MXPA04005743A - Aceros nano-compuestos de fase-triple. - Google Patents

Aceros nano-compuestos de fase-triple.

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Abstract

Se describen aceros al carbon de alto desempeno que contienen una micro-estructura de tres fases que consiste de granos de ferrita (11) fusionados con granos que contienen estructuras de listones o tiras desprendidas en donde tiras de martensita (13) alternan con peliculas delgadas de austenita (14). La estructura incluye los granos de ferrita (11) fusionados con granos de martensita-austenita (12), y cada uno de los granos de martensita-austenita (12 es de la estructura de liston desprendida, con listones substancialmente paralelos (13) que consisten en grano de cristales de fase martensita, los listones separados por peliculas delgadas (14) de fase austenita retenida. Puede formarse la microestructura por un metodo unico de austenizacion seguido por enfriamiento de multiples fases de manera que evite formacion y precipitacion de bainita y perlita en las interfaces de fase. Se puede obtener la microestructura deseada por fundicion, termo tratamiento, laminado en linea, forja, y otros procedimientos de procesamiento metalurgicos comunes, y produce superiores combinaciones de propiedades mecanicas y de corrosion.

Description

ACEROS NANO-COMPUESTOS DE FASE-TRIPLE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención [01] Esta invención se encuentra en el campo de aleaciones de acero, particularmente aquellas de alta resistencia, tenacidad, resistencia a corrosión y capacidad de formación en frío, y también en la tecnología de procesamiento de aleaciones de acero para formar micro estructuras que proporcionan al acero con propiedades físicas y químicas particulares . 2. Descripción de la Técnica Previa [02] Las aleaciones de acero de alta resistencia y tenacidad y capacidad de formación en frío cuyas microestructuras son compuestos de fases martensita y austenita, se describen en las siguientes patentes de los E.U.A., cada una de las cuales se incorpora aquí por referencia totalmente : 4,170, 497 (Gareth Thomas y Bangaru V. N. Rao), otorgada en octubre 9, de 1979 basada en una solicitud presentada en agosto 24, de 1977. 4,170, 499 (Gareth Thomas y Bangaru V. N. Rao), otorgada en octubre 9, de 1979 basada en una solicitud presentada en septiembre 14 de 1978, como una continuación-en-parte de la solicitud anterior presentada en agosto 24, 1977. 4,619,714 (Gareth T omas, Jae-Hwan Ahn, y Nack-Joon im, otorgada en octubre 28 de 1986 en una solicitud presentada en noviembre 29 de 1984, como una continuación-en-parte de una solicitud presentada en agosto 6 de 1984. 4,671,827 (Gareth Thomas, Nack J. Kim, y Ramamoorthy Ramesh) , otorgada en junio 9 de 1987 basada en una solicitud presentada en octubre 11 de 1985. 6,273, 968B1 (Gareth Thomas), otorgada en augosto 14 de 2001 basada en una solicitud presentada en marzo 28 del 2000. [03] La micro estructura juega un papel clave para establecer las propiedades de una aleación de acero particular y de esta manera la resistencia y tenacidad de la aleación no solo dependen de la selección y cantidades de los elementos de aleación, sino también de las fases cristalinas presentes y su arreglo. Aleaciones pretendidas para utilizar en ciertos ambientes requieren superior resistencia y tenacidad, y en general una combinación de propiedades que a menudo están en conflicto, ya que ciertos elementos de aleación que contribuyen a una propiedad pueden deteriorar otras. [04] Las aleaciones descritas en las patentes anteriormente citadas, son aleaciones de acero de carbón que tienen micro estructuras que consisten de cintas de martensita que alternan con películas delgadas de austenita y las aleaciones descritas en la Patente de los E.U.A. No. 4,619,714 son aleaciones de acero de fase dual de bajo contenido de carbón. En algunas de las aleaciones descritas en estas patentes, la martensita se dispersa con granos finos de carburos producidos por auto templado. El arreglo en donde las tiras de una fase se preparan por películas delgadas de la otra, se refiere como una estructura de "tira desprendida" y se forma al calentar primero la aleación en el rango austenita, luego enfriar la aleación por debajo de una temperatura de transición de fase en un rango en donde la austenita se transforma en martensita, acompañado por laminado o forja para lograr la forma deseada del producto y refinar el arreglo alterno de tira y película delgada. Esta micro estructura se prefiere' a la alternativa de una estructura martensita maclada, ya que la estructura de tira tiene mayor tenacidad. Las patentes también describen que exceso de carbono en las regiones de tira se precipita durante el proceso de enfriamiento para formar cementita (carburo de hierro Fe3C) por un fenómeno conocido como "auto templado". La patente '968 describe que el auto templado puede evitarse al limitar la selección de los elementos de aleación, de manera tal que la temperatura de inicio de martensita Ms que es la temperatura a la cual la fase martensita empieza primero a formarse es de 350 grados C o mayor. En ciertas aleaciones, los carburos auto templados contribuyen a la tenacidad del acero mientras que en otros carburos limitan la tenacidad. [05] La estructura de tira desprendida produce un acero de alta resistencia que es tanto tenaz como dúctil, cualidades requeridas para resistencia a propagación de fisura y para suficiente capacidad de formación, para permitir la fabricación exitosa de componentes de ingeniería a partir del acero. El controlar la fase martensita para lograr una estructura de tira desprendida en vez de una estructura maclada, es uno de los medios más efectivos para lograr los niveles necesarios de resistencia y tenacidad, mientras que las películas delgadas de austenita retenida contribuyen a las cualidades de ductilidad y capacidad de formación. El obtener esta micro estructura de tira desprendida en vez de la estructura maclada menos deseable se logra por una selección cuidadosa de la composición de aleación, que a su vez acepta el valor de Ms . [05] En ciertas aplicaciones, se requieren aleaciones de acero que mantienen resistencia, ductilidad, tenacidad y resistencia a corrosión sobre un muy amplio rango de condiciones, incluyendo muy baja temperatura. Estos y otos asuntos respecto a la producción de acero de alta resistencia y tenacidad que también es resistente a corrosión, se resuelven o atienden por la presente invención. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN [07] Ahora se ha descubierto que aleaciones de acero al carbón con estructura cristalina de fase triple ofrecen alto desempeño y resistencia a corrosión sobre un amplio rango de condiciones. La estructura de cristal de fase triple es una combinación única de fases de cristal ferrita, austenita y martensita, en donde los cristales de ferrita se presionan con cristales que contienen la estructura de tira desprendida descrita en las patentes de la técnica previa anteriormente referidas, es decir tiras de martensita que alternan con películas delgadas de austenita. Esta estructura de fase triple puede formarse de diversas maneras extendiéndose sobre un amplio rango de composiciones y formada por una variedad de rutas de procesamiento que incluyen diferentes tipos de moldeo, termo tratamiento y laminado o forja. La composición de aleación empleada para crear la estructura de fase triple es aquella que tiene una temperatura de inicio de martensita de aproximadamente 300 grados C o superior y de preferencia 350 grados C y superior. Esto asegurará que una estructura de martensita de tira desprendida se incluya como parte de la micro estructura total. Para ayudar en lograr esto, el contenido de carbono es un máximo de 0.35% en peso. [08] El método preferido para formar la micro estructura involucra el procesamiento metalúrgico de una composición de aleación de acero al carbón sencilla por un proceso de enfriamiento escalonado a partir de una fase de austenita. La primer etapa de enfriamiento de este método consiste en recristalización parcial de la fase austenita para precipitar cristales de ferrita y de esta manera formar una estructura de cristal de fase dual de cristales de austenita y ferrita. La temperatura alcanzada en esta primer etapa de enfriamiento determina la proporción de austenita a ferrita, como se ve fácilmente por el diagrama de fases de la aleación particular. Una vez que se logra esta temperatura, el acero se somete a procesamiento en caliente para lograr adicional homogeneización y reducción, así como formación o conformado según se desee, dependiendo del producto final deseado. El procesamiento en caliente puede realizarse por laminado controlado tal como por ejemplo para productos finales que son redondos o planos, o por forja para producir formas distintas, tales como aspas u hojas, implementos agrícolas, cascos, asientos de helicóptero y semejantes. Después de trabajar en caliente a esta temperatura intermedia, ocurre enfriamiento de segunda etapa, en donde la fase austenita se convierte a la estructura de tira desprendida, al convertir la mayoría de austenita en martensita, mientras que retiene una porción de la austenita como películas delgadas que alternan con tiras de martensita. Esta segunda etapa de enfriamiento se realiza rápidamente para evitar la formación de fase de bainita y perlita y precipitados de interfase en general (es decir precipitados sobre las fronteras que separan fases adyacentes) . Proporciones de enfriamiento mínimo en este aspecto pueden variar con diferencias en la composición de la aleación, pero se disciernen fácilmente en general a partir de diagramas de fase de transformación-temperatura-tiempo que existen para cada aleación. Un ejemplo de este diagrama se presenta aquí como Figura 3 y discute a continuación. [09] La estructura de cristal de fase triple resultante, proporciona una aleación de acero que tiene superiores propiedades frente a aceros convencionales en términos de relaciones de esfuerzo-deformación, relaciones de energía de impacto-temperatura, desempeño y corrosión y tenacidad de fractura por fatiga. Estos y otros objetivos, características y ventajas de la invención, se comprenderán mejor por la descripción que sigue . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS [10] La Figura 1 es un esquema que representa la micro estructura de las aleaciones de la presente invención. [11] La Figura 2 es un diagrama de fases que muestra las diferentes fases cristalinas presentes a diferentes temperaturas y contenidos de carbono para una aleación de acero al carbón particular de la presente invención. [12] La Figura 3 es un diagrama de transformación cinética-temperatura-tiempo que demuestra los procedimientos y condiciones de proceso del enfriamiento de segunda etapa de esta invención para un acero Fe/Si/C particular de esta invención. [13] La Figura 4 es un trazo de curvas de deformación contra esfuerzo que compara una aleación de la presente invención y acero AISI A706 de la técnica previa . [14] La Figura 5 es un trazo de energía de impacto Charpi contra temperatura para una aleación de la presente invención, que muestra tenacidad a baja temperatura excepcional . DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ESPECÍFICAS [15] La estructura de cristal de fase triple de esta invención de esta manera contiene dos tipos de granos--granos de ferrita y granos de martensita--austensita fusionados en conjunto en una masa continua en donde los granos de martensita-austenita contienen tiras de martensita que tienen la estructura de tira desprendida. El tamaño de grano individual no es critico y puede variar ampliamente. Para mejores resultados, los tamaños de granos en general tendrán diámetros (u otra dimensión lineal característica apropiada) que caen dentro del rango de aproximadamente 2 mieras a aproximadamente 100 mieras o de preferencia en el rango de aproximadamente 5 mieras a aproximadamente 30 mieras. Dentro de los granos de martensita-austenita, las tiras de martensita en general son de aproximadamente 0.01 mieras a aproximadamente 0.3 de ancho (tiras adyacentes separadas por películas de austenita delgadas) y de preferencia de aproximadamente 0.05 mieras a aproximadamente 0.2 mieras. La cantidad de fase ferrita respecto a la fase martensita-austenita también puede variar ampliamente y no es crítica para la invención. En la mayoría de los casos, sin embargo se tendrán mejores resultados cuando los granos de martensita-austenita constituyen de aproximadamente 5% a aproximadamente 95% de la estructura cristalina de fase triple, de preferencia de aproximadamente 15% a aproximadamente 60% y más preferible de aproximadamente 40% a aproximadamente 60% todo en peso. [16] El contenido de carbono de la aleación puede variar por igual dentro del limite de 0.35% máximo. En la mayoría de los casos, se obtendrán mejores resultados con niveles de carbono en el rango de aproximadamente 0.01% a aproximadamente 0.35%, de preferencia aproximadamente 0.03% a aproximadamente 0.3%, y más preferible de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.2%. Como se notó anteriormente, precipitados de carburo y carbonitruro intra-tiras, es decir precipitados ubicados dentro de las tiras de martensita en vez de sobre las fronteras de tira, pueden estar presentes mientras que precipitados de interfase (sobre las fronteras) se evitan de preferencia. Adicionales elementos de aleación también están presentes en ciertas modalidades de la invención. Un ejemplo de silicio, que en modalidades preferidas constituyen de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 3%, y de preferencia de aproximadamente 1% a aproximadamente 2.5%. Otro ejemplo es cromo, que puede estar totalmente ausente (como en aceros Fe/Si/C sin cromo) o cuando está presente, puede estar en el rango de aproximadamente 1% a aproximadamente 13%, de preferencia 6% a aproximadamente 12% en peso y más preferible de aproximadamente 8% a aproximadamente 10%. Ejemplos de otros elementos de aleación incluidos en diversas modalidades de la invención son manganeso, níquel, cobalto, aluminio y nitrógeno, ya sea solos o en combinación. Elementos de micro aleación tales como molibdeno, niobio, titanio y vanadio, también pueden estar presentes. Todos los porcentajes se dan en peso. [17] Estructuras de cristal de fase-triple preferidas de esta invención también contienen substancialmente carburos . Como se mostró anteriormente, carburos y otros precipitados se producen por auto templado . El efecto que tienen precipitados en tenacidad del acero depende de la morfología de los precipitados en la micro estructura de acero. Si los precipitados se ubican en las fronteras entre fases, el resultado es una reducción en tenacidad y resistencia a corrosión. Precipitados situados dentro de las propias fases no son nocivos a tenacidad, siempre que los precipitados tengan aproximadamente 500? o menos en diámetro. Estos precipitados intra fase pueden de hecho mejorar la tenacidad. En general, sin embargo los precipitados pueden reducir la resistencia a corrosión. De esta manera, en la práctica preferida de esta invención, puede ocurrir auto templado siempre que los precipitados no se formen en las interfases entre las diferentes fases cristalinas. El término "substancialmente sin carburos" se emplea aquí para indicar que si estuvieran de hecho presentes algunos carburos, la cantidad es tan pequeña que los carburos no tengan efectos nocivos en las características del desempeño, particularmente las características de corrosión de la aleación terminada. [18] Las aleaciones de fase triple de esta invención pueden separarse al combinar primero los componentes apropiados requeridos para formar una aleación de la composición deseada, luego homogeneizar (es decir "remojar") la composición, por un periodo de tiempo suficiente y a una temperatura suficiente para lograr una estructura austenítica uniforme con todos los elementos y componentes en solución sólida. Las condiciones para esta homogeneización serán fácilmente aparentes para aquellos con destreza en la especialidad; un rango de temperatura típico es 1050 a 1200 grados C. De acuerdo con las prácticas bien conocidas en la técnica, el impregnado a menudo es seguido por laminado a reducciones de 10% o mayor y en muchos casos a una reducción de aproximadamente 30% a aproximadamente 60%. Esto ayuda en la difusión de los elementos de aleación para formar una fase cristalina austenita homogénea. [19] Una vez que se forma la fase austenita, la composición de aleación se enfría a una temperatura en la región Ínter crítica, que se define como la región en donde las fases austenita y ferrita co-existen en equilibrio. El enfriamiento de esta manera provoca que una porción de la austenita re-cristalice en granos de ferrita dejando el resto como austenita. Las cantidades relativas de cada una de estas dos fases en equilibrio varían con la temperatura a la cual se enfría la composición en esta etapa, y también con los niveles de elementos de aleación. La distribución del carbono entre las dos fases (de nuevo en equilibrio) también varía con la temperatura. Como se notó anteriormente, las cantidades relativas de las dos fases no son críticas para la invención y pueden variar, con ciertos rangos preferidos. En términos de la temperatura a la cual se enfría la austenita para lograr la estructura ferrita-austenita de fase dual, un rango de temperatura preferido es de aproximadamente 750 grados C a aproximadamente 950 grados C, y un rango de temperatura más preferido de aproximadamente 775 grados C a 900 grados C, dependiendo de la composición de la aleación. [20] Una vez que se forman las estructuras de austenita y ferrita de fase dual (es decir, una vez que se logra el equilibrio a la temperatura selecta en la fase inter-crítica) , la aleación se enfría rápidamente al enfriar a través del rango de transición de martensita para convertir los cristales de austenita en la micro estructura de tira desprendida. La velocidad de enfriamiento es lo suficientemente mayor, para evitar substancialmente cualesquiera cambios a la fase de ferrita. Además, sin embargo en modalidades preferidas de la invención, la velocidad de enfriamiento es suficientemente grande para evitar la formación de bainita y perlita, así como precipitados de nitruro y carbonitruro, dependiendo de la composición de aleación y también la formación de cualesquiera precipitados sobre las condiciones de fase. Los términos "precipitación interfase" y "precipitados de interfase" se emplean aquí para denotar precipitación sobre fronteras de fase y se refiere a la formación de pequeños depósitos de compuestos en sitio entre las fases martensita y austenita, es decir entre las tiras y películas delgadas que separan las tiras. "Precipitados de interfase" no se refieren a las propias películas de austenita. La formación de todos estos diversos tipos de precipitados, incluyendo precipitados de bainita, perlita, nitruro y carbonitruro, así como precipitados interfase, se refiere colectivamente aquí como "autotemplado" . La velocidad de enfriamiento mínima requerida para evitar autotemplado es evidente del diagrama de transformación-temperatura-tiempo para la aleación. El eje vertical del diagrama representa temperatura y el eje horizontal representa tiempo, y las curvas en el diagrama indican las regiones en donde cada fase existe, ya sea por si misma o en combinación con otra u otras fases . Un diagrama así típico se ilustra por Thomas en la patente de los E.U.A.
No. 6,273,968B1 de referencia previa, y esta se incluye aquí como Figura 3, discutida a continuación. En estos diagramas, la velocidad de enfriamiento mínima es una línea diagonal de temperatura descendente sobre el tiempo que confina a tope el lado izquierdo de una curva en forma de C. La región a la derecha de la curva representa la presencia de carburos y velocidades de enfriamiento aceptables por lo tanto son aquellas representadas por líneas que permanecen a la izquierda de la curva, la más lenta de las cuales tiene una pendiente más pequeña y confina a tope la curva. [21] Dependiendo de la composición de aleación, una velocidad de enfriamiento que es suficientemente grande para satisfacer este requerimiento, puede ser aquella que requiera enfriamiento de agua o una que pueda lograrse con enfriamiento de aire. En general, si se reducen los niveles de ciertos elementos de aleación en una composición de aleación que se enfria con aire y todavía tiene una velocidad de enfriamiento suficientemente elevada, será necesario elevar los niveles de estos elementos de aleación para retener la capacidad para utilizar enfriamiento por aire. Por ejemplo, la reducción de uno o más de estos elementos de aleación como carbono, cromo o silicio, puede ser compensada al elevar el nivel de un elemento tal como manganeso. [22] Composiciones de aleación preferidas para los propósitos de esta invención son aquellas que contienen de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.1% de carbono, de aproximadamente 0.3% a aproximadamente 5% de níquel y aproximadamente 2% de silicio todo en peso, el resto es hierro . El níquel puede ser reemplazado por manganeso a una concentración de cuando menos aproximadamente 0.5%, de preferencia 1-2% (en peso), o ambos pueden estar presentes . El método de enfriamiento rápido preferido es por enfriamiento de agua. Composiciones de aleación preferidas son aquellas que tienen temperatura de inicio martensita de aproximadamente 300 grados C o superior. [23] Los procedimientos y condiciones de procesamientos establecidos en las patentes de los E.U.A. referidas anteriormente, particularmente tratamientos térmicos, refinamientos de grano, forjas en línea y el uso de trenes de laminado para formas redondas, planas y otras, pueden utilizarse en la práctica de la presente invención para el calentamiento de la composición de aleación a la fase austenita, el enfriamiento de la aleación de la fase austenita a la fase inter crítica, y luego el enfriamiento a través de la región de transición de martensita. El laminado se realiza en una forma controlada en una o más etapas durante los procedimientos de austenitizacion y enfriamiento en la primer etapa, por ejemplo para ayudar en la difusión de los elementos de aleación para formar una fase cristalina de austenita homogénea y luego para deformar los granos de cristal y almacenar la energía de deformación en los granos, mientras que en el enfriamiento de segunda etapa, el laminado puede servir para guiar la fase martensita recientemente formada en un arreglo de tira desprendida de tiras de martensita separadas por películas delgadas de austenita retenida. El grado de reducciones por laminado puede variar, y será fácilmente aparente para aquellos con destreza en la especialidad. Los cristales de tira desprendidos de martensita-austenita, las películas de austenita retenidas constituirán de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 15% en volumen de la micro estructura, de preferencia de aproximadamente 3% a aproximadamente 10%, y más preferible un máximo de aproximadamente 5%. La proporción de austenita respecto a toda la micro estructura de fase triple será un máximo de aproximadamente 5%. El ancho actual de una sola película de austenita retenida, de preferencia está dentro del rango de aproximadamente 50A a aproximadamente 250A y en particular de aproximadamente 5%. La proporción de austenita respecto a la micro estructura de fase triple completa, en general será un máximo de aproximadamente 5%. [24] La Figura 1 es un boceto de la estructura cristalina de fase triple de esta invención. La estructura incluye granos de ferrita 11 fusionados con granos de martensita-auestenita 12, y cada uno de los granos de martensita-austenita 12 es de la estructura de tira desprendida, con tiras substancialmente paralelas 13 que constituye granos de cristales de fase martensita, las tiras están separadas por películas delgadas de fase austenita retenida. [25] La Figura 2 es un diagrama de fase para una clase de aceros al carbón, indicando las transformaciones que ocurren durante las etapas de enfriamiento y los efectos de diferentes concentraciones de carbono. Este diagrama de fases particular representa aceros al carbón que contiene 2% de silicio. La región a la derecha de la curva superior está marcada "gamma" que representa la fase austenita; todas las otras regiones contienen "alfa" que representa la fase de perlita. En la etapa de austenitización, la aleación se calienta a una región de todo gamma en la derecha superior. La línea punteada vertical a 0.1% de carbono indica las fases que ocurren cuando se enfria una aleación de acero al carbón de 0.1% (que contiene 2% de silicio) de la fase de austenita. Si el enfriamiento se detiene a 900 grados C ("T-l"), las concentraciones de carbono en las dos fases serán aquellas indicadas por las intersecciones de la línea T-l con las dos curvas. En el caso mostrado en la Figura 2, los contenidos de carbono de las dos fases al enfriar a T-l son aproximadamente 0. 001% C en la fase ferrita y 0.14% en la fase austenita. La proporción de las fases también se establece por la temperatura selecta. Mientras que esto no es discernible de los diagramas de fase, la proporción será susceptible a determinación por aquellos con destreza en la especialidad. En el caso mostrado en la Figura 2, la proporción lograda a T-l es 60% de austenita y 40% de ferrita. Si el acero se enfría a 800 C ("T-2")/ las concentraciones de carbono en las dos fases serán aquellas indicadas por las intersecciones de la linea T-2 con las dos curvas, que son diferentes de aquellas que corresponden a 900 C, y la proporción de las fases igualmente diferirá. En este caso, los niveles de carbono de las dos fases serán aproximadamente 0.03% en la fase ferrita y 0.3% en la fase austenita. Las cantidades relativas de las dos fases serán aproximadamente 25% austenita y 75% ferrita. La proporción de esta manera se elige al seleccionar la temperatura a la cual el enfriamiento de primer etapa ocurre y mantener la temperatura de Ns de la austenita sobre 300 C. [26] Una vez que se completa el enfriamiento de primer etapa, el acero se somete a laminado controlado por métodos bien conocidos en la técnica de control de tamaño de grano, asi como la forma y estructuras del acero para su uso final . [27] El enfriamiento de segunda etapa luego se realiza, provocando la formación de la fase martensita en un montaje de tira desprendida. Como se notó anteriormente, esto se realiza a una velocidad suficientemente rápida para evitar tanto formación de bainita como perlita, así como la formación de cualesquiera precipitados interfases . La Figura 3 es un diagrama de transformación cinética-temperatura-tiempo, que representa el diagrama de segunda etapa para una aleación que contiene 0.079% C, 0.57% Mn, y 1.902% Si. Los siguientes símbolos se utilizan: "A" : austenita "M" : martensita "F" : ferrita "B" : bainita "UB" : bainita superior "LB" : bainita inferior "P": perlita "Ms" temperatura de inicio de martensita (420 grados C) "Mf" : temperatura de fin de martensita (200 grados C) [28] La linea punteada inclinada en la Figura 3 indica la velocidad de enfriamiento más lenta que evitará la formación de bainita o perlita y precipitados de interfase en general y por lo tanto la velocidad o cualquier velocidad de enfriamiento que se representa por una linea más inclinada podrá emplearse. [29] La Figura 4 es un trazo de tensión contra esfuerzo, comparando una aleación de acero al carbón de estructura de cristal fase triple de la presente invención, en donde la fase martensita-austenita constituye 40% de toda la micro estructura y la austenita inter tiras constituye 2% de toda la micro estructura, con una aleación de acero ASI A706 convencional. La proporción de resistencia a la tracción a resistencia a cedencia es mayor que 1.5 y el trazo muestra la superioridad de la aleación de la invención. [30] La Figura 5 es un trazo de la energía de impacto Charpi contra temperatura para la misma aleación de acero al carbón de la presente invención mostrada en la Figura 4. [31] Las aleaciones de acero de esta invención son particularmente útiles en productos que retienen altas resistencias a la tracción, notablemente aquellos empleados en ambientes salinos/marinos. [32] Lo anterior se ofrece primordialmente para propósitos de ilustración. Adicionales modificaciones y variaciones de los diversos parámetros de la composición de la invención y los procedimientos y condiciones de procesamiento pueden realizarse que aún incorporen los conceptos básicos y novedosos de esta invención. Estas se les ocurrirán fácilmente a aquellos con destreza en la técnica y se incluyen dentro del alcance de esta invención.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES 1. Una aleación de acero al carbón comprende hierro y un máximo de 0.35% de carbón, la aleación de acero al carbón tiene una micro estructura de fase triple que comprende cristales de ferrita fusionados con cristales de martensita-austenita, los cristales de martensita-austenita comprenden tiras de martensita alternas con películas delgadas de austenita. 2. Una aleación de acero al carbón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los cristales de martensita-austenita están carentes de precipitado del carburo en interfases . 3. Una aleación de acero al carbón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los cristales de martensita-austenita constituyen de aproximadamente 20% a 40% en peso de la micro estructura de fase triple . 4. Una aleación de acero al carbón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el carbono constituye de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.2% en peso de la micro estructura de fase triple. 5. Una aleación de acero al carbón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende silicio a una concentración de aproximadamente 1% a aproximadamente 2.5% en peso de la composición de aleación. 6. Una aleación de acero al carbón de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el carbono constituye de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.2% en peso de la micro estructura de fase triple, la aleación de acero al carbón además comprende silicio a una concentración de aproximadamente 1% a aproximadamente 2.5% en peso de la composición de aleación y substancialmente no contiene carburo. 7. Proceso para fabricar una aleación de acero al carbón, tenaz, resistente a corrosión, de alta resistencia, el proceso se caracteriza porque comprende: (a) formar una composición de aleación que comprende hierro y al menos un elemento de formación de aleación que comprende un máximo de aproximadamente 0.35% en peso de carbono, en proporciones seleccionadas para proporcionar la composición de aleación con un rango de transición de martensita que tiene una temperatura de inicio de martensita de al menos aproximadamente 300 grados C; (b) calentar la composición de aleación a una temperatura lo suficientemente elevada para provocar su austenitización, bajo condiciones que provocan que la composición de aleación adquiera una fase austenita homogénea con todos los elementos de aleación en solución; (c) enfriar la fase austenita homogénea lo suficiente, para transformar una porción de la fase austenita en cristales ferrita, de esta manera formando una micro estructura de dos fases que comprende cristales de ferrita fusionados con cristales de austenita; y (d) enfriar la micro estructura de dos fases a través del rango de transición de martensita bajo condiciones que provocan conversión de los cristales de austenita a una micro estructura que contiene tiras de martensita alternos con películas de austenita retenida. 8. Proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la etapa (d) comprende enfriar la micro estructura de dos fases a una velocidad lo suficientemente rápida para evitar la ocurrencia de auto templado. 9. Proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la etapa (c) comprende enfriar la fase austenita homogénea a una temperatura desde aproximadamente 775 grados C hasta aproximadamente 900 grados C. 10. Proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el carbono constituye aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.2% en peso de la composición de aleación y la composición de aleación además comprende silicio a una concentración aproximadamente 1 % a aproximadamente
  2. 2.5% en peso.
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