MXPA03011104A

MXPA03011104A - Metodo de fabricacion de una pieza forjada de acero y pieza asi obtenida.

Info

Publication number: MXPA03011104A
Application number: MXPA03011104A
Authority: MX
Inventors: Michaud Herve
Original assignee: Ascometal Sa
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2004-12-07
Also published as: FR2847910B1; JP2004183101A; CN1511673A; EP1426453B1; ES2330209T3; PL363855A1; US20040149359A1; FR2847910A1; PL206236B1; CA2452629C; ATE437968T1; EP1426453A1; DE60328577D1; CA2452629A1

Abstract

Se describe un metodo de fabricacion de una pieza forjada de acero, caracterizado porque: se elabora y vacia un acero de composicion, en porcentajes en peso, 0.06% = C = 0.35%; 0.5% = Mn = 2%; trazas = Si = 2%; trazas = Ni% = 1.5%; trazas = Al = 0.1%; trazas = Cr = 1.5%; trazas = Mo = 0.30%; trazas = V = 0.5%; trazas = Cu = 1.5%, el resto consiste de hierro e impurezas resultantes de la elaboracion; se forja un bosquejo de la pieza a una temperatura de 1100 a 1300 degree C; se efectua un enfriamiento controlado del esbozo de la pieza en aire calmado o aire pulsado, a una velocidad menor o igual a 3 degree C/s entre 600 y 300 degree C, confiriendo al esbozo una microestructura bainitica; se efectua la fabricacion de la pieza y se efectua una operacion de refuerzo mecanico de la pieza en sitios llamados a ser particularmente impulsados.

Description

MÉTODO DE FABRICACIÓN DE UNA PIEZA FORJADA DE ACERO Y PIEZA ASI OBTENIDA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención es concerniente con metalurgia y más precisamente con el campo de aceros destinados a la fabricación de piezas forjadas que deben resistir importantes impulsos. Frecuentemente, tales piezas son realizadas en fundición, particularmente GS de estructura perlática ó de acero forjado de estructura ferrito-perlítica que son considerados por ofrecer una mejor resistencia a la fatiga que las fundiciones. Los cigüeñales de motores de explosión son un ejemplo de tales piezas. La zona de fuerte concentración de tensiones puede ser reforzada mediante diversos tratamientos termoquímicos, térmicos ó mecánicos tales como nitruración, temple mediante inducción, aplicación de rodillos, granallado. Se acuerda que la aplicación de rodillos aplicados a un cigüeñal (esta aplicación no es exclusiva) consiste en poner en contacto dos rodillos y las gargantas de los manguitos .

Los rodillos son orientados oblicuamente en la región a las gargantas se aplica una fuerza normal . El cigüeñal es puesto en rotación y la fuerza normal es aplicada progresivamente por los rodillos por un número ¾ de vueltas, luego mantenida Ref.: 152485 a un valor constante durante ¾ vueltas, luego se vuelve a realizar durante n3 vueltas. Esta aplicación de rodillos crea tensiones residuales de compresión en una profundidad de 4 a 5 mm. Permite mejorar sustancialmente los desempeños de tensión de fatiga de cigüeñales de función GS de estructura ferrito-perlítica . No obstante, debido a los mejores desempeños en fatiga del material base, la duración ó resistencia del desempeño de los cigüeñales de los rodillos de los cigüeñales de acero forjado de estructura ferrito-perlática disminuye superior a aquel de los cigüeñales de función GS . Es por lo que el acero de estructura ferrito-perlítica es empleado de manera privilegiada en motores de gasolina, los más fuertemente sometidos a impulso y los motores a diesel de inyección directa. Debe igualmente buscar rupturas que no se produzcan más allá de zonas de refuerzo y lo que justifica la elección de metal de altas características . Aceros forjados de estructura ferrito-perlítica son de los tipos XC70, 45Mn5, 30MnSiV6 y 38MnSiV5 y sufren después del forjado un simple enfriamiento en línea con aire calmado. Su método de aplicación es así relativamente económico, pero su duración en presencia de fuertes impulsos es limitada. Ya se ha propuesto realizar tales piezas de acero baínitico a partir de una matriz de tipo 35MnV7, el enfriamiento después del forjado tiene lugar en aire impulsado. Los desempeños del contenido son sustancialmente mejorados en comparación con los métodos precedentes, pero el método de fabricación es más costoso. Además, no es siempre posible adaptar a este método una línea de fabricación inicialmente conocido para fabricar estas piezas mediante enfriamiento en aire calmado . El objeto de la invención es proponer una asociación entre una matriz de acero y un método de fabricación de una pieza forjada, tal como un cigüeñal de moto a explosión, que presenta ventajas económicas en relación a las asociaciones existentes sin que los desempeños metalúrgicos sean alterados, incluso mejorando estos desempeños. La pieza así fabricada deberá resistir a importantes impulsos de fatiga. Este método de fabricación debería en particular ser adaptable para cualquier línea de forjado. Para este efecto, la invención tiene por un método de fabricación de una pieza forjada de acero caracterizada porque : Se elabora y se vacía un acero de composición, en porcentajes, 0.06% < C < 0.35%; 0.5% = C < 2%; trazas Si < 2%; trazas < Ni% < 1.5%; trazas < Al < 0.1%; trazas < Cr < 1.5%; trazas < Mo 0.30%; trazas < V < 0.5%; trazas < Cu < 1.5% en peso el resto es de fierro e impurezas resultantes de la elaboración; se forja un bosquejo de la pieza de 1,100 a 1,300°C; se efectúa un enfriamiento controlado del bosquejo de la pieza en aire calmado ó aire forzado a una velocidad menor ó igual a 3°C/s entre 600 y 300°C, que confiere al bosquejo una microestructura bainítica; se efectúa la fabricación de la pieza y se efectúa una operación de refuerzo mecánico de la pieza en los sitios llamados a ser particularmente sometidos a esfuerzo. De preferencia el acero contiene de 5 a 50 ppm de B. De preferencia el acero contiene de 0.005 a 0.04% de Ti.

Si B está presente, el contenido de Ti es de preferencia igual ó por lo menos 3.5 veces el contenido de N de acero. De preferencia el acero contiene de 0.005 a 0.06% de Nb. De preferencia el acero contiene de 0.005 a 0.2% de S. En este caso, de preferencia el acero contiene por lo menos uno de los elementos Ca hasta 0.007%, Te hasta 0.03%, Se hasta 0.05%, Bi hasta 0.15% y Pb hasta 0.15%. De acuerdo con una primera forma de la invención, el contenido de C de acero está comprendido entre 0.06 y 0.20%. El contenido de Mn de acero está entonces de preferencia comprendido entre 0.5 y 1.5% y el contenido de Cr está de preferencia comprendido entre 0.5 y 1.5%. En este caso, contenido de Cu de acero está comprendido entre 0.5 y 1.5% . De acuerdo con otra forma de la invención, el contenido de C de acero está comprendido entre 0.25% y 0.35%, el contenido de Si está comprendido entre trazas y 0.5%, el contenido de Mn está comprendido entre 0.8 y 2%, el contenido de Cr está comprendido entre 0.5 y 1.5%, el contenido de Mo está comprendido entre 0.05% y 0.20%, el contenido de B está comprendido entre 5 y 50 ppm, el contenido de Ti está comprendido entre 0.005 y 0.04% De acuerdo con otra forma de la invención el contenido de C de acero está comprendido entre 0.20% y 0.35%, el contenido de Si está comprendido entre 0.5 y 2%, el contenido de Mn está comprendido entre 0.8 y 2%, el contenido de Cr está comprendido entre 0.5 y 1.5%, el contenido de Mo está comprendido entre 0.05% y 0.20%, el contenido de B está comprendido entre trazas y 50 ppm y el contenido de Ti está comprendido entre trazas y 0.04%. En este caso, se puede practicar un revenido a 300-500°C durante 1 a 3 horas después del uso ó después del enfriamiento controlado con aire y antes del uso. La operación de refuerzo mecánico puede ser una operación de rodillos. La invención igualmente tiene por objeto una pieza forjada de acero, caracterizada porque ha sido obtenida por uno de los medios precedentes . Esta pieza puede estar constituida por un cigüeñal para motor de explosión.

La operación de refuerzo mecánico es entonces de preferencia realizada en guías de empalme de cojinetes y rellanos del cigüeñal . Como se comprenderá, la invención consiste de la combinación de un matriz de acero y de un método de tratamiento de acuerdo con el vaciado que comprende una etapa de forjamiento de la pieza, un enfriamiento que puede ser efectuado con aire calmado ó aire impulsado y un refuerzo mecánico de las zonas de la pieza que serán más sometidas a impulso. La composición del acero garantiza que, cualquiera que sea el modo de enfriamiento, los resultados de contenido en fatiga de las piezas forjadas a partir de este acero reforzado mecánicamente en los sitios más sometidos a impulso, es suficiente para responder a las exigencias de los usuarios. La fabricación de cigüeñales de motor de explosión de alto desempeño es una aplicación privilegiada de la invención. Habitualmente, el criterio de determinación de carácter adaptado o no del acero en el uso que viene a ser descrito está limitado a una resistencia a la fatiga del material inicialmente en estado no sulfurado, teniendo en cuenta las operaciones residuales introducidas en la superficie por el esfuerzo mecánico. Se ha observado que este criterio no es pertinente. En efecto, las tensiones residuales provocadas por la tensión de rodillos (u otro tipo de refuerzo mecánico) se relaja en la superficie de los primeros ciclos en una profundidad de algunos 1/10 de mm y el material se fisura rápidamente en este espesor. No obstante, la propagación de fisuras se bloque debido al campo de tensiones residuales iniciales introducidas por la aplicación de rodillos . El descenso de la concentración de tensiones en la garganta de empalme juega igualmente este papel, pero no se produce relajación de profundidad . Además de que la aplicación de rodillos es efectuada a una presión elevada, más la concentración de tensiones es elevada y más se facilita la fisuración. En contraparte, como la fuerte presión de la aplicación de rodillos ha formado tensiones residuales sobre una profundidad más importante, estas fisuras son bloqueadas en distancias más grandes y por momentos más grandes, lo que limita los riesgos de ruptura de la pieza. De manera general, se considera no obstante que la fisuración no se puede producir, de manera que no da lugar a resonancias y a los brotes asociados durante el uso del cigüeñal, por no hablar de esta aplicación privilegiada de la invención. Las características químicas del acero y sus tratamientos termomecánicos posteriores al biselado buscan la obtención de una microestructura baínitica e igualmente la obtención de características mecánicas optimizadas después de un tratamiento de refuerzo mecánico tal como aplicación de rodillos. Esta microestructura baínitica debe poder ser obtenida a consideración de un enfriamiento con aire calmado, pero debe también ser compatible con un enfriamiento en aire impulsado. De esta manera, las piezas concernientes por la invención podrían también ser producidas en cualquier instalación existente, que permita después del forjado un enfriamiento de aire impulsado ó que permita un enfriamiento con aire calmado. Así, una instalación de acero forjado inicialmente conocida para tratar piezas de acero de microestructura ferrito-perlítica podría presentar dificultad y sin adaptación particular, tratar piezas de microestructuras baíniticas de acuerdo con la invención. Los aceros de microestructuras baíniticas actualmente empleados para estos usos exigían un enfriamiento de aire impulsado y no podían así siempre ser tratados en instalaciones de concepción actual . De acuerdo con la invención, se comienza así por elaborar un acero en donde la composición será detallada y justificada posteriormente en la presente, luego se vacía, en lingotes ó en continuo de acuerdo con el formato de la pieza final con el fin de obtener un semiproducto. Se efectúa enseguida una operación de forj ado del semiproducto. Este forjado es seguido por un enfriamiento controlado con aire en caliente del forjado, en aire calmado ó en aire impulsado. Se efectúa enseguida, de manera clásica, un uso de la pieza, luego una operación de refuerzo mecánico en ciertos puntos llamados a ser sometidos particularmente a esfuerzo durante el uso de la pieza. En el caso de un cigüeñal, se efectúa por ejemplo una aplicación de rodillos de vía de empalme de manguitos . Las gamas analíticas excesivas son las siguientes para los diferentes elementos químicos que deben ó podrían estar presentes (todos los porcentajes son en peso) . El contenido de carbono está comprendido entre 0.06 y 0.35%. Este contenido permite gobernar el tipo de microestructura obtenida. A menos de 0.06%, la microestructura obtenida no será interesante para los objetivos planteados. Más allá de 0.35%, en combinación con los otros elementos, no se obtendría más que una microestructura suficientemente bainítica después del enfriamiento en aire calmado . El contenido de manganeso está comprendido entre 0.5 y 2%. Este elemento agregado a más de 0.5% procura su capacidad de temple al material y permite obtener un dominio bainítico grande sea cual sea el modo de enfriamiento . Un contenido superior a 2% sería no obstante susceptible de provocar segregaciones muy importantes . El contenido de silicio está comprendido entre trazas y 2%. Este elemento, no obligatorio propiamente hablando, es ventajoso en que endurece la bainita en su pasaje a solución sólida. Un contenido superior a 2% puede no obstante plantear problemas de uso del material. Además, el silicio provoca la formación de carburos y un empiezo entonces de forma bastantes ausenita residual, incluso martensita en cantidades muy importantes durante el enfriamiento. El contenido de níquel está comprendido entre trazas y 1.5%. Este elemento no obligatorio favorece la capacidad de temple y la estabilización de la austenita. En el caso en donde el cobre estaría presente en cantidad relativamente importante, el níquel permite evitar los problemas asociados a esta presencia de cobre durante el orjado. Más allá del 1.5%, la adición de níquel es inútilmente costosa en vista de los objetivos metalúrgicos contemplados. El contenido de aluminio está comprendido entre trazas y 0.1%. Este elemento no obligatorio es un desoxidante fuerte y el mismo agregado a un contenido reducido permite limitar la cantidad de oxígeno disuelto en acero líquido, de aquí mejorar la propiedad de inclusión de la pieza, si se va a evitar sus reoxidaciones muy importantes durante el vaciado.

El contenido de cromo, elemento no obligatorio, está comprendido entre trazas y 1.5%. Como el manganeso, el cromo contribuye a la mejora de la capacidad de temple. Su adición se vuelve inútilmente costosa más allá de 1.5%.

El contenido de molibdeno está comprendido entre trazas y 0.3%. Este elemento, no obligatorio, impide la formación de ferrita de granos gruesos y permite obtener más seguramente la estructura baínitica. Su adición es inútilmente costosa más allá de 0.3%. El contenido de vanadio está comprendido entre trazas y 0.5%. Este elemento, no obligatorio, sirve para endurecer la bainita mediante su paso en solución sólida. Su adición es inútilmente costosa más allá de 0.5% El contenido de cobre está comprendido entre trazas y 1.5%. Este elemento no obligatorio, puede mejorar la capacidad de uso y al precipitar, provoca un endurecimiento secundario del material. Como se ha mencionado, es aconsejable asociar un contenido de níquel significativo para minimizar los problemas de formación en caliente. Más allá de 1.5% su adición es inútilmente costosa. Los elementos que se han citado son aquellos en donde la función metalúrgico es ó puede ser más importante para la invención, pero otros elementos que existen pueden ser opcionalmente presentes para mejorar ciertas propiedades del acero . El contenido de boro puede estar comprendido entre 5 y 50%. Puede mejorar la capacidad de temple pero debe ser puesto en solución sólida para ser eficaz. En otras palabras, se debe evitar que el boro se preste ó no se encuentra en forma de nitruros ó carbonitruros de boro. Para este fin, se aconseja asociar a la adición de boro una adición de titanio, de preferencia en una proporción tal que 3.5 x N% < Ti%. A esta última condición se puede captar cualquier nitrógeno suelto y evitar la formación de nitruros ó carbonitruros de boro. El contenido mínimo de titanio, para este efecto, es de 0.005%, para contenidos de nitrógeno más bajos usualmente encontrados. Es no obstante aconsejado no rebasar un contenido de titanio de 0.4%, sino se obtienen nitruros de titanio de tamaño muy elevado. El titanio tiene igualmente por función limitar el engrosamiento de grano austenítico a altas temperaturas y puede para esto, ser agregado independientemente al boro. También se puede agregar igualmente niobio en contenidos comprendidos entre 0.005 y 0.06%. Luego que es asi precipitado en forma de carbonitruros en ausenita y puede así aportar un endurecimiento del material . Finalmente, de manera clásica, se pueden mejora la capacidad del material mediante una adición de azufre (de 0.005% a 0.2%), a la cual se puede así asociar una adición de calcio (hasta 0.007%) y/o de telurio (hasta 0.03%) y/o selenio (hasta 0.05%) y/o bismuto (hasta 0.15%) y/o plomo (hasta 0.15%) . Una vez obtenido el semiproducto que tiene la composición citada anteriormente, se procede al forjado del esbozo de la pieza de acuerdo con los métodos habituales. Se calienta hasta 1, 100-1 , 300°C. Luego se ejecutan las deformaciones dando nacimiento al esbozo de la pieza que se lava y termina como es habitual . Después del forjado, se efectúa un enfriamiento controlado de las piezas, ya sea en aire calmado, ya sea en aire impulsado. De manera general, se impone a la pieza un enfriamiento a una velocidad menor ó igual a 3°C/s entre 600 y 300°C para obtener una microestructura bainítica. Luego se procede al uso de la pieza, como es habitual, en condiciones de moldeo según las características de dureza obtenidas . Finalmente, se procede a la operación de refuerzo mecánico de los sitios llamados a estar particularmente sometidos a impulso en servicio. En el caso de los cigüeñales de explosión, esta operación puede consistir de una aplicación de rodillos de vías de manguitos y de cojinetes. Para obtener las piezas de características óptimas para las diversas aplicaciones de diversas formas de la invención. De acuerdo con una primera forma de la invención, se limita el contenido de carbono de 0.06 a 0.2%, con el fin de obtener una bainita de bajo contenido de carbono muy graduable. Óptimamente, el contenido de manganeso debe estar comprendido entre 0.5 y 1.5%, el contenido de cromo entre 0.5 y 1.5%.

Para estos aceros, la característica de tracción (limite de elasticidad, resistencia) del producto obtenido no son particularmente elevadas. Comúnmente, la resistencia a la tracción Rm es del orden de 800-900 MPa y el límite de elasticidad Re del orden de 550 a 650 MPa. Sin embargo, estos aceros presentan una buena capacidad de uso, que puede ser mejorada mediante una adición de cobre a razón de 0.5 a 1.5%.

De acuerdo con otras formas de la invención, se ajusta el contenido de carbono a un valor más elevado que en la primera forma, comprendido entre 0.20 y 0.35%, a manera de obtener en el producto final una microestructura de bainita de contenido de carbono promedio . Esta estructura proporciona al producto características mecánicas elevadas directamente después del enfriamiento controlado del aire. Si el contenido de carbono está comprendido entre 0.25 y 0.35% y el contenido de silicio menor ó igual a 0.5%, se obtiene una estructura compuesta de bainita superior. Con un contenido de manganeso de 0.8 a 2%, un contenido de cromo de 0.05 a 1%, un contenido de molibdeno de 0.05 a 2% y los contenidos de boro y titanio conformes a aquellos que han sido presentadas previamente, se obtiene una pieza que presenta una buena capacidad de reticulación, una resistencia a la tracción del orden de 900 a 1, 000 MPa, un límite de elasticidad comprendido entre 600 y 700 MPa y una capacidad de uso que se muestra satisfactoria en particular en presencia de cobre que ha podido empezar a precipitar durante el enfriamiento enseguida del forjado. Si el contenido de carbono está comprendido entre 0.25 y 0.35%, el contenido de silicio comprendido entre 0.5 y 2%, el contenido de manganeso comprendido entre 0.8 y 2%, el contenido de cromo comprendido entre 0.5 y 1%, el contenido de molibdeno comprendido entre 0.05 y 0.2%, se obtiene una estructura compuesta de bainita mixta (granular + superior) . Esta estructura da a la pieza un buen límite de resistencia y una buena actitud al refuerzo mecánico mediante granallado, capacidad de reticulación, aplicación de rodillos, preconformación, etc. Se piensa que la presencia de austenita residual relativamente baja mejora la capacidad de reticulación, mediante la puesta en tensión del refuerzo mecánico. Los hundimientos de las gargantas de las guías de empalme son relativamente reducidos, los que disminuye la concentración de tensiones y aumenta la resistencia a la fisuración. Se obtiene normalmente una resistencia a la tracción del orden de 950 a 1,250 MPa y un límite de elasticidad del orden de 600 a 800 MPa que son ajustados por el contenido de silicio. La capacidad de uso sigue siendo aceptable y puede ser mejorada por las adiciones anteriormente descritas para este efecto . Una adición de boro (hasta 50 ppm) y/o una adición de titanio (hasta 0.04%) puede igualmente ser aconsejado por las razones que han sido dadas.

En esta última forma de la invención se puede además practicar un ligero revenido a 300-500°C durante 1 a 3 horas. Se transforma así la austenita residual en ferrita y carburos, lo que permite un ligero aumento del limite de elasticidad sin reducir la resistencia a la tracción. Se mejora de esta manera el contenido de fatiga de aproximadamente 10%. Este revenido puede ser efectuado después del uso ó después del enfriamiento antes del uso. Se van a describir dos ejemplos de aplicaciones de la invención y un ejemplo comparativo. Los ensayos mecánicos que van a ser descritos han sido realizados (como es clásico cuando se van a probar materiales para cigüeñales) en bosquejos en donde la geometría permite reproducir los impulsos de los empalmes del manguito del cigüeñal que trabaja en flexión y que ha sufrido un ciclo térmico idéntico a aquel inducido por el forjado de un cigüeñal . También han sufrido una aplicación de rodillos en condiciones análogas a aquellas de una aplicación de rodillos clásicamente efectuada en manguitos de empalme de los manguitos de un cigüeñal. Como referencia, se procede a ensayos en bosquejos de acero de tipo 38MnSiV5 de estructuras ferrito-perlíticas , de composición: C = 0.38%; Mn = 1.4%; Si = 0.5%; S = 0.075%; Ni = 0.1%; Cr = 0.2%; Mo = 0.03%; Cu = 0.02%; V = 0.09%; N = 130 ppm. Estos bosquejos son cortados en un acero que ha sufrido un laminado en enfriamiento de aire calmado (0.5 a 1% C/s) que ha proporcionado una resistencia a la tracción de 860 Pa y un límite de elasticidad de 570 MPa. La aplicación de rodillos es efectuada con rodillos inclinados a 35° en relación a la vertical, en gargantas de 1.35 mm de radio, con una garganta de desplazamiento ("muesca guía") de aproximadamente 0.6 mm. Las cargas aplicadas durante la aplicación de rodillos varía de 800 a 1,200 daN. En estas condiciones, se han obtenido momentos de 2,090 a 1,850 N.m mediante la cerradura de fisuras y rupturas de 4,050 a 4,620 N.m (se notará que cuando la carga aplicada aumenta, el momento necesario para la cerradura de rupturas disminuye pero el momento de ruptura aumenta) . Se ejecutan los mismos ensayos en muestras de una estructura bainítica correspondiente a la invención, de composición: C = 0.24%; Mn = 1.50%; Si = 0.7%; S = 0.077%; Ni = 0.1%; Cr = 0.8%; Mo = 0.07%; Cu = 0.1%; V = 0.19%; N = 30 ppm; Ti = 0.019%; N = 70 ppm. Este acero tiene así una composición correspondiente a la forma de la invención descrita anteriormente de contenido de carbono elevado, en su versión de silicio elevado en donde una estructura de bainita mixta es obtenida después de un forjado y un enfriamiento en aire calmado 0.5 a l°C/s) . Ningún revenido posterior ha sido efectuado. En estas condiciones, se obtiene una resistencia a la tracción de 1,000 MPa y un límite de elasticidad de 640 MPa, que es significativamente mejor que para el acero de referencia . Se efectúa una aplicación de rodillos de la muestra en las mismas condiciones que para la muestra de referencia, siempre con cargas aplicadas de 800 a 1200 daN. En estas condiciones se han obtenido momentos de cegado de fisuras de 2650 a 2400 Nm y momentos de ruptura de 5200 a 5900 N.m. Se obtiene una mejora muy significativa de estos dos límites, del orden de 30% gracias a la invención. Se explica este resultado por una mejor aptitud de la muestra elaborada de acuerdo con la invención a una débil relajación de tensiones para una carga dada. Esto proporciona un bloqueo muy importante de fisuras ya cebadas. El límite de cebado de las fisuras es mejorado debido a un menor hundimiento de las gargantas de los rodillos: la concentración de las tensiones es más reducida y la resistencia a la tracción es mas elevada. Se ha notado igualmente, mediante análisis de difracción de rayos X; que los aceros ferrito-perlíticos habituales que sufren un endulzamiento más importante que los aceros de la invención, que tienen asimismo, por el contrario, tendencia a reforzarse durante su utilización. El interés principal de la invención es que para cargas de aplicación de rodillos más débiles, se obtienen los mismos resultados en términos de propiedades mecánicas que los matices ferrito-perlíticos clásicos. Se puede asi economizar los rodillos, lo que abate el precio de coste de la operación de aplicación de rodillos. Esto permite compensar el costo extra debido a la más fuerte presencia de elementos de aleación en el acero. Igualmente, se han efectuado ensayos en muestras de un acero de estructura bainítica correspondiente a la invención, de composición: C = 0.06%; Mn = 1.35%, Cr = 0.09%, Si = 0.39%, Ni = 0.25%, S =¦ 0.003%, Cu = 0.22%, V = trazas, N = 0.007%, Mo = 0.09% y B = 0.003%. Este acero tiene una composición correspondiente a la primera forma de la invención. El enfriamiento en aire pulsado efectuado efectuado a aproximadamente la velocidad de 2 a 3°C/s entre 600 y 300°C. En estas condiciones, se obtiene una resistencia a la tracción de 820 MPa y un limite de elasticidad de 550 MPa, lo que es comparable al acero de referencia. Se ha efectuado una aplicación de rodillos en las mismas condiciones que para la muestra de referencia, siempre con cargas aplicada de 800 a 1200 daN. En estas condiciones, se han obtenido momentos de cebado de fisuras de 2300 a 2500 Nm y momentos de ruptura de 5600 a 6120 Nm. También se obtiene una mejora muy significativa de estos dos límites, del orden de 20 y 35% respectivamente, gracias a la invención. Se recuerda finalmente que los matices de acero utilizados en la invención pueden sufrir también un enfriamiento en aire calmado asi como un enfriamiento en aire pulsado, lo que hace posible su tratamiento en cualquier instalación de forjado existente. 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

REIVINDICACIONES
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método de fabricación de una pieza forjada de acero, caracterizado porque: se elabora y vacía un acero de composición, en porcentajes en peso, 0.06% < C < 0.35%; 0.5% < Mn < 2%; trazas < Si < 2%; trazas < Ni% = 1.5%; trazas < Al < 0.1%; trazas < Cr < 1.5%; trazas < Mo < 0.30%; trazas < V < 0.5%; trazas < Cu < 1.5%, el resto consiste de hierro e impurezas resultantes de la elaboración; se forja un bosquejo de la pieza a una temperatura de 1100 a 1300°C; se efectúa un enfriamiento controlado del esbozo de la pieza en aire calmado o aire pulsado, a una velocidad menor o igual a 3°C/s entre 600 y 300°C, confiriendo al esbozo una microestructura bainítica; se efectúa la fabricación de la pieza y se efectúa una operación de refuerzo mecánico de la pieza en sitios llamados a ser particularmente impulsados. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el acero contiene de 5 a 50 ppm de B.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el acero contiene de 0.005 a 0.04% de Ti .
4. El método de conformidad con la reivindicación 2 o 3 tomadas en conjunto, caracterizado porque el contenido de Ti es igual o por lo menos 3.5 veces el contenido de N del acero .
5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el acero contiene de 0.005 a 0.06% de Nb.
6. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el acero contiene de 0.005 a 0.2% de S.
7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el acero contiene por lo menos uno de los elementos de Ca hasta 0.007%, Te hasta 0.03%, Se hasta 0.05%, Bi hasta 0.15% y Pb hasta 0.15%.
8. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el contenido de C del acero está comprendido entre 0.06 y 0.20%.
9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el contenido de Mn del acero está comprendido entre 0.5 y 1.5% y porque el contenido de Cr está comprendido entre 0.5 y 1.5%.
10. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque el contenido de Cu del acero está comprendido entre 0.5 y 1.5%.
11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el contenido de C del acero está comprendido entre 0.25% y 0.35%, el contenido de Si está comprendido entre trazas y 0.5%, el contenido de Mn está comprendido entre 0.8 y 2%, el contenido de Cr está comprendido entre 0.5 y 1.5%, el contenido de Mo está comprendido entre 0.05% y 0.20%, el contenido de B está comprendido entre 5 y 50 ppm, el contenido de Ti está comprendido entre 0.005 y 0.04%.
12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el contenido de C del acero está comprendido entre 0.20 y 0.35%, el contenido de Si está comprendido entre 0.5 y 2%, el contenido de Mn está comprendido entre 0.8 y 2%, el contenido de cromo está comprendido entre 0.5 y 1.5%, el contenido de molibdeno está comprendido entre 0.05 y 0.20%, el contenido de boro está comprendido entre trazas y 50 ppm y el contenido de Ti está comprendido entre 0.005 y 0.04%.
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque se practica un revenido a 300 - 500°c durante 1 a 3 horas, después de la fabricación o después del enfriamiento controlado en aire y antes de la fabricación.
14. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la operación de refuerzo mecánico es una aplicación de rodillos.
15. Una pieza forjada de acero, caracterizada porque es obtenida a partir del método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
16. La pieza forjada de acero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque está constituida por un cigüeñal para motor de explosión.
17. La pieza forjada de acero de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la operación de refuerzo mecánico ha sido realizada en guías de empalme de manguito y los cojinetes o rebajos del cigüeñal.