75 % en peso de Be. Estas aleaciones pueden contener elementos adicionales tales como Co, Si, Sn, W, Zn, Zr, Ti y otros usualmente en cantidades que no exceden 2 % en peso, preferentemente que no exceden 1 % en peso, por elemento. Además, cada una de estas aleaciones de metal base pueden contener otro de estos metales base como un ingrediente adicional. Por ejemplo, la aleación de Cu-Be puede contener Ni, Co y/o Al como un ingrediente adicional, nuevamente en una cantidad que no excede usualmente 30 % en peso, más típicamente no mayor que 15 % en peso. Usualmente tales aleaciones no tendrán más de 2 % en peso, y aún más típicamente no más de 1 % en peso de este elemento adicional . Estas aleaciones se describen de manera general, en Harkness et al, Beryllium-Copper and Other Beryllium-Containing Alloys, Metals Handbook, Vol . 2, 10/a. Edición, ® 1993 ASM International, la descripción de la cual es incorporada aquí para referencia. Una clase preferida de este tipo de aleación es la serie C81000 y la serie C82000 de aleaciones con contenido elevado de cobre como están designadas por la Copper Development Association, Inc. de New York, New York. Otra clase de aleaciones que es especialmente útil en la práctica de la presente invención son las aleaciones espinodales - es decir, aleaciones que se descomponen espinodalmente durante el endurecimiento por envejecimiento. Un grupo particularmente interesante de aleaciones de este tipo son las aleaciones de Cu-Ni-Sn. Estas aleaciones, la más importante de las cuales contiene aproximadamente 8 a 16 % en peso de Ni y 5 a 8 % en peso de Sn con el resto que es Cu e impurezas incidentales, se descompone espinodalmente durante el endurecimiento por envejecimiento final para proporcionar aleaciones las cuales son tanto fuertes como dúctiles asi como exhiben una buena conductividad eléctrica, una buena resistencia a la corrosión en Cl", una buena resistencia al desgaste y una buena resistencia a la erosión por cavitación. Además, las mismas son maquinables, se pueden moler, se pueden conformar en chapas y exhiben buenas características anti-excoriación y no producen chispas cuando se les golpea. Estas aleaciones son descritas en la Solicitud US SN 08/552,582, presentada el 3 de noviembre de 1995, la descripción de la cual también es incorporada para referencia. Se prefieren especialmente las aleaciones de este tipo que incluyen aquellas cuyas composiciones nominales son 15Ni-8Sn-Cu (15% en peso de Ni, 8 % de Sn, el resto de Cu) y 9Ni-6Sn-Cu, las cuales son conocidas comúnmente como las Aleaciones C96900 y C72700 bajo el esquema de designación de composición de la Copper Development Association. Además del Ni y Sn, estas aleaciones también pueden contener elementos adicionales para mejorar varias propiedades de acuerdo con la tecnología conocida así como impurezas incidentales. Los ejemplos de los elementos adicionales son B, Zr, Mn, Nb, Mg, Si, Ti y Fe. Prensado Isostático en Caliente El prensado isostático en caliente es llevado a cabo de acuerdo con la presente invención aplicando una fuerza uniforme elevada, a las superficies del artículo que va a ser tratado de una manera que no altere materialmente su forma o que provoque el flujo voluminoso de material. Más fácilmente, esto se hace sometiendo el artículo a un fluido de presión elevada tal como el argón u otro gas inerte. Los líquidos también pueden ser utilizados, y en este caso también es deseable que el líquido sea esencialmente no reactivo con respecto al artículo. Evitar los fluidos que incluyen componentes reactivos tales como el oxígeno ayuda a prevenir una oxidación severa u otra reacción de la aleación la cual podría presentarse de otra manera. Aunque el prensado isostático en caliente puede ser llevado a cabo a cualquier temperatura, es deseable que la temperatura esté abajo de la temperatura de solidus de la aleación. De otra manera, una porción de la aleación podría licuarse lo cual podría conducir a una distorsión de la forma de la pieza fundida si no está soportada adecuadamente. Además, la porosidad puede reaparecer si la pieza fundida es resolidificada bajo presión insuficiente. Además, también es deseable que la temperatura esté arriba de la temperatura de la curva de solubilidad de solidus de la aleación. Además, esto también evita la descomposición espinodal u otro fenómeno de endurecimiento, el cual podría ocurrir en estas aleaciones capaces de padecer tales cambios. El prensado isostático en caliente debe ser llevado a cabo durante un tiempo suficientemente prolongado para provocar una mejora apreciable en la porosidad de la pieza fundida. En los siguientes ejemplos de trabajo, la porosidad de una pieza fundida es medida determinando el conteo normalizado por centímetro cuadrado de los poros que tienen un diámetro mayor que 100 micrones a una amplificación 50x en un corte de sección de la pieza fundida. Otras formas convencionales de medir la porosidad también pueden ser utilizadas. Sin importar el método particular utilizado, el prensado isostático en caliente debe ser llevado a cabo durante un tiempo suficientemente prolongado para provocar una reducción apreciable en la porosidad de la pieza fundida, preferentemente una reducción de al menos 50%, aún más preferentemente de al menos 75%. También es deseable minimizar el tiempo a temperatura elevada durante el prensado isostático en caliente para prevenir el crecimiento indeseable del grano, consistente con la promoción de la distribución uniforme de los componentes segregados de la aleación. Cualquier presión que sea lo suficientemente elevada para reducir la porosidad puede ser utilizada para llevar a cabo el prensado isostático en caliente. Como un asunto práctico, estas presiones están limitadas a aquellas que pueden ser generadas por los hornos de HIP disponibles comercialmente . A las temperaturas elevadas empleadas normalmente para llevar a cabo el prensado isostático en caliente de acuerdo con la presente invención, estas presiones típicamente varían desde aproximadamente 1055.55 hasta 4222.20 kg/cm2 (15,000 hasta 60,000 psig) . Las presiones más elevadas pueden ser utilizadas por supuesto. El prensado isostático en caliente de acuerdo con la presente invención puede ser llevado a cabo en cualquier instante durante la fabricación de las partes. Como es apreciado por los metalurgistas expertos, la formación de productos útiles a partir de las aleaciones fundidas usualmente involucra una o más etapas de procesamiento en caliente incluyendo la homogeneización, el recocido en solución y, en algunos casos, el endurecimiento por precipitación. En la homogeneización, la aleación se calentada durante un período de tiempo relativamente prolongado (por ejemplo 4 horas hasta varios días) a una temperatura arriba de la curva de solubilidad de solidus pero abajo de las temperaturas de solidus. El objeto de la homogeneización es eliminar la microsegregación de elementos los cuales inherentemente se presentan cuando la aleación está fundida. En consecuencia, el calentamiento se lleva a cabo durante un período de tiempo relativamente grande para permitir un movimiento significativo de los átomos del soluto hacia la distribución homogénea. La reducción de la temperatura puede ser rápida o lenta. En el recocido en solución, la aleación también es calentada entre las temperaturas de solidus y de la curva de solubilidad de solidus. Sin embargo, el objetivo principal es congelar una distribución homogénea de los constituyentes de la aleación en su lugar, y así la reducción rápida de la temperatura de la aleación es requerida. Normalmente esto se hace con la reducción de la temperatura con agua pero también se pueden utilizar otros materiales tales como un aceite, gas de enfriamiento y semejantes. El recocido en solución normalmente presupone que la aleación ya empieza con una distribución del elemento bastante uniforme, y así cualquier calentamiento necesario para redisolver los elementos que pueden haberse segregado, es menor. Por lo tanto, los tiempos de calentamiento en el recocido en solución (del orden de algunos minutos hasta una hora y etcétera) son de manera usual significati amente más breves que en la homogéneazación convencional . El endurecimiento por precipitación es un fenómeno que puede ocurrir en algunas aleaciones cuando se calientan a una temperatura relativamente baja (315°-705 °C durante 1 a 10 horas en el caso de las aleaciones de Be-Ni mencionadas anteriormente) después del recocido de la solución final. Siempre que la distribución de los ingredientes en la aleación sea suficientemente uniforme, el calentamiento a temperatura baja promoverá la nucleación y el crecimiento de precipitados finos (beriluro de níquel en el caso de las aleaciones de Be-Ni mencionadas anteriormente) lo cual a su vez mejora las propiedades de la aleación producida. Además de estas etapas de tratamiento en caliente, las aleaciones también pueden ser procesadas por forjado, es decir sometidas a deformación mecánica uniforme significativa del orden de 40% o más en términos de la reducción del área. El procesamiento por forjado se puede hacer entre las temperaturas de solidus y de la curva de solubilidad de solidus ("trabajo en caliente") o a temperaturas mucho más bajas ("trabajo en frío) tal como a la temperatura ambiente. El trabajo en caliente normalmente se hace previo al recocido en solución final antes o después del recocido en solución, mientras que el trabajo en frío se hace normalmente después del recocido en solución final. Como se indicó anteriormente, el procesamiento por forjado puede cambiar significativamente la estructura cristalina de la aleación además de cambiar su forma. En algunos casos, el trabajo en frío también puede mejorar el efecto de un tratamiento por endurecimiento con precipitación consecutivo. La etapa de prensado isostático en caliente de la presente invención puede ser llevado a cabo en cualquier tiempo durante la fabricación de las partes. Así, el prensado isostático en caliente puede ser llevado a cabo antes o después de la homogeneización así como antes o después del recocido en solución, final. Si la pieza fundida es procesada por forjado antes del recocido de la solución final, el prensado isostático en caliente puede ser llevado a cabo antes o después del procesamiento por forjado. En las aleaciones que se endurecen por precipitación, el prensado isostático en caliente se hace preferentemente antes del endurecimiento por precipitación. En una modalidad preferida de la invención, sin embargo, el prensado isostático en caliente es llevado a cabo de manera combinada con o como parte de los procedimientos de homogeneización y/o recocido en solución. Puesto que la temperatura utilizada para el prensado isostático en caliente de acuerdo con la presente invención es preferentemente el mismo que las temperaturas utilizadas para la homogeneización y el recocido en solución, es decir entre las temperaturas del solidus y de la curva de solubilidad de solidus, el prensado isostático en caliente puede ser llevado a cabo simultáneamente con estas etapas de tratamiento con calor. Prensado Isostático en Caliente de Aleaciones Espinodales Hechas por "Turbocasting" Una aplicación especialmente benéfica de la presente invención involucra el prensado isostático en caliente de lingotes de Cu-Ni-Sn endurecibles espinodalmente, fundidos de manera continua, grandes, hechos por la tecnología de la Solicitud US SN 08/552,582 señalada anteriormente, presentada el 3 de noviembre de 1995. Para efectuar una buena descomposición espinodal de las aleaciones de Cu-Ni-Sn descritas en esta solicitud, es necesario que las aleaciones tengan una estructura de grano uniforme, relativamente fina, cuando se sometan a endurecimiento por envejecimiento. En la tecnología previa, esta estructura de grano mejorada fue lograda por deformación mecánica significativa (procesamiento por forjado) del lingote fundido previo al endurecimiento por envejecimiento. Sin embargo, el procesamiento por forjado limita inherentemente el tamaño y la complejidad de los productos que pueden ser producidos debido a las restricciones prácticas sobre el tamaño y el costo del equipo de procesamiento por forjado. En la tecnología de US SN 08/552,582, la aleación fundida es introducida en la matriz de la pieza fundida continua de una manera tal que una turbulencia sea creada en la zona en donde la aleación líquida se solidifica en el sólido (referido aquí posteriormente como "turbocasting" ) . Como resultado, una estructura de grano uniforme, relativamente fina, es lograda en el lingote fundido sin el procesamiento de forjado, por lo cual se hace innecesaria una etapa de procesamiento por forjado separada previo al endurecimiento por envejecimiento. En consecuencia, los productos finales con buenas propiedades espinodales pueden ser logrados en tamaños más grandes y/o formas más complejas, puesto que las restricciones debidas al procesamiento por forjado antes del endurecimiento por envejecimiento han sido eliminadas. En una modalidad preferida especialmente de esta invención, las piezas fundidas de Cu-Ni-Sn cerca de su forma neta, de tamaño grande (es decir los lingotes o las secciones de los lingotes) hechas por el procedimiento de "turbocasting" de esta solicitud, son sometidas a prensado isostático en caliente, preferentemente antes de la descomposición espinodal . Esto hace posible que se logren productos finales con buenas propiedades espinodales no solamente con tamaños más grandes y/o con formas más complejas que lo que fue posible anteriormente, sino también con propiedades aún mejores. Por consiguiente, las partes cerca de su forma neta cuya dimensión de espesor mínimo (espesor mínimo de la pared en el caso de las partes huecas) es de al menos 0.9525 cm (3/8 pulgadas), más típicamente de al menos 2.54 cm (1 pulgada), y aún de 10.16 cm (4 pulgadas) o mayor, se pueden hacer con propiedades aún mejores adoptando la tecnología de la presente invención. Ejemplos de Trabajo Para describir de manera más completa la presente invención, se proveen los siguientes ejemplos de trabajo. En estos ejemplos, las aleaciones descritas en la siguiente Tabla 1 fueron utilizadas. Tabla 1 Composiciones de la Aleación * Aleación C96900 Ejemplos 1 a 4 La aleación fundida I fue colada continuamente utilizando el procedimiento "turbocasting" de USSN 08/552,582 para producir tres lingotes cilindricos sólidos nominalmente de 60.96 cm (24 pulgadas) de diámetro. Estos lingotes fueron seccionados entonces en placas circulares, las cuales fueron sometidas entonces a prensado isostático en caliente de acuerdo con la presente invención a 1055.55 kg/cm2 (15,000 psig) a 801.66-843.33 °C (1475 a 1550 °F) durante 4 horas, después de lo cual las placas fueron endurecidas espinodalmente hasta HRC 26 a 32 por calentamiento a 371.11 °C (700 °F) durante 6 horas. Las placas fueron examinadas microscópicamente en varias localizaciones radiales a lo largo de las superficies de la placa, antes y después del prensado isostático en caliente, y el número de poros mayor que 100 micrones de diámetro fue registrado. Los resultados obtenidos son descritos en la siguiente Tabla 2.
Tabla 2 Porosidad de los Lingotes hechos por "Turbocasting" Prensados Isostáticamente en Caliente de la Aleación I Ej . LINGOTE HISTORIA TE P. LOCALIZAPOROS/CENTIME¬ DEL LINGOTE DE HIP CIÓN DE LA TRO CUADRADO °C MEDICIÓN SIN CON HIP HIP 1 A HIP como 843.33 Diámetro 8 4 pieza Ext. 28 7 fundida Línea Central 2 A HIP como 801.66 Diámetro 3 1 pieza Ext. 29 2 fundida Línea Central 3 B Sección de 843.33 Diámetro 0 0 HIP del Ext. 26 0 lingote Radio 17 0 Medio Línea Central 4 C Sección de 843.33 Diámetro 19 0 lingote Ext. 16 0 recocida en Radio 15 0 solución Medio luego HIP Línea Central De la Tabla 2, se puede observar que la aplicación de prensado isostático en caliente a los lingotes hechos por "turbocasting" de acuerdo con la presente invención reduce significativamente la porosidad de la pieza fundida. Ejemplos 5 y 6 y Ejemplo Comparativo A La Aleación Fundida II fue colada de manera continua utilizando el procedimiento de "turbocasting" de USSN 08/552,582 para producir un lingote cilindrico hueco de 13.97 cm (5.5 pulgadas) de diámetro externo y que tiene un espesor de la pared de 3.49 cm (1.375 pulgadas). Las secciones rectas de este lingote como se fundió de 55.88 cm (22 pulgadas) fueron sometidas entonces a prensado isostático en caliente de acuerdo con la presente invención a 1055.55 kg/cm2 (15,000 psig) a 801.66-843.33 °C (1475 a 1550 °F) durante 4 horas . A continuación las secciones fueron endurecidas espinodalmente hasta una dureza de entre H C 32 a 35 por calentamiento a 393.33 °C (740 °F) durante 3 horas. Finalmente, las secciones fueron sometidas a la prueba de fatiga de ASTM E466 "Standard Practice for Conducting Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials" . Una sección que no ha tenido que ser sometida a prensado isostático en caliente también fue probada con el propósito de comparación. Los resultados son descritos en la siguiente Tabla 3.
Tabla 3 Propiedades de Fatiga del Tubo hecho por "Turbocasting" Prensado Isostáticamente en Caliente de la Aleación II De la Tabla 3 , se puede observar que el prensado isostático en caliente mejoró significativamente la fatiga de la viga giratoria de estos lingotes con relación a los lingotes no sometidos a tal procesamiento. ¦ Aunque solamente algunas modalidades de la presente invención han sido descritas anteriormente, se debe apreciar que muchas modificaciones se pueden hacer sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. La totalidad de tales modificaciones están propuestas para ser incluidas dentro del alcance de la presente invención, la cual va a estar limitada solamente por las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
  2. Habiéndose descrito - la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un proceso para mejorar las propiedades de una pieza fundida no forjada hecha por "turbocasting" y que tiene una dimensión de espesor mínimo de 2.54 cm (1 pulgada) y que se hace a partir de una aleación que tiene una diferencia de al menos 50 °C entre sus temperaturas de liquidus y solidus, caracterizado porque comprende someter la pieza fundida a prensado isostático en caliente. 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación es capaz de descomposición espinodal y está compuesta de 8 a 16% en peso de Ni y 5 a 8% en peso de Sn, con el resto que es Cu e impurezas incidentales .
  3. 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la pieza fundida es sometida a prensado isostático en caliente sin descomposición espinodal previa.
  4. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza fundida es formada de una aleación que comprende al menos aproximadamente 90% en peso de un metal base seleccionado de cobre, níquel y aluminio y aproximadamente 3 a 10% en peso de berilio.
  5. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la pieza fundida es sometida a prensado isostático en caliente sin endurecimiento por precipitación previa.
  6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el prensado isostático en caliente de la pieza fundida es efectuado de tal modo que la porosidad de la pieza fundida se reduzca al menos 50 %, como se mide por el número de poros por centímetro cuadrado que tienen un diámetro mayor que 100 micrones.
  7. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación tiene una diferencia de al menos 100 °C entre sus temperaturas de liquidus y solidus.
  8. 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la aleación es capaz de descomposición espinodal y está compuesta de 8 a 16 % en peso de Ni y 5 a 8 % en peso de Sn, con el resto que es Cu e impurezas incidentales.
  9. 9. Una pieza fundida que tiene una dimensión de espesor mínimo de 2.54 cm (1 pulgada), la pieza fundida se hace por "turbocasting" de una aleación espinodal fundida para formar un lingote como se fundió y después de esto someter el lingote como se fundió a prensado isostático en caliente, la aleación tiene una diferencia de al menos 50 °C entre sus temperaturas de liquidus y solidus y está compuesta de 8 a 16% en peso de Ni y 5 a 8% en peso de Sn, con el resto que es Cu e impurezas incidentales. 10. La pieza fundida de la reivindicación 9, caracterizada porque la dimensión de espesor mínimo es de
  10. 10.16 cm (4 pulgadas).
  11. 11. La pieza fundida de la reivindicación 9, caracterizada porque la pieza fundida es sometida a prensado isostático en caliente sin descomposición espinodal previa.
  12. 12. La pieza fundida de la reivindicación 9, caracterizada porque la pieza fundida no está forjada.
  13. 13. Una pieza fundida no forjada que tiene una dimensión de espesor mínimo de 2.54 cm (1 pulgada) y que se hace por "turbocasting" de una aleación que tiene una diferencia de al menos 50 °C entre sus temperaturas de liquidus y solidus, la pieza fundida es sometida a prensado isostático en caliente y tiene una porosidad del 50% o menor que la porosidad de una pieza fundida de otra manera idéntica que no ha sido sometida a prensado isostático en caliente, como se mide por el número por centímetro cuadrado de los poros que tienen un diámetro mayor que 100 micrones .
  14. 14. La pieza fundida de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la pieza fundida está formada de una aleación que comprende 0.3 a 75 % en peso de berilio y a un metal base seleccionado de cobre, níquel y aluminio .
  15. 15. La pieza fundida de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la aleación comprende una aleación de cobre que contiene aproximadamente 0.3 hasta 3.3 % en peso de Be, una aleación de níquel que contiene aproximadamente 0.4 hasta 4.3 % en peso de Be o una aleación de aluminio que contiene aproximadamente 1 a 75% en peso de Be.
  16. 16. La pieza fundida de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la pieza fundida tiene una dimensión de espesor mínimo de al menos 10.16 cm (4 pulgadas) .
  17. 17. La pieza fundida de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la pieza fundida no ha sido endurecida por precipitación.
MXPA03007867A 2001-03-01 2002-03-01 Prensado isostatico en caliente de piezas fundidas. MXPA03007867A (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/797,465 US6648993B2 (en) 2001-03-01 2001-03-01 Castings from alloys having large liquidius/solidus temperature differentials
PCT/US2002/006192 WO2002070771A1 (en) 2001-03-01 2002-03-01 Hot isostatic pressing of castings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MXPA03007867A true MXPA03007867A (es) 2004-10-15

Family

ID=25170906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MXPA03007867A MXPA03007867A (es) 2001-03-01 2002-03-01 Prensado isostatico en caliente de piezas fundidas.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6648993B2 (es)
EP (1) EP1370705A1 (es)
JP (1) JP2004524974A (es)
KR (1) KR100803183B1 (es)
CN (1) CN1518609A (es)
CA (1) CA2445109A1 (es)
MX (1) MXPA03007867A (es)
WO (1) WO2002070771A1 (es)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1428897A1 (de) * 2002-12-10 2004-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit verbesserter Schweissbarkeit und/oder mechanischen Bearbeitbarkeit aus einer Legierung
US7310824B2 (en) * 2004-09-08 2007-12-25 Simms Fishing Products Llc Garment with hydrophobic forearms
EP2040646A4 (en) * 2006-07-12 2014-06-25 Tigran Khalapyan ANNULOPLASTY SYSTEM AND SURGICAL METHOD
DE102007035940B4 (de) * 2007-07-31 2018-01-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses oder Motorblocks
KR200452296Y1 (ko) * 2009-06-01 2011-02-22 유병하 물탱크
US20110226219A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Caterpillar Inc. Fuel lubricated pump and common rail fuel system using same
JP7084137B2 (ja) * 2014-03-17 2022-06-14 マテリオン コーポレイション 高強度で均一な銅-ニッケル-錫合金および製造プロセス
CN104405763A (zh) * 2014-11-03 2015-03-11 烟台大丰轴瓦有限责任公司 一种连杆衬套减磨合金层的合金材料CuNi9Sn6
CN105316552A (zh) * 2015-12-02 2016-02-10 苏州龙腾万里化工科技有限公司 一种电器设备仪器仪表用铍铝合金
CN105964739A (zh) * 2016-06-24 2016-09-28 无锡飞而康精铸工程有限公司 一种熔模铸造发动机叶片的校型方法及其校型胎具
CN106624629A (zh) * 2016-11-23 2017-05-10 歌尔股份有限公司 一种金属产品加工方法
CN109266981B (zh) * 2018-10-11 2021-04-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种铸造合金或金属基复合材料的中温、高压、快速致密化方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3496624A (en) 1966-10-25 1970-02-24 Aluminum Co Of America Castings
GB1520923A (en) 1974-10-24 1978-08-09 Gen Electric Making a cast metal article
US4250610A (en) * 1979-01-02 1981-02-17 General Electric Company Casting densification method
US5551997A (en) * 1991-10-02 1996-09-03 Brush Wellman, Inc. Beryllium-containing alloys of aluminum and semi-solid processing of such alloys
US5213252A (en) * 1992-05-15 1993-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce selectively reinforced titanium alloy articles
JPH0711482A (ja) 1993-06-29 1995-01-13 Fuji Electric Co Ltd めっき層を有する銅合金鋳造部品の製造方法
JPH08269653A (ja) 1995-03-29 1996-10-15 Nippon Steel Corp 転炉吹錬用ランスノズルの製造方法
US6716292B2 (en) * 1995-06-07 2004-04-06 Castech, Inc. Unwrought continuous cast copper-nickel-tin spinodal alloy
CA2223839C (en) 1995-06-07 2004-11-09 Castech, Inc. Unwrought continuous cast copper-nickel-tin spinodal alloy
US6146477A (en) * 1999-08-17 2000-11-14 Johnson Brass & Machine Foundry, Inc. Metal alloy product and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002070771A1 (en) 2002-09-12
JP2004524974A (ja) 2004-08-19
US6648993B2 (en) 2003-11-18
EP1370705A1 (en) 2003-12-17
CA2445109A1 (en) 2002-09-12
US20020162611A1 (en) 2002-11-07
KR100803183B1 (ko) 2008-02-14
KR20030080051A (ko) 2003-10-10
CN1518609A (zh) 2004-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3356542A (en) Cobalt-nickel base alloys containing chromium and molybdenum
US20050199318A1 (en) Castable aluminum alloy
US20150083280A1 (en) Solidification microstructure of aggregate molded shaped castings
MXPA03007867A (es) Prensado isostatico en caliente de piezas fundidas.
CA1208042A (en) Rhenium-bearing copper-nickel-tin alloys
JP4633972B2 (ja) 耐摩耗性アルミニウム合金長尺体およびその製造方法ならびにカーエアコンディショナ用ピストン
US6146477A (en) Metal alloy product and method for producing same
AU2006218029B2 (en) Method for casting titanium alloy
WO1998010111A1 (fr) Materiau de coulage pour coulage thixotropique, procede de preparation d'un materiau de coulage partiellement solidifie pour coulage thixotropique, procede de coulage thixotropique, coulee a base de fer et procede de traitement thermique de coulee a base de fer
Gupta et al. Effect of microstructural features on the ageing behaviour of Al–Cu/SiC metal matrix composites processed using casting and rheocasting routes
Basavakumar et al. Impact toughness in Al–12Si and Al–12Si–3Cu cast alloys—Part 1: Effect of process variables and microstructure
Pratheesh et al. Study on the effects of squeeze pressure on mechanical properties and wear characteristics of near-eutectic Al–Si–Cu–Mg–Ni piston alloy with variable Cu content
US6591894B2 (en) Shot blocks for use in die casting
US8016957B2 (en) Magnesium grain-refining using titanium
WO2005056846A1 (en) Casting of aluminum based wrought alloys and aluminum based casting alloys
EP1337680B1 (en) Improved rapid quench of large section precipitation hardenable alloys
Fukuda Effect of titanium carbide precipitates on the ductility of 30 mass% chromium ferritic steels
Samuel et al. Influence of casting and heat treatment parameters in controlling the properties of an Al-10 wt% Si-0.6 wt% Mg/SiC/20p composite
Egole et al. Effect of Aluminium Addition and Grain Refinement on the Microstructure, Mechanical and Physical Properties of Leaded Brass Alloys
Çardaklı et al. Effect of solidifcation rate on microstructure and primary carbides of AISI DC 53 cold work tool steel
Birol Thixoforming of non-dendritic AA6061 feedstock produced by low superheat casting with and without a cooling slope
WO2001015837A1 (en) Improved dies for die casting aluminum and other metals
IL34792A (en) Heat treatable alloy
AU2002217963B2 (en) Improved rapid quench of large section precipitation hardenable alloys
Malara et al. Alloy 718 Large Ingots Studies

Legal Events

Date Code Title Description
FG Grant or registration