BR112019023531A2 - aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de três camadas, processo para a produção de um componente e uso - Google Patents

aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de três camadas, processo para a produção de um componente e uso Download PDF

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Becker Jens-Ulrik
Fechte-Heinen Rainer
Myslowicki Stefan
Krenke Thorsten
Wolske Vanessa
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Thyssenkrupp Ag
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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Abstract

a presente invenção se refere a um aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de três camadas. além disso, a invenção se refere a um processo para a produção de um componente a partir do aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, assim como a um correspondente uso.

Description

AÇO RESISTENTE AO DESGASTE OU AÇO DE SEGURANÇA DE TRÊS CAMADAS, PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE E
USO
Campo Técnico
[0001] A presente invenção refere-se a um aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de três camadas. Além disso, a invenção se refere a um processo para a produção de um componente a partir do aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, assim como a um correspondente uso.
Antecedente Técnico
[0002] Os aços resistentes ao desgaste e aços de segurança conhecidos a partir do estado da técnica são endurecidos, para sua finalidade de uso, para durezas de 350 HBW e mais e apresentam, portanto, uma alta estabilidade em combinação com uma ductilidade limitada. A alta dureza necessária em um aço de segurança visa uma alta resistência à penetração contra um projétil impactante, sendo que o projétil, depois do impacto, se alarga em seu diâmetro, com o que a energia é decomposta e a profundidade de penetração é minimizada. A alta dureza necessária em um aço resistente ao desgaste visa uma resistência suficientemente alta contra o desgaste abrasivo.
[0003] Aços resistentes ao desgaste e aços de segurança com uma alta dureza são, via de regra, apenas condicionalmente conformáveis e apresentam, por exemplo, com uma dureza de 500 HB, uma relação de flexão mínima de cerca de r/t=6, em que r, ao curvar o aço, corresponde ao raio interno da parte curvada e t, à espessura do material do aço/parte. Com o aumento da dureza, a flexibilidade do
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2/34 aço piora e não é mais possível uma relação de flexão r/t<6 e, assim, o processamento adicional do aço, em particular, para formar componentes (peças de construção) é prejudicado, respectivamente, limitado em alto grau. Em aços monolíticos resistentes ao desgaste e de segurança convencionais com altas durezas, uma relação de flexão r/t=6 leva a um alongamento da fibra da borda de cerca de 10 %, de modo que o alongamento típico de ruptura de aços genéricos, que se situa em Aso < 10 %, já é localmente excedido. Assim, não se pode excluir, que na moldagem/conformação do aço, dependendo da geometria a ser produzida, respectivamente, complexidade ou no caso de uma carga adicional, resultam microfissuras/fendas ou fendas superficiais na superfície ou na área próxima à superfície do aço que, devido à baixa ductilidade, podem levar até mesmo a uma completa falha do componente.
[0004] 0 objetivo da presente invenção é fornecer um aço resistente ao desgaste ou um aço de segurança com propriedades essencialmente melhores, que não apresente, em particular, qualquer ou uma menor tendência para formar fendas durante a moldagem com melhor flexibilidade, assim como indicar um processo para a produção de um componente e um correspondente uso.
[0005] Esse objetivo é solucionado por um aço resistente ao desgaste ou aço de segurança com as características da reivindicação 1.
[0006] Os inventores verificaram, que através da previsão de duas camadas de cobertura de um aço mais macio em comparação com a camada de núcleo, sendo que as camadas de cobertura apresentam uma dureza em torno de pelo menos
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3/34 %, em particular, em torno de pelo menos 50 % menor do que a camada de núcleo no estado endurecido ou revenido, que está ligada de forma coesa com uma camada de núcleo de um aço, que no estado endurecido ou revenido apresenta uma dureza > 350 HBW, em particular, > 400 HBW, preferivelmente > 450 HBW, preferivelmente > 500 HBW, mais preferivelmente > 550 HBW, de modo particularmente preferido, > 600 HBW, pode ser fornecido um aço de segurança ou aço resistente ao desgaste de três camadas com melhor flexibilidade. De maneira surpreendente, verificou-se que os raios de curvatura críticos r (raio interno) nos aços monolíticos comparáveis, que dependem das espessuras dos materiais t e que são determinados pela relação r/t, podem ser reduzidos através das camadas de cobertura aplicadas em torno de pelo menos 10 %. A dureza do aço mais macio é de < 400 HBW, em particular, < 350 HBW, preferivelmente < 300 HBW, de modo particularmente preferido, < 250 HBW, mais preferivelmente < 200 HBW. O material compósito de acordo com a invenção é submetido a um tratamento térmico com a finalidade de dureza ou revenimento antes de seu uso determinado, sendo que o tratamento térmico é ajustado para a camada de núcleo. A dureza das camadas de cobertura é preferivelmente determinada no estado depois desse tratamento térmico.
[0007] HBW corresponde à dureza de Brinell e é determinada de acordo com a norma DIN EN ISO 6506-1. O que o especialista entende por endurecer e revenir, é regulado na norma DIN EN 10052:1993.
[0008] As camadas de cobertura atuam, de acordo com a invenção, apenas como auxiliar de conformação/flexão e na aplicação posterior ou durante o uso, não preenchem
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4/34 qualquer função. Um aço macio por si só não é adequado, em princípio, para a aplicação considerada ou para o uso considerado, visto que as propriedades funcionais exigidas, em particular, uma alta dureza, não podem ser obtidas. Tanto em uma carga de desgaste, quanto também em uma carga de impacto, por exemplo, através de bombardeamento ou jateamento, a liga de aço macio é essencialmente penetrada, sem produzir resistência. Um aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de acordo com a invenção, deve apresentar uma camada de núcleo, cuja espessura corresponde a um aço monolítico comparável, para garantir uma resistência comparável no uso de desgaste ou uma resistência de bombardeamento comparável. 0 aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de acordo com a invenção, é exposto para a mesma aplicação com uma espessura ligeiramente maior do que um aço monolítico comparável, visto que as camadas de cobertura podem ser negligenciadas de forma funcional para a aplicação pretendida. As pesquisas mostraram, que com raio de flexão igual devido à maior espessura do aço resistente ao desgaste ou do aço de segurança de acordo com a invenção, em comparação com o aço monolítico, há um maior alongamento na fibra de borda da camada de núcleo, respectivamente, um maior alongamento na passagem entre a camada de núcleo e a de cobertura, de modo que foi esperada uma falha precoce da camada de núcleo dura, o que, de maneira surpreendente, não ocorreu.
[0009] Um esclarecimento para isso é que, devido à menor dureza, à ductilidade essencialmente maior e ao menor limite de elasticidade aparente das camadas de cobertura em comparação com a camada de núcleo, as camadas de cobertura
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5/34 ao serem flexionadas já reagem com uma deformação plástica, antes de a camada de cobertura alcançar seu limite de elasticidade aparente. Através da plastificação das camadas de cobertura são decompostos, em particular, picos de tensão, que devido à aspereza superficial condicionada pelo processo, já teriam levado à falha de um aço monolítico duro. Um típico início de fendimento em microentalhes locais, condicionados pela aspereza, é evitado através das camadas de cobertura, sendo que os raios de curvatura atingíveis podem ser reduzidos no grau descrito acima.
[0010] As camadas de cobertura do material compósito de acordo com a invenção, por exemplo, ao serem usadas em um campo periférico abrasivo, são removidas muito rapidamente através do contato com meios abrasivos, até o meio abrasivo atingir a camada de núcleo dura exposta do aço resistente ao desgaste, para assumir, em seguida, de maneira análoga o objetivo de um aço monolítico resistente ao desgaste comparável. No aço de segurança de acordo com a invenção, a camada de cobertura permanece definitivamente no componente posterior, mas penetra, por exemplo, no caso de bombardeamento, sem ou com baixa resistência, com o que o desempenho do componente não se altera.
[0011] 0 aço de segurança ou aço resistente ao desgaste pode ser executado em forma de tira, placa ou chapa, respectivamente, pode ser aduzido ao processamento adicional. A camada de núcleo apresenta uma microestrutura principalmente martensítica e/ou bainística. A martensita, martensita revenida e/ou bainita (menos preferida) está presente com pelo menos 70 % de área, em particular, pelo menos 80 % de área, preferivelmente pelo menos 85 % de
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6/34 área, mais preferivelmente pelo menos 90 % de área, de modo particularmente preferido, pelo menos 95 % de área. Devido ao processo, nem sempre é possível evitar com segurança a formação de componentes estruturais menos desejados ferrita, austenita residual, perlita ou cementita. Em uma forma de realização alternativa da camada de núcleo, também podem ser ajustados de forma consciente até 30 % de área de fases mais dúcteis, tais como austenita residual ou ferrita, para aumentar a ductilidade. Para ajustar a perda de dureza associada de modo mais baixo possível, a proporção dessas fases é ajustada preferivelmente para o máximo de 20 % de área, de modo particularmente preferido, para o máximo de 10 % de área. Uma ductilidade aumentada é particularmente vantajosa, quando um componente a partir do aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, experimenta também uma carga de desgaste por impacto ou quando um componente a partir do aço de segurança de acordo com a invenção, deve ser exposto também contra jateamentos. Em uma outra forma de realização alternativa, é possível ajustar na estrutura uma pequena proporção de no máximo 10 % de área, de modo particularmente preferido, no máximo 5 % de área, de cementita e/ou perlita. A alta dureza dessas fases pode ser usada, por exemplo, no aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, para que, em um desgaste abrasivo, sobressaiam partículas duras na superfície, depois de o material circundante ser removido através do desgaste. Essas partículas salientes reduzem, então, a área de contato eficaz entre o aço resistente ao desgaste e o material abrasivo e retardam, assim, o decurso do desgaste. [0012] De acordo com a invenção, a camada de núcleo
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7/34 consiste, além de Fe e de impurezas inevitáveis condicionadas pela produção, em % em peso, em C: 0,1 a 0,6 opcionalmente N: 0, 003 a 0,01 %, opcionalmente Si: 0,05 a 1,5 %, Mn: 0,1 a 2,5 %, opcionalmente Al: 0,01 a 2,0 %, opcionalmente Cr: 0,05 a 1,5 %, opcionalmente B: 0, 0001 a 0,01 %, opcionalmente um ou mais do grupo Nb, Ti, V e W: na soma de 0,005 a 0,2 %, opcionalmente Mo: 0,1 a 1,0 %, opcionalmente Cu: de 0,05 a 0,5 %, opcionalmente P: de 0, 005 a 0,15 %, S: até 0,03 %, opcionalmente Ca: 0,0015 a 0,015 %, opcionalmente Ni: de 0,1 a 5,0 %, Sn: até 0,05 %, As: até 0,02 %, Co: até 0,02 %, O: até 0,005 %, H: até 0,001 %, sendo que os elementos de liga indicados como sendo opcionais N, Si, Al, Cr, B, Ti, Nb, V, W, Mo, Cu, P, Ca, Ni, também podem estar alternativamente presentes como impureza em teores mais baixos.
[0013] C é um elemento de liga que aumenta a estabilidade e contribui com crescente teor para o aumento da dureza, em que esse está presente ou diluído na austenita como átomo intersticial e durante o resfriamento
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8/34 contribui para a formação de martensita mais dura ou forma carbeto com Fe, Cr, Ti, Nb, V ou W que, por um lado, podem ser mais duros do que a matriz circundante ou podem distorcer a mesma de tal modo, que a dureza da matriz aumenta. C, por conseguinte, está presente com teores de pelo menos 0,1 % em peso, em particular, de pelo menos 0,15 % em peso, preferivelmente de pelo menos 0,2 % em peso, para obter ou ajustar a dureza desejada. Com uma maior dureza, a fragilidade também aumenta, de modo que o teor está limitado a no máximo de 0,6 % em peso, em particular, no máximo 0,55 % em peso, preferivelmente no máximo 0,5 % em peso, mais preferivelmente, no máximo 0,45 % em peso, de modo particularmente preferido, no máximo de 0,4 % em peso, para não influenciar as propriedades do material, em particular, a ductilidade negativamente e assegurar uma soldabilidade satisfatória.
[0014] N como elemento de liga, pode ser opcionalmente usado com um teor mínimo de 0, 003 % em peso, com efeito similar, tal como C, pois sua capacidade para formar nitreto tem efeito positivo sobre a estabilidade. Na presença de Al, formam-se nitretos de alumínio, que melhoram a formação do germe e impedem o crescimento do grão. Além disso, o nitrogênio aumenta a dureza da martensita formada no endurecimento. O teor de nitrogênio para a análise da fusão é limitado a < 0,01 % em peso. Prefere-se um teor máximo de 0, 008 % em peso, de modo particularmente preferido, de 0,006 % em peso, para evitar a formação indesejada de nitreto de titânio grosso, que teria um efeito negativo sobre a tenacidade. Além disso, ao usar o elemento de liga opcional boro esse é ligado pelo
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9/34 nitrogênio, caso o teor de alumínio ou titânio não seja suficientemente alto.
[0015] Si é um elemento de liga, que contribui para o endurecimento do cristal misto e, dependendo do teor, tem efeito positivo em um aumento da dureza, de modo que opcionalmente está presente um teor de pelo menos 0,05 % em peso. Com teores mais baixos, uma eficácia de Si não é claramente detectável, o Si tem efeito também, mas não negativo, sobre as propriedades do aço. Caso seja acrescentado muito silício ao aço, esse terá uma influência negativa sobre a soldabilidade, o poder de deformação e as propriedades de tenacidade. Por conseguinte, o elemento de liga é limitado a um máximo de 1,5 % em peso, em particular, a um máximo de 0,9 % em peso, para assegurar uma laminabilidade suficiente e, além disso, é limitado preferivelmente a um máximo de 0,5 % em peso, para evitar com segurança a formação de crosta de óxido de ferro vermelha, gue em proporções muito grandes pode reduzir a aderência no compósito na camada limite entre a camada de núcleo e a camada de cobertura. Além disso, o Si pode ser utilizado para a desoxidação do aço, caso o uso de Al, por exemplo, deve ser evitado, para evitar uma ligação indesejada, por exemplo, de N.
[0016] Mn é um elemento de liga, que contribui para a temperabilidade e é usado, em particular, para ligar S a MnS, de modo que esteja presente um teor de pelo menos 0,1 % em peso, em particular, de pelo menos 0,3 % em peso. 0 manganês diminui a velocidade crítica de resfriamento, com o que a temperabilidade aumenta. 0 elemento de liga está em um máximo de 2,5 % em peso, em particular, um máximo de 1,9
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10/34 % em peso, para assegurar uma soldabilidade suficiente e um bom comportamento de conformação. Além disso, o Mn atua aumentando muito e, por conseguinte, está preferivelmente limitado a um máximo de 1,5 % em peso.
[0017] Al contribui, em particular, para a desoxidação, razão pela qual opcionalmente é ajustado um teor de pelo menos 0,01 % em peso, em particular, pelo menos 0,015 % em peso. 0 elemento de liga está limitado a um máximo de 2,0 % em peso, em particular, a um máximo de 1,0 % em peso para garantir a melhor capacidade de fundição possível, preferivelmente a um máximo de 0,5 % em peso, de modo particularmente preferido, a um máximo de 0,1 % em peso, para reduzir e/ou evitar essencialmente eliminações indesejáveis no material, em particular, em forma de inclusões oxídicas não metálicas, que podem influenciar negativamente as propriedades do material. Por exemplo, o teor é ajustado entre 0,02 e 0,06 % em peso. O Al também pode ser ajustado para ligar o nitrogênio presente no aço, de modo que o boro opcionalmente adicionado pode desenvolver seu efeito de aumento de estabilidade. Em uma forma de realização alternativa, o alumínio pode ser adicionado especificamente acima de 1,0 % em peso a 2,0 % em peso, para compensar pelo menos parcialmente, através da redução de densidade, o aumento de peso da camada de cobertura a ser adicionalmente aplicada.
[0018] Cr como elemento de liga opcional, dependendo do teor, também pode contribuir para ajustar a estabilidade, em particular, de modo positivo para a temperabilidade, com um teor, em particular, de pelo menos 0,05 % em peso. Além disso, o Cr por si só ou em combinação com outros
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11/34 elementos, ode ser usado como formador de carbeto. Devido ao efeito positivo sobre a tenacidade do material, a proporção de Cr pode ser preferivelmente ajustada para pelo menos 0,1 % em peso, de modo particularmente preferido, para pelo menos 0,2 % em peso. O elemento de liga, por motivos econômicos, está limitado até um máximo de 1,5 % em peso, em particular, até um máximo de 1,2 % em peso, preferivelmente até um máximo de 1,0 % em peso, para assegurar uma soldabilidade suficiente.
[0019] B como elemento de liga opcional, em forma de átomo, pode retardar a transformação da estrutura para ferrita/bainita e melhorar a temperabilidade e estabilidade, em particular, quando N é ligado através de fortes formadores de nitreto, tais como Al ou Nb e pode estar presente com um teor, em particular, de pelo menos 0, 0001 % em peso. O elemento de liga está limitado aum máximo de 0,01 % em peso, em particular, a um máximode
0,005 % em peso, visto que teores mais altos podem agirde forma desvantajosa sobre as propriedades do material, em particular, com base na ductilidade de limites do grão e teriam como consequência uma redução da dureza e/ou estabilidade.
[0020] Ti, Nb, V e/ou W como elementos de liga opcionais, podem ser adicionados individualmente ou em combinação para a finura do grão, além disso, o Ti pode ser utilizado para a ligação de N. Mas principalmente, esses elementos podem ser usados como elementos de microliga, para formar carbetos, nitretos e/ou carbonitretos que aumentam a estabilidade. Para garantir sua eficácia, o Ti, Nb, V e/ou W podem ser usados com teores de pelo menos
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0,005 % em peso. Para a completa ligação de N, poderia ser previsto o teor de Ti com pelo menos 3,42*N. Os elementos de liga são limitados em combinação a um máximo de 0,2 % em peso, em particular, a um máximo de 0,15 % em peso, preferivelmente a um máximo de 0,1 % em peso, visto que teores mais altos têm um efeito desvantajoso sobre as propriedades do material, em particular, têm efeito negativo sobre a tenacidade do material.
[0021] Mo pode ser opcionalmente adicionado para aumentar a estabilidade e melhora da capacidade de dureza. Além disso, o Mo tem efeito positivo sobre as propriedades de tenacidade. O Mo pode ser usado como formador de carbeto para aumentar o limite de elasticidade aparente e melhorar a tenacidade. Para garantir a eficácia desses efeitos, é necessário um teor de pelo menos 0,1 % em peso, preferivelmente de pelo menos 0,2 % em peso. Por motivos de custos, o teor máximo é limitado a 1 % em peso, preferivelmente 0,7 % em peso.
[0022] Cu como elemento de liga opcional, pode contribuir para um aumento de dureza com um teor de 0,05 % em peso a 0,5 % em peso, através de dureza de eliminação.
[0023] P é um acompanhante de ferro, que tem um forte efeito de redução da tenacidade e em aços resistentes ao desgaste ou segurança, é incluído nos elementos de acompanhamento indesejáveis. Para utilizar seu efeito de aumento da estabilidade, esse pode ser opcionalmente adicionado com teores de pelo menos 0,005 % em peso. Devido à sua baixa velocidade de difusão na solidificação da massa fundida, o P pode levar a fortes aumentos. Por esses motivos mencionados, o elemento é limitado a um máximo de
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0,15 % em peso, em particular, a um máximo de 0,06 % em peso, preferivelmente a um máximo de 0,03 % em peso.
[0024] S apresenta, no aço, uma forte tendência ao aumento e forma FeS indesejável, razão pela qual esse deve ser ligado por Mn. 0 teor de S, por conseguinte, está limitado a um máximo de 0,03 % em peso, em particular, 0,02 % em peso, preferivelmente 0,01 % em peso, de modo particularmente preferido, 0,005 % em peso.
[0025] Ca pode ser opcionalmente acrescentado à massa fundida como agente de dessulfuração e para a influência especifica do sulfeto em teores de até 0,015 % em peso, preferivelmente de até 0, 005 % em peso, o que leva a uma plasticidade alterada dos sulfetos na laminação a quente. Além disso, através da adição de cálcio, preferivelmente o comportamento de conformação a frio também melhora. Os efeitos descritos são eficazes a partir de teores de 0,0015 % em peso, razão pela qual esse limite é selecionado ao usar o Ca como mínimo.
[0026] Ni, que pode ser adicionado até o máximo de 5,0 % em peso, influencia positivamente a deformabilidade do material. Através de uma redução da velocidade crítica de resfriamento, o níquel aumenta, além disso, a dureza e revenimento. Por motivos de custos, ajustam-se preferivelmente teores de no máximo 1,5 % em peso, de modo particularmente preferido, de no máximo 1,0 % em peso. Os efeitos descritos ocorrem a partir de teores de 0,1 % em peso. Preferivelmente, é adicionado um teor de pelo menos 0,2 % em peso.
[0027] Sn, As e/ou Co são elementos de liga, que são incluídos individualmente ou em combinação, quando não são
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14/34 adicionados para ajustar propriedades especiais, às impurezas. Os teores são limitados para um máximo de 0,05 % em peso, de Sn, para um máximo de 0,02 % em peso, de Co, para um máximo de 0,02 % em peso, de As.
[0028] 0, de maneira usual, é indesejável, contudo, em teores mínimos também pode ser benéfico na presente invenção, visto que revestimentos de óxido, em particular, na camada de separação entre a camada de núcleo e a de cobertura, impedem a difusão entre os aços diferentemente ligados de forma consciente, tal como descrito, por exemplo, no documento DE 10 2016 204 567.9. O teor máximo para oxigênio é indicado com 0,005 % em peso, preferivelmente 0,002 % em peso.
[0029] H como o menor átomo, é muito móvel em locais intersticiais no aço e pode levar, em particular, em aços altamente sólidos durante o resfriamento da laminação a quente, a rupturas no núcleo. O elemento hidrogênio, por conseguinte, é reduzido a um teor de no máximo 0,001 % em peso, em particular, no máximo 0, 0006 % em peso, preferivelmente no máximo 0,0004 % em peso, mais preferivelmente, no máximo 0,0002 % em peso.
[0030] Como representante exemplar para a camada de núcleo do aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, podem ser utilizados aços comercialmente disponíveis, que são vendidos, por exemplo, pela requerente pelo nome comercial XAR®, em particular, XAR® 400, 450, 500, 600 e 650. Como representante exemplar para a camada de núcleo do aço de segurança de acordo com a invenção, podem ser utilizados aços comercialmente disponíveis, que são vendidos, por exemplo, pela requerente pelo nome
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15/34 comercial SECURE, em particular, SECURE 400, 450, 500,
600 e 650.
[0031] As camadas de cobertura para fornecer o auxilio à flexão/conformação consistem em um aço macio, dúctil, que pode ser facilmente conformado e apresenta, em particular, um alto alongamento de ruptura. Além disso, o aço para as camadas de cobertura é selecionado de tal modo, que essas apresentam a menor temperabilidade possível. Como aço adequado para os aços resistentes ao desgaste e segurança de acordo com a invenção, foram provados, em particular, aços microligados, assim como preferivelmente aços macios com baixo teor de carbono (ULC = aços ultra-low-carbon) e de modo particularmente preferido, os aços IF. IF (interstitial free) são ligados de tal modo que, em particular, o nitrogênio e o carbono são completamente ligados por elementos, tais como Ti, Nb, V, W e/ou Cr.
[0032] De acordo com a invenção, as camadas de cobertura, além de Fe impurezas inevitáveis condicionadas pela produção, consistem em % em peso, em
C: 0,001 a 0,15 %, opcionalmente N: 0,001 a 0,01 %, opcionalmente Si: 0,03 a 0,7 %, opcionalmente Mn: 0,05 a 2,5 %, opcionalmente P: 0, 005 a 0,1 %, opcionalmente Mo: 0,05 a 0,45 %, opcionalmente Cr: 0,1 a 0,75 %, opcionalmente Cu: 0,05 a 0,75 %, opcionalmente Ni: 0,05 a 0,5 %, opcionalmente Al: 0, 005 a 0,5 %, opcionalmente B: 0, 0001 a 0,01 %,
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16/34 opcionalmente um ou mais do grupo Nb, Ti, V e W: 0,001 a 0,3 %,
S: até 0,03 %, opcionalmente Ca: 0,0015 a 0,015 %, Sn: até 0,05 %, As: até 0,02 %, Co: até 0,02 %, H: até 0,001 %, O: até 0,005 %, sendo que os elementos de liga opcionalmente indicados N, Si, Mn, Al, Cr, B, Ti, Nb, V, W, Mo, Cu, P, Ca, Ni também podem estar alternativamente presentes como impureza em teores mais baixos.
[0033] Para aumentar a ductilidade e reduzir a temperabilidade da camada de cobertura, o C como elemento de liga, está limitado a um máximo de 0,15 % em peso, em particular, a um máximo de 0,10 % em peso, preferivelmente um máximo de 0,06 % em peso. Em uma forma de realização preferida, no caso da camada de cobertura trata-se de aços ULC, nos quais o teor máximo de carbono é limitado a 0,03 % em peso. Em uma forma de realização particularmente preferida, os aços IF são usados como camada de cobertura, para os quais é predeterminado um teor de C de no máximo 0,01 % em peso. Para garantir a completa ligação de C necessária em aços IF através de Ti, Nb, V, W, Cr e/ou Mo, sem ter que ajustar teores muito altos de Ti, Nb, V, W, Cr e/ou Mo, ajusta-se preferivelmente um teor máximo de 0,005 % em peso, de modo particularmente preferido, de 0,003 % em peso. Devido ao processo, um teor mínimo de C não pode ser economicamente evitado. Por conseguinte, o limite inferior
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17/34 para o teor de C é indicado com 0,001 % em peso.
[0034] N aumenta, como elemento de liga opcional, em forma dissolvida, do mesmo modo a temperabilidade do aço, mas opcionalmente também pode ser utilizado especificamente para a formação de nitreto ou carbonitreto como Al, B, Ti, Nb, V, W, Cr e/ou Mo. Para evitar um aumento muito forte do endurecimento da camada de cobertura no processo de fabricação, assim como a fragilização da camada de cobertura, o teor de nitrogênio é limitado para o máximo de 0,01 % em peso, preferivelmente 0,005 % em peso. Devido ao processo, economicamente não pode ser evitado um teor mínimo de N. Por conseguinte, o limite inferior opcional para o teor de N é indicado com 0,001 % em peso.
[0035] Si, Μη, P, Mo, Cr, Cu e Ni são elementos de liga opcionais, que em uma forma de realização alternativa do conceito de acordo com a invenção, podem ser usados para aumentar a estabilidade da camada de cobertura, para reduzir a diferença de dureza entre a camada de núcleo e a camada de cobertura e para aumentar a resistência da camada de cobertura, por exemplo, contra o desgaste abrasivo. Para garantir a respectiva eficácia dos elementos de liga opcionais mencionados, determina-se para seu uso na camada de cobertura um teor mínimo de • 0,03, preferivelmente 0,1, de modo particularmente preferido, 0,3 % em peso, de Si • 0,05, preferivelmente 0,2 % em peso, de Mn • 0,005 % em peso, de P • 0,05% em peso, de Mo • 0,1% em peso, de Cr • 0,05 % em peso, preferivelmente 0,2 % em peso, de
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Cu • Ο, 05 % em peso, preferivelmente 0,10 % em peso, de Ni .
Os respectivos teores máximos são determinados tal como segue:
• 0,7 % em peso, preferivelmente 0,5 % em peso, para evitar influências negativas sobre a superfície.
• 2,5 % em peso, preferivelmente 1,5 % em peso, de
Mn, para não aumentar muito a estabilidade e para evitar efeitos indesejáveis através de separações por Mn.
• 0,1 % em peso, preferivelmente 0,05 % em peso, de
P, para não diminuir muito a ductilidade da camada de cobertura.
• 0,45 % em peso, preferivelmente 0,15 % em peso, de Mo; 0,75 % em peso, preferivelmente 0,40 % em peso, de Cu; 0,75 % em peso, preferivelmente 0,25 % em peso, de modo particularmente preferido, 0,15 % em peso, de Cr; 0,5 % em peso, preferivelmente 0,3 % em peso, de Ni, respectivamente dos pontos de vista econômicos, assim como para não influenciar de forma muito negativa a soldabilidade da camada de cobertura.
[0036] Mn serve, além disso, para ligar S ao MnS.
[0037] 0 Al pode ser opcionalmente usado para a desoxidação, sendo que pode estar presente um teor de pelo menos 0,005 % em peso, em particular, com 0,01 % em peso. O teor está limitado a um máximo de 0,5 % em peso, em particular, a um máximo de 0,1 % em peso, preferivelmente a
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19/34 um máximo de 0,05 % em peso, para não influenciar negativamente as propriedades do material.
[0038] B pode contribuir opcionalmente em uma forma de realização menos preferida da presente invenção, como elemento de liga para a temperabilidade, em particular, quando N está ligado e pode estar presente com um teor, em particular, de pelo menos 0,0001 % em peso, preferivelmente 0,0005 % em peso, de modo particularmente preferido, 0,0010 % em peso. O elemento de liga está em no máximo 0,01 % em peso, em particular, em no máximo de 0,005 % em peso, visto que teores mais altos têm efeito desvantajoso sobre as propriedades do material e levam a uma forte dureza indesejável da camada de cobertura.
[0039] Ti, Nb, V, W, Cr e Mo, como elementos de liga, podem ser adicionados individualmente ou em combinação à finura do grão e/ou à ligação de C e N, sendo que o uso de Ti, Nb e V, por motivos de custos, é preferido para as finalidades mencionadas. Ti, Nb e/ou V podem ser usados com teores de pelo menos 0,001 % em peso preferivelmente 0,005 % em peso, de modo particularmente preferido, 0,01 % em peso. Para a completa ligação de C e N na forma de realização preferida, devido à estequiometria, os teores de Ti, Nb, V, W, Cr e Mo são ajustados de tal modo, que se aplica:
(Ti / 47,9 + Nb / 92,9 + V / 50,9 + W / 183,8 + Cr / (52 * 1,5) + Mo / (95, 95 *2) / (C / 12 + N/14) > 1,0. Os elementos de liga Ti, Nb, V e W estão limitados, por motivos econômicos, em combinação, para o máximo de 0,3 % em peso, em particular, máximo de 0,2 % em peso. Preferivelmente, o teor de Ti + Nb + V + W estão limitados
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20/34 para um máximo de 0,15 % em peso, de modo particularmente preferido, 0,1 % em peso, visto que teores mais altos têm efeito desvantajoso sobre as propriedades do material, em particular, têm efeito negativo sobre a tenacidade do material. Os teores máximos de acordo com a invenção dos elementos de liga opcionais Cr e Mo já foram indicados acima.
[0040] S apresenta no aço uma forte tendência para separação e forma FeS indesejável, razão pela qual esse deve ser ligado através de Μη. O teor de S, por conseguinte, está limitado a um máximo de 0,03 % em peso, em particular, 0,02 % em peso, preferivelmente 0,01 % em peso, de modo particularmente preferido, 0,005 % em peso.
[0041] Ca pode ser acrescentado à massa fundida opcionalmente como agente de dessulfuração e para influenciar especificamente o sulfeto com teores de até 0,015 % em peso, em particular, até 0,005 % em peso, o que leva a uma plastificidade modificada dos sulfetos na laminação a quente. Além disso, através da adição de cálcio, preferivelmente o comportamento de conformação do cálcio também melhora. Os efeitos descritos são eficazes a partir de teores de 0,0015 % em peso, razão pela qual esse limite é selecionado como mínimo no uso opcional de Ca.
[0042] Sn, As e/ou Co são elementos de liga, que podem ser incluídos nas impurezas individualmente ou em combinação, quando esses não são ligados especificamente para ajustar propriedades especiais. Os teores estão limitados para o máximo de 0,05 % em peso, de Sn, para o máximo de 0,02 % em peso, de As, para o máximo de 0,02 % em peso, de Co.
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[0043] O é indesejável de maneira usual, contudo em teores mínimos também pode ser benéfico na presente invenção, visto que os revestimentos de óxido, em particular, na camada de separação entre a camada de núcleo e de cobertura, evitam a difusão entre os aços ligados diferentemente de forma consciente, tal como descrito, por exemplo, no documento DE 10 2016 204 567.9. O teor máximo para oxigênio é indicado com 0,005 % em peso, preferivelmente 0,002 % em peso.
[0044] H como menor átomo, é muito móvel em locais intersticiais no aço e, em particular, em aços de maior resistência, pode levar ao rompimento no núcleo durante o resfriamento por laminação a quente. O elemento hidrogênio, por conseguinte, é reduzido para um teor de no máximo 0,001 % em peso, em particular, no máximo 0, 0006 % em peso, preferivelmente no máximo 0,0004 % em peso, mais preferivelmente no máximo 0,0002 % em peso.
[0045] Todos os elementos de liga opcionais mencionados podem estar presentes abaixo do valor mínimo indicado como impurezas sem efeito perturbador na camada de cobertura dos aços de desgaste ou segurança de acordo com a invenção.
[0046] Como representantes exemplares para as camadas de cobertura tanto do aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, quanto também do aço de segurança de acordo com a invenção, podem ser usados aços não ligados comercialmente disponíveis, aços de baixa liga, aços de microliga ou aços IF.
[0047] De acordo com uma forma de realização do aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, as camadas de cobertura do aço macio, dúctil, apresentam respectivamente
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22/34 uma espessura do material entre 1 % e 12 %, em particular, entre 2 % e 10 %, preferivelmente entre 3 % e 8 %, de modo particularmente preferido, 3 % e 6 % por lado, com base na espessura total do material do aço resistente ao desgaste ou aço de segurança. A espessura total do material é entre 2,0 e 40,0 mm, em particular, entre 3,0 e 30,0 mm e preferivelmente entre 6,0 e 20,0 mm. Dependendo da aplicação, o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança em relação às proporções da camada de cobertura indicadas, pode apresentar uma constituição simétrica ou assimétrica. [0048] De acordo com uma forma de realização, o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança apresenta em um ou nos dois lados um revestimento anticorrosivo metálico, em particular, à base de zinco. De modo particularmente preferido, o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, dependendo da execução, é provido em um ou nos dois lados com um revestimento de zinco eletrolítico. A realização de um revestimento eletrolítico tem a vantagem, de que as propriedades, em particular, da camada de núcleo, não são modificadas de forma negativa, em particular, através de influências térmicas, tais como ocorrem, por exemplo, na realização de um revestimento de imersão por fusão. De forma alternativa ou adicional, o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança pode ser provido de um ou dos dois lados com um revestimento orgânico, preferivelmente com um verniz. Assim, os aços resistentes ao desgaste ou aços de segurança podem ser produzidos com melhor aparência do verniz.
[0049] De acordo com outra forma de realização do aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, o aço
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23/34 resistente ao desgaste ou aço de segurança é produzido por meio de chapeamento, em particular, chapeamento por laminação ou por meio de fundição. Preferivelmente, o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de acordo com a invenção é produzido por meio de chapeamento por laminação a quente, tal como descrito, por exemplo, na publicação de patente alemã DE 10 2005 006 606 B3. É feita referência a essa publicação de patente, cujo conteúdo é aqui incorporado nesse pedido de patente, sendo que a etapa de fabricação do sarilho para formar uma bobina deve ser vista como etapa opcional do processo. Em uma forma de realização alternativa do processo para a produção do material compósito de acordo com a invenção, em particular, para espessuras a partir de cerca de 10 mm, esse ocorre por completo em forma de placa ou chapa. Os processos de difusão entre a camada de núcleo e as camadas de cobertura que decorrem preferivelmente no chapeamento por laminação a quente realizado, podem fornecer uma contribuição adicional para o atraso do início do fendimento, visto que na área da camada limite a camada de núcleo, através da migração do carbono da camada de núcleo para as camadas de cobertura, se realiza um tipo de descarbonização de bordas na camada de núcleo, com o que resulta localmente uma área mais dúctil em comparação com a área residual da camada de núcleo. Através dos processos de difusão também se ajusta uma passagem essencialmente contínua e não brusca das propriedades do material (dureza/estabilidade) entre a camada de núcleo e as camadas de cobertura. As camadas de cobertura no estado morno apresentam vantajosamente uma resistência reduzida à mudança de forma em comparação com a
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24/34 camada de núcleo, em consequência da maior ductilidade, de modo que no chapeamento por laminação a quente, os respectivos laminadores quentes deformam na direção da camada de núcleo e, com isso, em particular, as falhas condicionadas pela produção, por exemplo, entradas de ar entre as camadas podem ser fechadas pelo laminador composite. Isso é principalmente vantajoso no posterior uso ou aplicação, de modo que no caso de uma carga de desgaste não possam ocorrer rompimentos ou no caso de uma carga de impacto, a quebras de onda de choque indesejáveis devido às falhas. De forma alternativa, o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de acordo com a invenção pode ser produzido por meio de fundição, sendo que uma possibilidade para sua produção é publicada no pedido japonês de patente aberto à inspeção pública JP-A 03 133 630. A produção do composite metálico é estado da técnica geral.
[0050] Para ajustar as propriedades do material da camada de núcleo necessárias para o uso como aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, o material composite de acordo com a invenção é endurecido através de resfriamento acelerado. O resfriamento acelerado realiza-se, neste caso, em uma forma de realização preferida diretamente depois do chapeamento por laminação a quente ou laminação a quente sem prévio resfriamento do calor de laminação. O resfriamento, neste caso, termina a uma temperatura abaixo da temperatura inicial da martensita Ms da camada de núcleo, preferivelmente abaixo da temperatura de conclusão da martensita de Mf da camada de núcleo, de modo particularmente preferido, no máximo 100 °C acima da temperatura ambiente.
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[0051] Em uma forma de realização alternativa, do mesmo modo preferida, a dureza também pode realizar-se tal como segue: depois da laminação a quente, o material resfria inicialmente a temperaturas inferiores a 500 °C, para evitar efeitos indesejáveis, tais como o crescimento de grão ou engrossamentos de eliminações. O resfriamento, neste caso, pode realizar-se tanto na bobina ou como placa ao ar livre, quanto também através de aplicação com um meio de refrigeração, tal como água ou óleo. Por motivos logísticos, prefere-se um resfriamento inferior a 100 °C, de modo particularmente preferido, a uma temperatura próxima da temperatura ambiente. Em seguida, o material compósito é pelo menos parcialmente austenitizado e, para esse fim, é aquecido a uma temperatura pelo menos acima de Ad da camada de núcleo. Preferivelmente, são realizados uma austenitização completa e um correspondente aquecimento para pelo menos AC3 da camada de núcleo. Por motivos energéticos, a temperatura de austenitização é limitada a um máximo de 1100 °C, para evitar o crescimento indesejável de grãos de austenita, preferivelmente a um máximo (Ac3 + 200 °C) , de modo particularmente preferido, a um máximo (Ac3 + 100 °C), sendo que o AC3 se refere respectivamente à camada de núcleo.
[0052] Em seguida ao aquecimento, o material compósito é acelerado para endurecer a uma temperatura inferior a 500 °C, preferivelmente inferior a 300 °C, de modo particularmente preferido, inferior a 100 °C. Para aumentar a ductilidade, o material compósito pode ser revenido, em seguida, sendo que a temperatura e duração do tratamento de revenimento são selecionadas de acordo com a liga da camada
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26/34 de núcleo e efeito de revenimento desejado. Os processos para o tratamento de revenimento correspondem, neste caso, aos procedimentos usuais, publicados no estado da técnica para materiais de uma camada para um conceito de liga, que corresponde à respectiva camada de núcleo do material compósito de acordo com a invenção.
[0053] Entre as etapas de produção chapeamento por laminação a quente, laminação a quente, dureza e revenimento, o material compósito, por motivos logísticos, pode ser opcionalmente enrolado para formar uma bobina e na preparação da etapa de produção seguinte, ser novamente desenrolado.
[0054] De acordo com um segundo aspecto, a invenção se refere a um processo para a produção de um componente com efeito de proteção balística, em que um aço de segurança de acordo com a invenção é moldado a frio. Visto que as camadas de cobertura do aço de segurança de acordo com a invenção são moldáveis de forma particularmente boa, há propriedades de flexão ideais, em particular, na fibra da borda e o aço de segurança de acordo com a invenção pode ser moldado com um raio de flexão menor em comparação com um aço de segurança monolítico com a mesma composição. 0 componente produzido é usado para proteger indivíduos em veículos ou edifícios.
[0055] De acordo com um terceiro aspecto, a invenção se refere a um processo para a produção de um componente, que deve ser exposto a um alto desgaste abrasivo, em que um aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção é moldado a frio. Visto que as camadas de cobertura do aço de segurança de acordo com a invenção são moldáveis de forma
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27/34 particularmente boa, há propriedades de flexão ideais e o aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção pode ser moldado com um raio de flexão menor em comparação com um aço resistente ao desgaste monolítico com a mesma composição. 0 componente produzido é usado em máquinas de construção, agrárias, de mineração ou transporte, em particular, em caminhões basculantes.
Breve descrição do desenho
[0056] A seguir, a invenção é esclarecida em detalhes com base em um desenho que representa um exemplo de execução. Esse mostra:
Figura 1) um corte esquemático através de um aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, respectivamente, aço de segurança.
Descrição das formas de realização preferidas
[0057] Na única figura, é mostrada uma representação em corte esquemático através de um aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, respectivamente, aço de segurança (1). 0 aço resistente ao desgaste de três camadas de acordo com a invenção, respectivamente, aço de segurança (1), compreende uma camada de núcleo (1.1) de um aço, que no estado endurecido ou revenido apresenta uma dureza > 350 HBW, em particular, > 400 HBW, preferivelmente > 500 HBW, mais preferivelmente > 550 HBW, de modo particularmente preferido, > 600 HBW e duas camadas de cobertura (1.2) ligadas de forma coesa com a camada de núcleo (1.1) a partir de um aço mais macio, sendo que as camadas de cobertura (1.2) apresentam uma dureza em torno de pelo menos 2 0 % menor do que a camada de núcleo (1.1) no estado endurecido ou revenido, com uma dureza < 400 HBW, em
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28/34 particular, < 350 HBW, preferivelmente < 300 HBW, de mode particularmente preferido, < 250 HBW, mais preferivelmente < 200 HBW. O aço resistente ao desgaste, respectivamente, aço de segurança (1) pode apresentar nos dois lados um revestimento anticorrosivo metálico (1.3).
[0058] A camada de núcleo (1.1) consiste, além de Fe e impurezas inevitáveis condicionadas pela produção, em % em peso, em C: 0,1 a 0,6 %, opcionalmente N: 0, 003 a 0,01 %, opcionalmente Si: 0,05 a 1,5 %, Mn: 0,1 a 2,5 %, opcionalmente Al: 0,01 a 2,0 %, opcionalmente Cr: 0,05 a 1,5 %, opcionalmente B: 0,0001 a 0,01 %, opcionalmente um ou mais do grupo Nb, Ti, V e W: na soma de 0,005 a 0,2 %, opcionalmente Mo: 0,1 a 1,0 %, opcionalmente Cu: de 0,05 a 0,5 %, opcionalmente P: de 0, 005 a 0,15 %, S: até 0,03 %, opcionalmente Ca: 0,0015 a 0,015 %, opcionalmente Ni: de 0,1 a 5,0 %, Sn: até 0,05 %, As: até 0,02 %, Co: até 0,02 %, O: até 0,005 %, H: até 0,001 %.
As camadas de cobertura (1.2) consistem, além de Fe e impurezas inevitáveis condicionadas pela produção, em % em
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29/34 peso, em
C: 0,001 a 0,15 %, opcionalmente N: 0,001 a 0,01 %, opcionalmente Si: 0,03 a 0,7 %, opcionalmente Mn: 0,05 a 2,5 %, opcionalmente P: 0, 005 a 0,1 %, opcionalmente Mo: 0,05 a 0,45 %, opcionalmente Cr: 0,1 a 0,75 %, opcionalmente Cu: 0,05 a 0,75 %, opcionalmente Ni: 0,05 a 0,5 %, opcionalmente Al: 0, 005 a 0,5 %, opcionalmente B: 0, 0001 a 0,01 %, opcionalmente um ou mais do grupo Nb, Ti, V e W: 0,001 a 0,3 %,
S: até 0,03 %, opcionalmente Ca: 0,0015 a 0,015 %, Sn: até 0,05 %, As: até 0,02 %, Co: até 0,02 %, H: até 0,001 %, O: até 0, 005 %.
[0059] A espessura do material das camadas de cobertura (1.2) pode ser entre 1 % e 12 %, em particular, entre 2 % e 10 %, preferivelmente entre 3 % e 8 % por lado, com base na espessura total do material do aço resistente ao desgaste ou aço de segurança (1).
[0060] Como produtos de aço plano comercialmente usuais, é produzido um aço de segurança de acordo com a invenção e um aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção por meio de chapeamento por laminação a quente, que apresentam
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30/34 respectivamente um material compósito de três camadas. Como camadas de cobertura foram usados respectivamente um aço de microliga com a designação S315MC ou um aço IF com a designação DC05 e como camada de núcleo foram usados um aço com a designação XAR®500 ou XAR®600 para a produção do aço resistente ao desgaste e um aço com a designação SECURE500 ou SECURE600 ou SECURE650 para a produção do aço de segurança. As camadas de cobertura tinham respectivamente uma espessura do material de 10 % por lado, com base na espessura total do material do aço resistente ao desgaste, as espessuras do material das camadas de cobertura do aço de segurança, ao contrário, perfizeram respectivamente 5 % por lado, com base na espessura total do material do aço de segurança. Tanto o aço de segurança, quanto também o aço resistente ao desgaste em todas as variantes indicadas da camada de núcleo foi combinado com todas as variantes indicadas da camada de cobertura.
[0061] Recortes de chapa com duas camadas de cobertura e uma camada de núcleo interposta foram respectivamente empilhadas uma sobre a outra, que foram ligadas umas com as outras pelo menos parcialmente ao longo de seus cantos de forma coesa, preferivelmente por meio de solda para formar um pré-compósito. 0 pré-compósito foi levado para uma temperatura > 1100 °C e laminado a quente em várias etapas para um material compósito com uma espessura total do material de 6 mm. Em seguida, o material compósito foi revestido eletroliticamente nos dois lados com um revestimento à base de zinco com respectivamente uma espessura de camada de 20 pm. As espessuras de camadas podem ser entre 5 e 30 pm.
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[0062] A partir dos materiais compósitos produzidos foram divididas platinas. Além dos materiais compósitos, de acordo com a designação indicada, platinas monolíticas também foram produzidas a partir da mesma massa fundida das camadas de núcleo. Aqui as espessuras do material, no caso dos aços de segurança, situavam-se em 5,4 mm, o que correspondeu à espessura da camada de núcleo dos aços de segurança de acordo com a invenção. No caso dos aços resistentes ao desgaste, produziram-se respectivamente placas monolíticas com uma espessura de material de 4,8 mm, que correspondeu à espessura da camada de núcleo dos aços resistentes ao desgaste de acordo com a invenção. As placas monolíticas foram fornecidas respectivamente como referência.
[0063] Todas as platinas, que apresentaram um tamanho de 6000 mm x 1200 mm, foram aquecidas e reaquecidas à temperatura de austenitização em particular, acima de AC3 com base na camada de núcleo, em um forno durante respectivamente cerca de 180 minutos e, em seguida, foram bruscamente resfriadas para ajustar a dureza desejada na camada de núcleo. Antes do resfriamento brusco, as platinas foram fixadas em um agregado de resfriamento, uma chamada prensa de resfriamento brusco, para assegurar um tratamento térmico essencialmente livre de distorção. O resfriamento brusco ocorreu através da aplicação com água. Outros meios líquidos para o resfriamento brusco podem ser usados do mesmo modo. As taxas de resfriamento no núcleo do material compósito foram controladas por termoelementos introduzidos anteriormente e situaram-se em > 20 K/s. Devido ao processo, nas prensas de resfriamento brusco nem sempre é
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32/34 possível atingir uma capacidade de resfriamento homogênea em toda a superfície do material, visto que a água é alimentada a partir de bicos de pulverização, que só podem produzir aproximadamente uma aplicação de água uniforme. Capacidades de resfriamento localmente irregulares, neste caso, podem levar a variações de propriedades indesejáveis, por exemplo, na dureza. Devido ao processo, os decursos de resfriamento não homogêneos podem levar, além disso, na conversão de fases do material, a tensões na superfície dos materiais monolíticos usados até agora que, por um lado, são indesejáveis para o processamento adicional, visto que essas podem levar a uma distorção em um componente a ser produzido durante o processamento adicional e, por outro lado, diferenças estruturais locais em caso extremo podem levar a um dano do material próximo à superfície do material, que no processo de produção podem levar à eliminação ou a um retoque necessário, tal como por exemplo, lixamento de fendas superficiais. De maneira surpreendente, verificou-se que irregularidades, tais como ocorreram de vez em quando nos aços monolíticos usados até agora, não puderam ser determinadas nos aços resistentes ao desgaste e aços de segurança de acordo com a invenção. Um esclarecimento para isso podería ser que as camadas de cobertura macias, condutoras de calor muito boas têm efeito homogeneizador em relação à dissipação de calor, fornecem quase um tipo de tampão de calor ou tampão intermediário, sendo que, contudo, é garantido, que a dissipação de calor é tão alta, que apesar da camada de cobertura, pode se formar uma estrutura dura nas camadas de núcleo. As camadas de cobertura não funcionais em relação à aplicação ou uso,
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33/34 levam, devido à homogeneização da dissipação de calor da camada de núcleo, por conseguinte, também a uma dureza uniforme e associada com isso, a um aumento da segurança do processo.
[0064] As camadas de núcleo do aço de segurança de acordo com a invenção e do aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, apresentaram uma estrutura principalmente de martensita e/ou bainita, em particular, essencialmente de martensita. Nas camadas de cobertura, no caso da camada de cobertura S315MC, foi ajustada uma estrutura mista com proporções de ferrita, bainita e parcialmente martensita. No caso da camada de cobertura DC05, observou-se uma estrutura essencialmente ferrítica com pequenas proporções de bainita e/ou martensita, que é reconduzida à difusão de carbono da camada de núcleo. Os aços de referência monolíticos apresentaram propriedades comparáveis, tais como as camadas de núcleo correspondentes com a mesma composição.
[0065] Em um ensaio de flexão de acordo com a publicação Sicherheitsstãhle SEGURE. Verarbeitungsempfehlungen. da ThyssenKrupp Steel AG, edição de 08/2008, as platinas foram curvadas verticalmente na direção do antigo laminador. O raio de flexão crítico r no aço de segurança monolítico SEGURE 500 com o material de aplicação DC05 foi determinado a cerca de 30 mm. Raios de curvatura mais estreitos levaram a fendas superficiais na superfície na área de curvatura. O raio de flexão r no aço monolítico resistente ao desgaste XAR 500 com o material de aplicação DC05 foi determinado a cerca de 23,5 mm. Raios de curvatura mais estreitos também no aço monolítico resistente ao desgaste levaram a fendas
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34/34 superficiais na superfície na área de curvatura. No aço de segurança de acordo com a invenção, foram possíveis raios de curvatura de até 27 mm sem fendas superficiais visíveis. No aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção, os raios de curvatura puderam ser implementados sem problemas em até cerca de 21 mm. A possibilidade para a implementação de um raio de curvatura menor no aço resistente ao desgaste de acordo com a invenção é maior em comparação com o aço de segurança de acordo com a invenção, o que é devido à circunstância da espessura do material ligeiramente maior das camadas de cobertura. Uma redução do raio de curvatura crítico nos aços resistentes ao desgaste e aços de segurança de acordo com a invenção, ocorre em conexão com um baixo aumento de peso.
[0066] A invenção não está limitada ao exemplo de execução representado no desenho, assim como às execuções no relatório descritivo geral. Pelo contrário, o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança de acordo com a invenção também pode ser formado a partir de um Tailored Product, por exemplo, um Tailored Black e/ou Tailored Rolled Blank.

Claims (8)

1. Aço resistente ao desgaste ou aço de segurança (1), caracterizado pelo fato de que compreende uma camada de núcleo (1.1) a partir de um aço, que no estado endurecido ou revenido apresenta uma dureza > 350 HBW e duas camadas de cobertura (1.2) ligadas de forma coesa com a camada de núcleo (1.1) a partir de um aço mais macio, sendo que as camadas de cobertura (1.2) apresentam uma dureza pelo menos 2 0 % menor do que a camada de núcleo (1.1) no estado endurecido ou revenido, sendo que a camada de núcleo (1.1), além de Fe e impurezas inevitáveis condicionadas pela produção, em % em peso, consiste em
C: 0,1 a 0, 6 %, opcionalmente N: 0, 003 a 0,01 %, opcionalmente Si: 0,05 a 1,5 %, Mn: 0,1 a 2,5 %, opcionalmente Al: 0,01 a 2,0 %, opcionalmente Cr: 0,05 a 1,5 %, opcionalmente B: 0, 0001 a 0,01 %, opcionalmente um ou mais do grupo Nb, Ti, V e W: na soma de 0,005 a 0,2 %, opcionalmente Mo: 0,1 a 1,0 %, opcionalmente Cu: de 0,05 a 0,5 %, opcionalmente P: de 0, 005 a 0,15 %, S: até 0,03 %, opcionalmente Ca: 0,0015 a 0,015 %, opcionalmente Ni: de 0,1 a 5,0 %, Sn: até 0,05 %, As: até 0,02 %,
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Co: até 0,02 %, O: até 0,005 %, Η: até 0,001 %, sendo que as camadas de cobertura (1.2), além de Fe e impurezas inevitáveis condicionadas pela produção, em % em peso, consistem em
C: 0,001 a 0,15 %, opcionalmente N: 0,001 a 0,01 %, opcionalmente Si: 0,03 a 0,7 %, opcionalmente Mn: 0,05 a 2,5 %, opcionalmente P: 0,005 a 0,1 %, opcionalmente Mo: 0,05 a 0,45 %, opcionalmente Cr: 0,1 a 0,75 %, opcionalmente Cu: 0,05 a 0,75 %, opcionalmente Ni: 0,05 a 0,5 %, opcionalmente Al: 0,005 a 0,5 %, opcionalmente B: 0,0001 a 0,01 %, opcionalmente um ou mais do grupo Nb, Ti, V e W: 0,001 a 0,3 %,
S: até 0,03 %, opcionalmente Ca: 0,0015 a 0,015 %, Sn: até 0,05 %, As: até 0,02 %, Co: até 0,02 %, H: até 0,001 %, O: até 0, 005 %.
2. Aço resistente ao desgaste ou aço de segurança (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as camadas de cobertura (1.2) apresentam uma espessura de material entre 1 % e 12 %, em particular, entre 2 % e 10
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3/3 % por lado, com base na espessura total de material do aço resistente ao desgaste ou aço de segurança (1).
3. Aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança (1) apresenta em um ou nos dois lados um revestimento anticorrosivo (1.3) metálico e/ou é provido em um ou nos dois lados com um revestimento orgânico.
4. Aço resistente ao desgaste ou aço de segurança, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aço resistente ao desgaste ou aço de segurança (1) é produzido por meio de chapeamento ou por meio de fundição.
5. Processo para a produção de um componente com efeito de proteção balística, caracterizado pelo fato de que um aço de segurança é moldado a frio, de acordo com uma das reivindicações anteriores.
6. Uso de um componente produzido de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que é para a proteção de indivíduos em veículos ou edifícios.
7. Processo para a produção de um componente, que deve ser exposto a um alto desgaste abrasivo, caracterizado pelo fato de que um aço resistente ao desgaste é moldado a frio, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4.
8. Uso de um componente produzido de acordo com a reivindicação 7, em máquinas de construção, agrárias, de mineração ou transporte.
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