BRPI0615062A2 - liga de aço e ferramentas ou componentes manufaturados a partir da liga de aço - Google Patents
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Abstract
LIGA DE AçO E FERRAMENTAS OU COMPONENTES MANUFATURADOS A PARTIR DA LIGA DE AçO. A presente invenção se refere a uma liga de aço. Em concordância com a presente invenção, a referida liga de aço é de aço de pó metalurgicamente manufaturado com uma composição química contendo, em % em peso: 0,01 - 2 de C; 0,6 - 10 de N; 0,01 - 3,0 de Si; 0,01 - 10,0 de Mn; 16 - 30 de Cr; 0,01 - 5,0 de Ni; 0,01 - 5,0 (Mo + W/2); 0,01 - 9 de Co; no máximo 0,5 de 5 e 0,5 - 14 de (V + Nb/2), onde os conteúdos de N por um lado, e de (V + Nb/2) por outro lado, são balanceados uns em relação aos outros de maneira tal que os conteúdos destes elementos estejam dentro de uma área que é definida pelas coordenadas A , E G, H, A , no sistema de coordenadas na Figura 1, onde as coordenadas de [N, (V + Nb/2)] são: A : [0,6; 0,5], E [1,6; 0,5], G: [9,8; 14,0], H: [2,6; 14,0], e no máximo 7 de (Ti + Zr + AL), o balanço essencialmente somente ferro e impurezas em quantidades normais. O aço é intencionado para ser utilizado na manufaturação de ferramentas para moldagem por injeção, moldagem por compressão e por extrusão de componentes de plásticos, e para ferramentas para trabalho a frio, que estão expostas à corrosão. A presente invenção também se refere a componentes de construção tais como bocais de injeção para motores, partes de desgaste, partes de bomba, componentes de mancal, etc. Ainda um outro campo de aplicações é a utilização da liga de aço para a manufaturação de facas para indústria alimentícia.
Description
" LIGA DE AÇO E FERRAMENTAS OU COMPONENTESMANUFATURADOS A PARTIR DA LIGA DE AÇO "
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção se refere a uma liga de aço de pómetalurgicamente manufaturado intencionada para serutilizada primordialmente para a manufaturação deferramentas para moldagem por injeção, moldagem porcompressão e por extrusão de componentes de plásticos, mastambém para ferramentas expostas à corrosão em trabalhos afrio tais como formação de moldes (de fundição) . Um outrocampo de aplicação é moldagem por injeção ou pó deplástico/metal - MIM - que requer uma baixa fricção e umaboa resistência à corrosão. A presente invenção também serefere a ferramentas manufaturadas da presente liga de aço,particularmente ferramentas para a formação de plásticos, eferramentas para a formação e corte de lâminas (folhas) emaplicações de trabalho a frio, e bem como ferramentas paraa prensagem de pó. Em adição, a presente invenção também serefere a componentes de construção tais como bicos deinjeção para motores, partes de desgaste, partes de bomba,componentes de mancai, etc. Ainda um outro campo deaplicação é a utilização da liga de aço para amanufaturação de facas para indústria alimentícia.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
Em conexão com moldagem por injeção, moldagem porcompressão e por extrusão de componentes de plástico, aferramenta fica exposta para meio corrosivo se originando apartir dos componentes do plástico, mas também a partir dosagentes de liberação e de lubrificação que são aplicadas emcima da superfície de ferramenta de maneira a diminuir africção entre o plástico e a ferramenta de formação. Dutosde refrigeração com água e seus conteúdos normais de íonscloreto são conhecidos por resultar em danos de corrosãonas ferramentas de formação para plástico. Freqüentemente,as ferramentas possuem uma configuração complexa comcavidades. Até mesmo quando uma ferramenta é deixada forade operação, o liquido remanescente nestas cavidades poderesultar em ataques locais de corrosão se o material nãopossui a requisitada (necessária) resistência à corrosão.Escoriação e atritos de desgaste são outros campos deproblemas que resultam em manutenção aumentada e emprodução diminuída.
Escoriação e desgaste adesivo são provocados pormicro—soldagem entre partes de ferramenta quando expostaspara uma alta pressão de contato que conduz para fragmentosde metal ficando presos sobre as partes de ferramenta e,por conseqüência, aumentando a fricção. Eventualmente,cisalhamentos ocorrem entre as partes, o que resulta emcompleta renovação ou substituição destas partes.
Atrito ou corrosão de atrito acontece entre as partesque estão expostas para vibrações ou movimentações cíclicasem conexão com o ciclo de formação. Descoloração das partesde formas devido para produtos de corrosão irá resultar emfuncionalidade debilitada e também para descoloração dosprodutos de plástico. De maneira a evitar estes problemas,as partes de ferramenta têm que ser polidas, o quesignifica que com o tempo elas irão perder tolerância enovas partes de ferramenta têm que ser adquiridas.Um material de ferramenta conhecido que é manufaturadopelo requerente e que é utilizado no presente campo técnicoé um aço de formação metalurgicamente manufaturado fundidopara plásticos que é conhecido sob a marca registradaStavax ESR®, possuindo a composição nominal 0,38 de C; 1,0de Si; 0,4 de Mn; 13,6 de Cr; 0,30 de V; 0,02 de Ν; obalanço ferro e impurezas normais. Este aço possui uma boaresistência à corrosão e uma qualidade de acabamento muitoboa.
Ainda um outro material de ferramenta conhecido que émanufaturado pelo requerente e que é utilizado no presentecampo técnico é um aço de formação metalurgicamentemanufaturado fundido para plásticos que é conhecido sob amarca registrada Stavax Supreme®, possuindo a composiçãonominal 0,25 de C; 0,35 de Si; 0,55 de Mn; 13,3 de Cr; 0,35de Mo; 0,35 de V; 0,12 de Ν; o balanço ferro e impurezasnormais. Este aço possui um conteúdo de carbeto na faixa de0,5 % em volume e possui uma resistência à corrosão muitoboa e uma qualidade de acabamento muito boa.
Um outro material de ferramenta conhecido que émanufaturado pelo requerente e que é utilizado no presentecampo técnico é um aço de formação metalurgicamentemanufaturado fundido para plásticos que é conhecido sob amarca registrada ELMAXpossuindo a composição nominal 1,7de C; 0,8 de Si; 0,3 de Mn; 18,0 de Cr; 1,0 de Mo; 3,0 deV; o balanço ferro e impurezas normais. Este aço possui umaboa resistência à corrosão e a resistência ao desgaste étambém boa, mas é desejável adicionalmente aperfeiçoar aspropriedades. Dependendo do tratamento a quente, o açonormalmente possui uma dureza a mais alta de 57 HRC - 59HRC na condição endurecida e temperada, que sobdeterminadas condições pode ser excessivamente baixa,resultando em danos de impressão quando a ferramenta éutilizada, por exemplo, devido para fragmentos de plásticoque podem ser liberados quando abrindo a ferramenta eterminando entre as metades de ferramenta quando estas sãopressionadas uma contra a outra na próxima (seguinte)operação de formação.
Trabalho a frio freqüentemente compreende corte,puncionamento, delineamento a fundo e outros tipos deformação de peças de trabalho metálicas, usualmente naforma de lâminas (folhas) e normalmente em temperaturaambiente. Ferramentas de trabalho a frio são utilizadaspara este tipo de operações, ferramentas sobre as quais umnúmero de demandas é colocado, e que são difíceis de secombinar. 0 material de ferramenta deveria possuir uma boaresistência contra desgaste abrasivo, uma dureza adequada,e para algumas aplicações; deveria também possuir uma boaresistência contra desgaste adesivo e também uma rigidezadequada em sua condição de trabalho.
Sverker 21 ® é um aço manufaturado convencionalmentecom a composição 1,55 de C; 0,3 de Si; 0,3 de Mn; 11,8 deCr; 0,8 de Mo; 0,8 de V; o balanço ferro e impurezas emconteúdos normais, aço que foi amplamente utilizado paratrabalho a frio e outras aplicações.
O aço anteriormente mencionado, e outros aços nomercado, preenchem altas demandas em resistência aodesgaste abrasivo e rigidez. Eles, entretanto, nãopreenchem demandas muito altas em resistência ao desgasteabrasivo, que é freqüentemente um problema dominante emdiferentes tipos de aplicações de ferramentas de formação afrio, tal como prensagem de lâmina, encurvamento detubulação e forjamento a frio de por exemplo, açosmartensiticos ou ferriticos, lâminas de aços inoxidáveisausteniticos e ferriticos, cobre, bronze, alumínio, etc.Tais problemas podem ser diminuídos por lubrificação e/ourevestimento, por exemplo, por técnicas de PVD ou de CVDrdas superfícies de ferramenta por camadas cerâmicas dediminuição de fricção, por exemplo, de TiN, por nitração desuperfície ou por revestimento com cromo duro, mas taissoluções são dispendiosas e consumidoras de tempo. Além domais, existe um risco primordial de danos sobre as e/ouescamação das camadas. Reparação se torna muito complicadase ocorrerem danos de desgaste abrasivo ou adesivo, namedida em que o dano está sempre sobre uma parte daferramenta possuindo uma alta resistência (forçà). Desgasteabrasivo e adesivo também ocorre entre diferentescomponentes de ferramenta.
Em adição para as propriedades anteriormentemencionadas, as ferramentas deveriam possuir resistência àcorrosão muito boa, alta rigibilidade, boa resistência aodesgaste, boa amoladura, boa capacidade de maquinação ealta qualidade de acabamento, boa estabilidade dimensional,alta resistência à compressão, boa flexibilidade, boaspropriedades de resistência à fadiga e alta pureza.
Pela nitração de fase sólida, os materiais feitos depó metalurgicamente manufaturado podem ser proporcionadoscom um alto conteúdo de nitrogênio, por intermédio do queeles alcançam uma camada de nitreto construída. Um exemplode um tal material é o aço do próprio requerente que écomercializado sob o nome VANCRON 40®, que estácompreendido inter alia na patente sueca número SE 514.410,possuindo as seguintes faixas de composição, em % em peso,1 - 2,5 C; 1 - 3,5 N; 0,05 - 1,7 Mn; 0,05 - 1,2 Si; 3 - 6Cr; 2-5 Mo; 0,5 - 5 W; 6,2 - 17 (V + 2Nb) ; o balançoferro e impurezas inevitáveis em conteúdos normais.
É conhecido a partir do artigo "Influence of nitrogenalloying properties of PM tool steels", 6th InternacionalTooling Conference, Universidade Karlstad 2.002, quenitrogênio, juntamente com carbono se combinando comvanádio, de maneira a formar carbonitretos M(C, N) ecarbetos M6C, possui um efeito positivo sobre aspropriedades antiescoriação de uma ferramenta de aço.
DESCRIÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO
O objetivo da presente invenção é o de solucionar osproblemas anteriormente mencionados de maneira aproporcionar um aço primordialmente intencionado para amanufaturação de ferramentas para moldagem por injeção,moldagem por compressão e por extrusão de componentes deplásticos. O aço em concordância com a presente invenção étambém adequado para ferramentas para a formação deplásticos, e ferramentas para a formação e o corte delâminas em aplicações de trabalho a frio, ferramentas paraa prensagem de pó, componentes de construção, tais comobocais de injeção para motores, partes de desgaste, partesde bomba, componentes de mancai, etc., e bem como facaspara utilização em indústria alimentícia. A presenteinvenção também se refere a componentes de construção, taiscomo bocais de injeção para motores, partes de desgaste,partes de bomba, componentes de mancai, etc. Ainda um outrocampo de aplicação é o de facas para indústria alimentícia.Para os propósitos anteriormente mencionados é desejávelque o aço possua uma resistência a corrosão muito boa aomesmo tempo em que o aço devesse possuir uma resistênciamuito boa ao desgaste adesivo e abrasivo misturados,particularmente, uma boa resistência à escoriação e atritosde desgaste, e possuir uma alta rigibilidade. Em adiçãopara as propriedades anteriormente mencionadas que sãomuito importantes, a liga de aço deveria também preencheruma ou algumas das seguintes propriedades:
Boa resistência à corrosão em cavidade emmaquinação de centelha;
Alta resistência à compressão na condiçãoendurecida e temperada;Boa flexibilidade/rigidez;
Boas propriedades de resistência à fadiga;Alta pureza;
Boas propriedades de tratamento a quente na faixade 950 °C - 1.150 °C;
Boa rigibilidade; deveria possibilitar paraendurecimento e temperamento para uma durezaentre 45 HRC - 62 HRCr para ser utilizada emlâminas, tiras ou hastes a partir de cerca de 0,5mm e até de dimensões de haste de 0 500 mm e 400
mm X 600 mm;
Boa estabilidade dimensional em tratamento aquente e também durante utilização de longaduração da ferramenta que é manufaturada do aço;Deveria ter a capacidade de ser utilizada emcondição não revestida;
Deve possibilitar para revestimento de superfíciepor PVD/CVD/nitração;
Condutividade térmica adequada; e
Boa qualidade de acabamento.
Os objetivos primordiais anteriormente mencionados eum ou alguns dos outros propósitos em concordância com alistagem anteriormente podem ser conseguidos pela liga deaço possuindo uma composição química na qual os conteúdossão determinados como % em peso, e pela ferramentamanufaturada da liga de aço tendo sido tratada por calor damaneira especificada nas reivindicações de patenteacompanhantes.
O material de aço em concordância com a presenteinvenção é pó metalurgicamente manufaturado, o que é umpré-requisito para que o aço venha a ser altamente livre apartir de inclusões de óxido. A manufaturação metalúrgicade pó pref erivelmente compreende atomização de gás de umfundido de aço, com nitrogênio como gás de atomização, oque irá proporcionar a liga de aço um determinado conteúdomínimo de nitrogênio, nitração de fase sólida do pó seguidapor consolidação por prensagem isostática a quente. 0 açopode ser utilizado nesta condição ou depois doforjamento/laminação para dimensões finais.
Para os elementos de liga compreendidos no aço, oseguinte deveria ser aplicado.
Carbono deveria primordialmente existir no aço, emconcordância com a presente invenção, em um conteúdo que éadequado para este (aço), juntamente com nitrogênio emsolução sólida na matriz do aço, para contribuir paradeterminar ao aço, em sua condição endurecida e temperada,uma alta dureza, de até 60 HRC - 62 HRC. Carbono podetambém estar incluído, juntamente com nitrogênio, emprecipitados primários de nitritos M2X, carbetos e/oucarbonitretos, onde M é essencialmente cromo e X éessencialmente nitrogênio, e bem como em precipitadosprimários de nitretos MX, carbetos e/ou carbonitretos, ondeM é essencialmente vanádio e X é essencialmente nitrogênio,e estar incluído em carbetos possivelmente existentes M23C6e/ou M7C3.
Juntamente com nitrogênio, carbono deveria determinara dureza desejada e formar as fases duras compreendidas. 0conteúdo de carbono no aço, isto é, carbono que estádissolvido na matriz de aço e carbono que está ligado emcarbetos e/ou carbonitretos, deveria ser mantido em umnível que é tão baixo quanto possa ser motivado por razõeseconômicas de produção e por razões de fase. 0 aço deveriater capacidade de ser austenitizado e ser convertido paramartensita quando sendo endurecido. Se necessário, omaterial deveria ser submetido à baixa temperatura deresfriamento de maneira a evitar austenita residual. 0conteúdo de carbono deveria preferivelmente ser de pelomenos 0,01 %, ainda mais preferido de pelo menos 0,05 %, eo mais preferido em pelo menos 0,1 %. 0 conteúdo de carbonopoderia ser permitido estar em um máximo de 2 %. Testesmostraram que o conteúdo de carbono pode preferivelmenteestar num intervalo de 0,13 % - 2,0 %. Dependendo do campode aplicação, o conteúdo de carbono é adaptado em relação àquantidade de nitrogênio no aço e ao conteúdo totalprimordialmente da formação de carbetos de elementos devanádio, molibdênio e cromo no aço, de modo tal que ao açoé determinado um conteúdo de carbetos, nitretos e/oucarbonitretos M2X de 2 % em volume - 10 % em volume, e umconteúdo de carbetos, nitretos e/ou carbonitretos MX de 5 %em volume - 40 % em volume. Carbetos M23C6 e/ou M7C3 podemtambém existir em conteúdos de até 8 % em peso - 10 % empeso, primordialmente em conjunção com conteúdos muitoaltos de cromo. 0 conteúdo total de carbetos, nitretos e/oucarbonitretos MX, M2X e M23C6ZH7C3 no aço não deveriam,entretanto, exceder 50 % em volume. Em adição a isto, aexistência de outros carbetos no aço deveria ser minimizadade modo que o conteúdo de cromo que está dissolvido naaustenita não chegue abaixo de 12 %, preferivelmente é de13 %, e ainda mais preferido de pelo menos 16 %, o quegarante que o aço consiga uma boa resistência à corrosão.
Nitrogênio é um elemento de liga essencial no aço emconcordância com a presente invenção. Similarmente aocarbono, nitrogênio deveria estar compreendido em umasolução sólida na matriz do aço de maneira a proporcionarao aço uma dureza adequada e de maneira a formar as fasesduras desejadas. Nitrogênio é preferivelmente utilizadocomo um gás de atomização no processo metalúrgico de pó demetal. Por tal manuf aturação de pó, o aço irá serconcretizado a conter nitrogênio em um máximo de cerca de0,2 % - 0,3 %. A este pó de metal pode após isso serdeterminado conteúdo de nitrogênio desejado por qualquertécnica conhecida, tal como pressurização em gás denitrogênio ou por nitração de fase sólida do pómanufaturado, o que significa que o aço preferivelmentecontém pelo menos 0,6 %, adequadamente pelo menos 0,8 %, eo mais preferido pelo menos 1,2 % de nitrogênio. Poraplicação de pressurização em gás de nitrogênio ou nitraçãode fase sólida, é evidentemente também possível deixar aatomização acontecer com algum outro gás de atomização, talcomo argônio.
De maneira a não provocar problemas de fragilidade eproporcionar austenita residual, nitrogênio deveria existirem um máximo de 10 %, pref erivelmente 8 %, e ainda maispreferido um máximo de 6 %. Por vanádio, mas também outrosformadores fortes de nitreto/carbeto, tal como cromo emolibdênio, possuindo uma tendência para reagir comnitrogênio e carbono, o conteúdo de carbono deveria aomesmo tempo ser adaptado para este alto conteúdo denitrogênio, tal que o conteúdo de carbono é maximizado para2 %, preferivelmente não mais do que 1,5 %, adequadamentenão mais do que 1,2 % para os conteúdos de nitrogênioanteriormente proporcionados. Deveria, entretanto, serlevado em consideração que resistência à corrosão diminuiem um conteúdo de carbono aumentado e que também aresistência à escoriação pode ser diminuída primordialmentedevido para a possível formação de carbetos relativamentegrandes de cromo, M23C6 e/ou M7C3, o que é uma desvantagem,comparado a se o aço em concordância com a presenteinvenção fosse proporcionado com um conteúdo de carbonomais baixo do que os conteúdo máximos anteriormenteproporcionados.
No caso em que é considerado ser suficiente para o açopossuir conteúdos de nitrogênio mais baixos é,conseqüentemente, desejado também diminuir o conteúdo decarbono. 0 conteúdo de carbono é preferivelmente limitadopara níveis tão baixos como poderiam ser motivados porrazões de custo, mas em concordância com o conceito dapresente invenção, o conteúdo de carbono pode ser variadoem um conteúdo de nitrogênio determinado, por intermédio doque os conteúdos de partículas de fase dura e a dureza doaço podem ser adaptados dependendo do campo de aplicaçãopara o qual o aço é intencionado. Também nitrogêniocontribui nos conteúdos determinados dos elementos de ligainibidores de corrosão cromo e molibdênio para promover aformação de carbonitretos MX e para suprimir a formação deM23C6 e/ou M7C3 que de uma maneira desfavorável reduz aspropriedades de corrosão do aço. Exemplos de aços emconcordância com a presente invenção, as composições dosquais foram adaptadas para diversos perfis de propriedade,estão adicionalmente mostrados nas Tabelas 2a - 5a abaixo.
Silício é compreendido como um resíduo a partir damanufaturação do aço e existe em um mínimo de 0,01 %. Emconteúdos mais altos, silício irá resultar em endurecimentode solução, mas também alguma fragilidade. Silício é tambémum forte formador de ferrita e deveria, conseqüentemente,não existir em conteúdos de até 3,0 %. Preferivelmente, oaço não contém mais do que um máximo de 1,0 % de silício,adequadamente não mais do que 0,8 %. Um conteúdo nominal desilício é de 0,3 %.
Manganês contribui para determinar ao aço uma boarigibilidade. Rigibilidade é uma propriedade importante doaço, em particular para a primeira concretização preferidado aço, em que o aço deveria ser utilizado para amanufaturação de ferramentas para moldagem por injeção,moldagem por compressão e por extrusão de componentesplásticos, e bem como para ferramentas de moldagem paraplásticos, ferramentas que podem ser de dimensões de curso.
De maneira a evitar problemas de fragilidade, manganês nãodeveria estar presente em conteúdos de até 10,0 %.Preferivelmente, o aço não contém mais do que um máximo de5,0 % de manganês, adequadamente de não mais do que 2,0 %de manganês. Em outras concretizações em que rigibilidadenão é da mesma importância, manganês existe em baixosconteúdos no aço como um resíduo a partir da manufaturaçãodo aço, e por formação de sulfeto de manganês, ele aglutinaas quantidades de enxofre que podem estar presentes.Conseqüentemente, manganês deveria existir em um conteúdode pelo menos 0,01 % e uma faixa adequada de manganês estádentro de 0,2 % -0,4 %.
Cromo deveria estar presente em um conteúdo mínimo de16 %, preferivelmente de pelo menos 17 % e ainda maispreferido de pelo menos 18 %, de maneira a determinar aoaço uma resistência à corrosão desejada. Cromo é também umimportante formador de nitreto juntamente com nitrogêniopara determinar ao aço um conteúdo de 2 % em volume - 10 %em volume de carbetos, nitretos e/ou carbonitretos M2X,onde M é essencialmente Cr, mas também conteúdos maisbaixos de Mo e Fe, contribuindo para resistências àescoriação e ao desgaste desejadas no aço. Cromo é,entretanto, um forte formador de ferrita. De maneira aevitar ferrita depois de endurecimento, o conteúdo de cromonão deveria exceder 30 %, preferivelmente não mais do que27 %, adequadamente não mais do que 25 %.Niquel é um elemento opcional e como tal ele podeopcionalmente estar incluído como um elemento deestabilização de austenita em um conteúdo máximo de 5,0 %,adequadamente de não mais do que 3,0 %, de maneira abalancear os altos conteúdos no aço dos elementos deformação de ferrita: cromo e molibdênio. Preferivelmente, oaço em concordância com a presente invenção não contém,entretanto, qualquer níquel deliberadamente adicionado.Níquel pode, entretanto, ser tolerado como uma impurezainevitável que como tal pode existir em um conteúdo detanto quanto cerca de 0,8 %.
Cobalto é também um elemento opcional e como tal elepode opcionalmente estar incluído em um conteúdo máximo de9 %, adequadamente de não mais do que 5 %, de maneira aaperfeiçoar resistência de temperamento.
Molibdênio deveria existir no aço na medida em que elecontribui para proporcionar ao aço uma desejada resistênciaà corrosão, particularmente contra corrosão em cavidade.Molibdênio é, entretanto, um forte formador de ferrita, oque significa que o aço não tem que conter mais do que ummáximo de 5,0 %, preferivelmente não mais do que 4,0 %,adequadamente não mais do que 3,5 % de Mo. Um conteúdonominal de molibdênio é de 1,3 %.
Em principio, molibdênio pode ser completamente ouparcialmente substituído por tungstênio, o que, entretanto,não irá proporcionar o mesmo aperfeiçoamento de resistênciaà corrosão. A utilização de tungstênio também requer odobro da quantidade quando comparada com molibdênio, o queé uma desvantagem. Além do mais, ele rende uma dificuldadede manipulação de fragmento (refugo).Vanádio deveria estar presente no aço em um conteúdode 0,5 % - 14 %, pref erivelmente de 1,0 % - 13 %,adequadamente de 2,0 % - 12 %, de maneira a, juntamente comnitrogênio e qualquer carbono existente, vir a formarreferidos nitretos, carbetos e/ou carbonitretos MX. Emconcordância com uma primeira concretização preferida dapresente invenção, o conteúdo de vanádio está na faixa de0,5 % - 1,5 %. Em concordância com uma segundaconcretização preferida da presente invenção, o conteúdo devanádio está na faixa de 1,5 % - 4,0 %, pref erivelmente de1,8 % - 3,5 %, ainda mais preferido de 2,0 % - 3,5 %, e omais preferido de 2,5 % - 3,0 %. Em concordância com estasegunda concretização preferida, um conteúdo nominal devanádio é de 2,85 %. Em uma terceira concretizaçãopreferida da presente invenção, o conteúdo de vanádio estána faixa de 4,0 % - 7,5 %, pref erivelmente de 5,0 % - 6,5%, e ainda mais preferido de 5,3 % - 5,7 %, Em concordânciacom esta terceira concretização preferida, um conteúdonominal de vanádio é de 5,5 %. Em uma quarta concretizaçãopreferida da presente invenção, o conteúdo de vanádio estána faixa de 7,5 % - 11,0 %, preferivelmente de 8,5 % - 10,0%, ainda mais preferido de 8,8 % - 9,2 %. Em concordânciacom esta quarta concretização preferida, uma faixa nominalde vanádio é de 9,0 %. Conteúdos de vanádio de até cerca de14 % são conceptiveis dentro do escopo da presenteinvenção, em combinação com conteúdos de nitrogênio de atécerca de 10 % e conteúdos de carbono na faixa de 0,1 % - 2%, que irão proporcionar ao aço as desejadas propriedades,particularmente quando utilizado em ferramentas de formaçãoe de corte com altas demandas sobre resistência à corrosãoem combinação com uma alta dureza (de até 60 HRC - 62 HRC)e uma flexibilidade moderada e bem como demandasextremamente altas sobre resistência ao desgaste(abrasivo/adesivo/manchas/atritos de desgaste).
Em principio, vanádio pode ser substituído por nióbiode maneira a formar nitretos, carbetos e/ou carbonitretosMX, mas isto requer uma quantidade maior quando comparadacom vanádio, o que é uma desvantagem. Nióbio irá tambémproporcionar aos nitretos, carbetos e/ou carbonitretos, umaconfiguração mais angular e torná-los maiores do quenitretos, carbetos e/ou carbonitretos de vanádio puros, oque pode iniciar fraturas ou cavacos, por intermédio dissodiminuindo a rigibilidade e a qualidade de acabamento domaterial. Isto pode ser particularmente sério para o aço emconcordância com a primeira concretização preferida dapresente invenção, a composição do qual sendo otimizadalevando-se em consideração suas propriedades mecânicas demaneira a conseguir excelente resistência ao desgaste emcombinação com boa flexibilidade e alta dureza. Emconcordância com esta primeira concretização da presenteinvenção, o aço tem que, conseqüentemente, não conter maisdo que um máximo de 2 %, preferivelmente não mais do que0,5 %, adequadamente não mais do que 0,1 % de nióbio. Podemtambém existir problemas de produção, na medida em que Nb(C, N) pode resultar em entupimento da corrente de sangria(extraída) a partir da concha durante atomização. Emconcordância com esta primeira concretização da presenteinvenção, o aço tem que, conseqüentemente, não conter maisdo que um máximo de 6 %, pref erivelmente não mais do que2,5 %, adequadamente não mais do que 0,5 % de nióbio. Naconcretização a mais preferida da presente invenção, nióbionão é tolerado em excesso de uma impureza inevitável naforma de um elemento residual originado a partir dasmatérias primas para a produção do aço.
O conteúdo de nitrogênio deveria, como mencionado,estar adaptado para o conteúdo de vanádio e qualquer nióbiono material, de maneira a proporcionar ao aço um conteúdode 5 % - 40 % em volume de riitretos, carbetos e/oucarbonitretos MX. As condições para a relação existenteentre N e (V + Nb/2) estão proporcionadas na Figura 1 quemostra o conteúdo de N em relação ao conteúdo de (V + Nb/2)para o aço em concordância com a presente invenção.
As coordenadas dos pontos de canto das áreas mostradasestão em concordância com a Tabela 1 posteriormente.
Tabela 1: Relação entre N e (V + Nb/2)
Ver Tabela 1 na próxima página 18/56.
Tabela 1: Relação entre N e (V + Nb/2)<table>table see original document page 19</column></row><table>
Em concordância com um primeiro aspecto da presenteinvenção, os conteúdos de N, por um lado, e de (V + Nb/2) ,por outro lado, deveriam ser balanceados uns em relação aosoutros de maneira tal que os conteúdos destes elementosirão estar dentro de uma área que é definida pelascoordenadas a , b , g, h, a" no sistema de coordenadas naFigura 1. Mais preferivelmente, os conteúdos desteselementos estão balanceados dentro de uma área que édefinida pelas coordenadas a, b, c, d, a no sistema decoordenadas na Figura 1.
Em concordância com um segundo aspecto da presenteinvenção, os conteúdos de N, por um lado, e de (V + Nb/2) ,por outro lado, estão balanceados uns em relação aos outrosde maneira tal que os conteúdos destes elementos irão estardentro de uma área que é definida pelas coordenadas F, G,Η, I, F, e ainda mais preferido dentro de uma área que édefinida pelas coordenadas e, c, d, j, e no sistema decoordenadas na Figura 1.
Em concordância com uma primeira concretizaçãopreferida da presente invenção, os conteúdos de nitrogênio,vanádio e qualquer nióbio existente no aço, deveriam serbalanceados uns em relação aos outros de maneira tal que osconteúdos estão dentro de uma área que é definida pelascoordenadas a', b', f, i, a', e ainda mais preferido dentrode uma área que é definida pelas coordenadas a, β, e, j, a.
Em concordância com uma segunda concretizaçãopreferida da presente invenção, os conteúdos de nitrogênio,vanádio e qualquer nióbio existente no aço, deveriam serbalanceados uns em relação aos outros de maneira tal que osconteúdos estão dentro de uma área que é definida pelascoordenadas I, F, F', i', I, e ainda mais preferido dentrode uma area que é definida pelas coordenadas ε, e , j , j,E.Em concordância com uma terceira concretizaçãopreferida da presente invenção, os conteúdos de nitrogênio,vanádio e qualquer nióbio existente no aço, deveriam serbalanceados uns em relação aos outros de maneira tal que osconteúdos estão dentro de uma área que é definida pelascoordenadas l', f', f", i", i', e ainda mais preferidodentro de uma área que é definida pelas coordenadas e', e",j , j , e .
Em concordância com uma quarta concretização preferidada presente invenção, os conteúdos de nitrogênio, vanádio equalquer nióbio existente no aço, deveriam ser balanceadosuns em relação aos outros de maneira tal que os conteúdosestão dentro de uma área que é definida pelas coordenadasi", f", f'", i", i", e ainda mais preferido dentro de umaárea que é definida pelas coordenadas j", e", e'", j ,j .
Em concordância com uma quinta concretização preferidada presente invenção, os conteúdos de nitrogênio, vanádio equalquer nióbio existente no aço, deveriam ser balanceadosuns em relação aos outros de maneira tal que os conteúdosestão dentro de uma área que é definida pelas coordenadasi", f'", g, h, i", e ainda mais preferido dentro de umaárea que é definida pelas coordenadas j", e'", c, d, j".
As Tabelas posteriormente apresentam quatro diferentescomposições que exemplificam a presente invenção dentro doescopo da argumentação anteriormente apresentada.
A Tabela 2a mostra faixas de composição para um aço emconcordância com a primeira concretização preferida dapresente invenção.Tabela 2a
<table>table see original document page 22</column></row><table>
A Tabela 2b mostra faixas de composição ainda maispreferidas para um aço em concordância com a primeiraconcretização preferida da presente invenção.
Tabela 2b
<table>table see original document page 22</column></row><table>
A Tabela 2c mostra faixas de composição as maispreferidas para um aço em concordância com a primeiraconcretização preferida da presente invenção.
Tabela 2c
<table>table see original document page 22</column></row><table>O aço em concordância com a primeira concretização dapresente invenção é adequado para ser utilizado emferramentas de formação e de corte com altas demandas emresistência à corrosão em combinação com alta dureza (deaté 60 HRC - 62 HRC) e uma boa flexibilidade. O aço emconcordância com a primeira concretização da presenteinvenção possui as demandas as mais baixas em resistênciaao desgaste em concordância com a presente invenção. Damesma forma, o aço deveria possuir uma boa resistênciatanto contra desgaste abrasivo e quanto contra desgasteadesivo, e bem como contra escoriação e atritos dedesgaste, e bem como em igualdade com materiais jáconhecidos. Com uma composição em concordância com asTabelas, o aço possui uma matriz que depois deendurecimento a partir de uma temperatura de austenitizaçãode 950 0C - 1.150 0C e temperamento em baixa temperatura emcerca de 200 0C - 300 0C, 2 χ 2 h, ou temperamento em altatemperatura em 450 0C - 550 0C, 2 χ 2 h, é composto demartensita temperada com um conteúdo de fases duras queconsiste de um total de cerca de 10 % em volume de M2X,onde M é essencialmente Cr e X é essencialmente N, e MX,onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
A Tabela 3a mostra faixas de composição para um aço emconcordância com a segunda concretização preferida dapresente invenção.Tabela 3a
<table>table see original document page 24</column></row><table>
A Tabela 3b mostra faixas de composição ainda maispreferidas para um aço em concordância com a segundaconcretização preferida da presente invenção.
Tabela 3b
<table>table see original document page 24</column></row><table>
A Tabela 3c mostra faixas de composição as maispreferidas para um aço em concordância com a segundaconcretização preferida da presente invenção.
Tabela 3c
<table>table see original document page 24</column></row><table>O aço em concordância com a segunda concretização dapresente invenção é bem adequado para ser utilizado emferramentas de formação e de corte com altas demandas sobreresistência à corrosão em combinação com uma alta dureza(de até 60 HRC - 62 HRC) e uma boa flexibilidade, e bemcomo demandas aumentadas em resistência tanto contradesgaste abrasivo e quanto contra desgaste adesivo e contraescoriação e atritos de desgaste. Com uma composição emconcordância com as Tabelas, o aço possui uma matriz quedepois de endurecimento a partir de uma temperatura deaustenitização de 950 °C - 1.150 °C e temperamento em baixatemperatura em cerca de 200 °C - 300 °C, 2x2 h, outemperamento em alta temperatura em 450 °C - 550 °C, 2x2h, é composto de martensita temperada com um conteúdo defases duras que consiste de até cerca de 10 % em volume deM2X, onde M é essencialmente Cr e X é essencialmente N, eMX, onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
A Tabela 4a mostra faixas de composição para um aço emconcordância com a terceira concretização preferida dapresente invenção.
Tabela 4a
<table>table see original document page 25</column></row><table>
A Tabela 4b mostra faixas de composição para um aço emconcordância com uma forma ainda mais preferida da terceiraconcretização preferida da presente invenção.
Tabela 4b
<table>table see original document page 26</column></row><table>
0 aço em concordância com a terceira'concretização dapresente invenção é bem adequado para ser utilizado emferramentas de formação e de corte com altas demandas emresistência à corrosão em combinação com uma alta dureza(de até 60 HRC - 62 HRC) e uma boa flexibilidade, e bemcomo altas demandas em resistência ao desgaste(abrasivo/adesivo/escoriação/atritos de desgaste). Com umacomposição em concordância com as Tabelas, o aço possui umamatriz que depois de endurecimento a partir de umatemperatura de austenitização de cerca de 1.120 0C etemperamento em baixa temperatura de cerca de 200 0C - 3000C, 2 χ 2 h, ou temperamento em alta temperatura em 450 0C -550 0C, 2 χ 2 h, é composto de temperatura de martensitatemperada com um conteúdo de fases duras que consiste decerca de 2 % em volume - 7 % em volume de M2X, onde M éessencialmente Cr e X é essencialmente N, e 10 % em volume
- 20 % em volume de MX, onde M é essencialmente V e X éessencialmente N.
A Tabela 5a mostra faixas de composição para um aço emconcordância com a quarta concretização preferida dapresente invenção.
Tabela 5a
<table>table see original document page 27</column></row><table>
A Tabela 5b mostra faixas de composição para um aço emconcordância com uma forma ainda mais preferida da quartaconcretização preferida da presente invenção.
Tabela 5b
<table>table see original document page 27</column></row><table>
O aço em concordância com a quarta concretização dapresente invenção é bem adequado para ser utilizado emferramentas de formação e de corte com altas demandas emresistência à corrosão em combinação com uma alta dureza(de até 60 HRC - 62 HRC) e uma flexibilidade relativamenteboa, e bem como demandas muito altas em resistência aodesgaste (abrasivo/adesivo/escoriação/atritos de desgaste).Com uma composição em concordância com as Tabelas, o açopossui uma matriz que depois de endurecimento a partir deuma temperatura de austenitização de cerca de 1.120 °C etemperamento em baixa temperatura de cerca de 200 °C - 300°C, 2 χ 2 h, ou temperamento em alta temperatura em 450 °C -550 °C, 2 χ 2 h, é composto de martensita temperada com umconteúdo de fases duras que consiste de cerca de 3 % emvolume - 8 % em volume de M2X, onde M é essencialmente Cr eX é essencialmente N, e 15 % em volume - 25 % em volume deMX, onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
É conceptivel dentro do conceito da presente invençãoo de possibilitar um conteúdo de nitrogênio de até cerca de10 %, o que em combinação com um conteúdo de vanádio de atécerca de 14 % e um conteúdo de carbono na faixa de 0,1 % -2 % irá proporcionar ao aço suas propriedades desejadas,particularmente quando utilizado em ferramentas de formaçãoe de corte com altas demandas em resistência à corrosão emcombinação com uma alta dureza (de até 60 HRC - 62 HRC) euma moderada flexibilidade e bem como demandas extremamentealtas em resistência ao desgaste (abrasivo/ adesivo/manchas/atritos de desgaste). 0 aço em concordância comesta concretização possui uma matriz que depois deendurecimento a partir de uma temperatura de austenitizaçãode cerca de 1.100 °C e temperamento em baixa temperatura decerca de 200 °C - 300 °C, 2x2 h, ou temperamento em altatemperatura em 450 °C - 550 °C, 2 χ 2 h, é composto demartensita temperada com um conteúdo de fases durasconsistindo de 2 % em volume - 10 % em volume de M2X, ondeM é essencialmente Cr e X é essencialmente N, e 30 % emvolume - 40 % em volume de MX, onde M é essencialmente V eX é essencialmente N.
O aço em concordância com as concretizações descritasanteriormente é adequado para ser utilizado primordialmentepara a manufaturação de ferramentas por moldagem porinjeção, moldagem por compressão e por extrusão decomponentes de plásticos que exibem uma resistência àcorrosão muito boa, ao mesmo tempo em que o aço deveriapossuir uma resistência muito boa contra desgaste adesivo eabrasivo misturados, particularmente, uma boa resistênciacontra escoriação e atritos de desgaste, e bem como umaalta dureza. 0 aço em concordância com as concretizaçõesdescritas anteriormente é também adequado para ferramentaspara a formação de plásticos, ferramentas para a formação eo corte de lâminas em aplicações de trabalho a frio,ferramentas para a prensagem de pó, componentes deconstrução, tais como bocais de injeção para motores,partes de desgaste, partes de bomba, componentes de mancai,etc., e bem como para facas para utilização em indústriaalimentícia.
Paralelamente aos materiais de liga mencionados, o açonão necessita, e não deveria, compreender quaisquerelementos de liga em quantidades significativas. Algunsmateriais são explicitamente indesejados, na medida em queeles afetam as propriedades do aço de uma maneiraindesejada. Isto é verdadeiro, por exemplo, para fósforoque deveria ser mantido no nível o mais baixo possível,preferivelmente de 0,03 % no máximo, de maneira a nãoafetar negativamente a rigidez do aço. Enxofre também é umelemento que é indesejado na maior parte do que se éconsiderado, mas sua influência negativa primordialmentesobre rigidez pode ser consideravelmente neutralizada peloauxílio de manganês que forma sulfetos de manganêsessencialmente inofensivos, e conseqüentemente, ele podeser tolerado em um conteúdo máximo de cerca de 0,5 % demaneira a aperfeiçoar a capacidade de maquinação do aço.Também titânio, zircônio e alumínio são indesejados namaior parte do que se é considerado, mas os conteúdosmáximos totais destes elementos podem ser permitidos ser decerca de 7 %, mas normalmente em conteúdos muito maisbaixos, de < 0,1 % no total.
No tratamento a quente do aço, ele é austenitizado emuma temperatura de entre 950 °C e 1.150 °C, preferivelmenteentre 1.020 °C e 1.130 C°, o mais preferido entre 1.050 °C e1.120 °C. Uma temperatura de austenitização mais alta é emprincipio conceptível, mas é inadequada quando considerandoque fornalhas de temperamento convencionalmente existentes15 não estão adaptadas para temperaturas mais altas. Um tempode residência adequado na temperatura de austenitização éde 10 minutos - 30 minutos. O aço é resfriado a partir dereferida temperatura de austenitização para temperaturaambiente ou mais baixa. Na forma de uma parte de ferramentamaquinada, o aço pode ser profundamente congelado paratemperaturas de -40 °C ou mais baixas. Congelamentoprofundo pode, conseqüentemente, ser aplicado de maneira aeliminar qualquer austenita residual existente, com opropósito de proporcionar ao produto uma estabilidadedimensional desejada, o que é adequadamente desempenhado emgelo seco para cerca de -70°C ou -80 °C, ou em nitrogêniolíquido todo o tempo para cerca de -196°C. De maneira aconseguir uma resistência à corrosão otimizada, aferramenta é temperada em baixa temperatura em 200 °C - 300°C, pelo menos uma vez, pref erivelmente pelo menos duasvezes. Se for desejado ao invés disso otimizar o aço demaneira a conseguir um endurecimento secundário, o produtoé temperado em alta temperatura pelo menos uma vez,preferivelmente duas vezes, e opcionalmente diversas vezesem uma temperatura entre 400 0C - 560 0C, preferivelmente em450 0C - 525 0C. Depois de cada um de tal tratamento detemperamento, o produto é resfriado. Também neste casocongelamento profundo é preferivelmente aplicado emconcordância com o anteriormente, de maneira aadicionalmente assegurar uma estabilidade dimensionaldesejada por eliminação de qualquer austenita residual. Otempo de residência na temperatura de temperamento pode serde 1 hora — 10 horas, preferivelmente de 1 hora - 2 horas.
Em conexão com os diversos tratamentos a quente paraos quais o aço é exposto, tal como em prensagem a quente dopó de metal para formar um corpo consolidado, completamentedenso, e tal como no endurecimento da parte de ferramentafinal, carbetos, nitretos e/ou carbonitretos dasvizinhanças podem coalescer (se aglutinar) para formargrandes agregados. 0 tamanho destas partículas de fase durano produto final, tratado a quente pode, conseqüentemente,exceder 3 μιη. Expressado em % em volume, a parte primordialestá na faixa de 1 μιη - 10 μπι, como mensurado na extensão amais longa das partículas. A quantidade total de fasesduras depende do conteúdo de nitrogênio e do conteúdo deformadores de nitreto, isto é, primordialmente vanádio ecromo. Genericamente, a quantidade total de fases duras noproduto final está na faixa de 5 % em volume - 40 % emvolume. Embora o material de aço em concordância com apresente invenção tenha sido desenvolvido primordialmentede maneira a ser utilizado em ferramentas para moldagem porinjeção, moldagem por compressão e por extrusão decomponentes de plásticos, particularmente ferramentas paraa formação de plásticos e ferramentas para a formação e ocorte de lâminas em aplicações de trabalho a frio, estematerial de aço pode também ser utilizado para outrospropósitos, por exemplo, em componentes de construção taiscomo bocais de injeção para motores, partes de desgaste,partes de bomba, componentes de mancai, etc., e emferramentas intencionadas a serem utilizadas na indústriaalimentícia, ou em outras aplicações industriais com altasdemandas em corrosão.
Outras características e aspectos da presente invençãoestão evidenciados a partir da descrição seguinte levando-se em consideração os testes que foram feitos, e a partirdas reivindicações de patente acompanhantes.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção na descrição posteriormente,levando-se em consideração os testes que foram feitos,referência irá ser feita para os desenhos acompanhantes,dos quais:
A Figura 1 mostra a relação entre o conteúdo de N e oconteúdo de (V + Nb/2) para o aço em concordância com apresente invenção, na forma de um sistema de coordenadas;
As Figuras 2a - 2f são fotografias mostrando açostestados em névoa salina (salt-fog);
A Figura 3, a Figura 4a e a Figura 4b mostram gráficosde polarização em H2SO4 0,05 M para alguns aços dereferência;A Figura 5, a Figura 6, a Figura 7a, a Figura 7b e aFigura 8 mostram gráficos de polarização em H2SO4 0,05 Mpara alguns aços em concordância com a presente invenção;
A Figura 9 apresenta gráficos de polarização em HClOfIM;
A Figura 10 mostra uma tabela ao longo de resistênciaà escoriação;
A Figura 11 mostra a microestrutura do aço de Número 4(aço de referência);
A Figura 12 mostra a microestrutura do aço de Número 6em concordância com a presente invenção;
A Figura 13 mostra dureza dependendo da temperatura deaustenitização para o aço de Número 6 em concordância com apresente invenção; e
A Figura 14 mostra dureza dependendo da temperatura deaustenitização para aço de Número 7 em concordância com apresente invenção.
As Figuras são somente representações esquemáticas e apresente invenção não está limitada para estasconcretizações.
DESCRIÇÃO DE EXPERIMENTOS DA PRESENTE INVENÇÃO
Experimentos em escala de laboratório
As composições químicas de materiais testados estãoapresentadas na Tabela 6 posteriormente. Aços de Números 1- 4 e de Número 9 e de Número 10 são materiais dereferencia na forma de aços comerciais manufaturados pelorequerente, enquanto que aços de Números 5-8 são aços emconcordância com a presente invenção. Aços de Números 3-9foram feitos em pó por atomização de gás de nitrogênio. Osaços em concordância com a presente invenção foramsubmetidos para nitração de fase sólida para os conteúdosde nitrogênio proporcionados. 6 kg dos respectivos pós deaço processados foram encapsulados e posteriormenteexpostos à compactação isostática a quente paraproporcionar densificação completa dos materiais. Oslingotes HIP:ed foram forjados em hastes de 40 mm X 40 mm,por intermédio do que as hastes foram permitidas resfriarem vermiculita.
Tabela 6. Composição química em % em peso para os açostestados; o balanço ferro e impurezas em conteúdos normais.
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Como mencionado anteriormente, foi mostrado que o açoem concordância com a presente invenção conseguepropriedades que são excelentemente adequadas para opropósito, em particular propriedades de corrosão, se acomposição do aço é balanceada levando-se em consideração oconteúdo de N em relação ao conteúdo de (V + Nb/2) . AFigura 1 mostra a relação entre o conteúdo de N e oconteúdo de (V + Nb/2) para o aço em concordância com apresente invenção, na forma de um sistema de coordenadas.Para o aço em concordância com a presente invenção, deveriase aplicar que as coordenadas para N, por um lado, e para(V + Nb/2), por outro lado, deveriam estar dentro da áreaque é definida pelos pontos de canto a', b', g, h, a' nosistema de coordenadas na Figura 1. Mais especificamente,deveria se aplicar para o aço em concordância com apresente invenção que ele, em concordância com um primeiroaspecto da presente invenção, deveria possuir conteúdos deN e de (V + Nb/2) que estão em balanço uns em relação aosoutros de maneira tal que os conteúdos destes elementosestão dentro de uma área que é definida pelas coordenadasa', b', g, h, a' no sistema de coordenadas em concordânciacom a Figura 1. Mais preferivelmente, os conteúdos desteselementos estão em balanço dentro de uma área que édefinida pelas coordenadas a, b, c, d, a no sistema decoordenadas na Figura 1.
Em concordância com um segundo aspecto da presenteinvenção, os conteúdos de N, por um lado, e de (V + Nb/2) ,por outro lado, deveriam estar balanceados uns em relaçãoaos outros de maneira tal que os conteúdos destes elementosestão dentro de uma área que é definida pelas coordenadasF, G, Η, I, F, e ainda mais preferido dentro de uma áreaque é definida pelas coordenadas e, c, d, j, e no sistemade coordenadas na Figura 1.
Em concordância com uma primeira concretizaçãopreferida da presente invenção, os conteúdos de nitrogênio,de vanádio e de qualquer nióbio existente no aço, deveriamestar balanceados uns em relação aos outros de maneira talque os conteúdos estão dentro de uma área que é definidapelas coordenadas a', b', f, i, a', e mais preferido dentrode uma área que é definida pelas coordenadas a, β, e, j, ano sistema de coordenadas na Figura 1. 0 aço emconcordância com a presente invenção é adequado para serutilizado em ferramentas formação e de corte com altasdemandas em resistência à corrosão em combinação com umaalta dureza (de até 60 HRC - 62 HRC) e uma boaflexibilidade. O aço em concordância com a primeiraconcretização da presente invenção possui as demandas asmais baixas em resistência ao desgaste em concordância coma presente invenção. Do mesmo modo, o aço deveria possuiruma boa resistência tanto contra desgaste abrasivo e quantocontra desgaste adesivo, e bem como contra escoriação eatritos de desgaste, e bem como em igualdade com materiaisjá conhecidos. Com uma composição nominal em concordânciacom a Tabela, o aço possui uma matriz que depois deendurecimento a partir de uma temperatura de austenitizaçãode 950 °C - 1.150 °C e temperamento em baixa temperatura em200 °C - 300 °C, 2x2 h, ou temperamento em altatemperatura em 450°C - 550°C, 2 χ 2 h, é composto demartensita com um conteúdo de fases duras que consiste deaté um total de cerca de 10 % em volume de M2X, onde M éessencialmente Cr e X é essencialmente N, e MX, onde M éessencialmente V e X é essencialmente N.
Em concordância com uma segunda concretizaçãopreferida da presente invenção, os conteúdos de nitrogênio,de vanádio e de qualquer nióbio existente no aço, deveriamestar balanceados uns em relação aos outros de maneira talque os conteúdos estão dentro de uma área que é definidapelas coordenadas I, F, F', i', I, e mais preferido dentrode uma área que é definida pelas coordenadas E, E', j', J,E no sistema de coordenadas na Figura 1. O aço emconcordância com a segunda concretização da presenteinvenção é bem adequado para ser utilizado em ferramentasde formação e de corte com altas demandas em resistência àcorrosão em combinação com uma alta dureza (de até 60 HRC -62 HRC) e uma boa flexibilidade, e bem como demandasaumentadas em resistência tanto contra desgaste abrasivo equanto contra desgaste adesivo e contra escoriação eatritos de desgaste. Com uma composição nominal emconcordância com a Tabela, o aço possui uma matriz quedepois de endurecimento a partir de uma temperatura deaustenitização de 950 0C - 1.150 0C e temperamento em baixatemperatura em 200 0C - 300 0C, 2x2 h, ou temperamento emalta temperatura em 450 0C - 550 0C, 2 χ 2 h, é composto demartensita temperada com um conteúdo de fases duras queconsiste de até cerca de 10 % em volume de M2X, onde M éessencialmente Cr e X é essencialmente N, e MX, onde M éessencialmente V e X é essencialmente N.
Em concordância com uma terceira concretizaçãopreferida da presente invenção, os conteúdos de nitrogênio,de vanádio e de qualquer nióbio existente no aço, deveriamestar balanceados uns em relação aos outros de maneira talque os conteúdos estão dentro de uma área que é definidapelas coordenadas l', f', f", i", i', e mais preferidodentro de uma área que é definida pelas coordenadas E',ε", j", j', ε' em concordância com o sistema de coordenadasna Figura 1. 0 aço em concordância com a terceiraconcretização da presente invenção é bem adequado para serutilizado em ferramentas de formação e de corte com altasdemandas em resistência ã corrosão em combinação com umaalta dureza (de até 60 HRC - 62 HRC) e uma boaflexibilidade, e bem como demandas aumentadas emresistência ao desgaste (abrasivo/ adesivo/ escoriação/atritos de desgaste). Com uma composição nominal emconcordância com a Tabela, o aço possui uma matriz quedepois de endurecimento a partir de uma temperatura deaustenitização de 1.120 0C e temperamento em baixatemperatura de cerca de 200 0C - 300 0C, 2 χ 2 h, outemperamento em alta temperatura em 450 0C - 550 0C, 2x2h, é composto de martensita temperada com um conteúdo defases duras que consiste de cerca de 2 % em volume - 7 % emvolume de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e 10 % em volume - 20 % em volume de MX,onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
Em concordância com uma quarta concretização preferidada presente invenção, os conteúdos de nitrogênio, devanádio e de qualquer nióbio existente no aço, deveriamestar balanceados uns em relação aos outros de maneira talque os conteúdos estão dentro de uma área que é definidapelas coordenadas i", f", f'", Ί.'", i", e mais preferidodentro de uma área que é definida pelas coordenadas j",e , e , j , j" em concordância com o sistema decoordenadas na Figura 1. 0 aço em concordância com a quartaconcretização da presente invenção é bem adequado para serutilizado em ferramentas de formação e de corte com altasdemandas em resistência à corrosão em combinação com umaalta dureza (de até 60 HRC - 62 HRC) e uma boaflexibilidade, e bem como demandas aumentadas emresistência ao desgaste (abrasivo/ adesivo/ escoriação/atritos de desgaste). Com uma composição nominal emconcordância com a Tabela, o aço possui uma matriz quedepois de endurecimento a partir de uma temperatura deaustenitização de 1.120 0C e temperamento em baixatemperatura de cerca de 200 0C - 300 0C, 2 χ 2 h, outemperamento em alta temperatura em 450 0C - 550 0C, 2x2h, é composto de martensita temperada com um conteúdo defases duras que consiste de cerca de 3 % em volume - 8 % emvolume de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e 15 % em volume - 25 % em volume de MX,onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
Em concordância para a quinta concretização preferidada presente invenção, os conteúdos de nitrogênio, devanádio e de qualquer nióbio existente no aço, deveriamestar balanceados uns em relação aos outros de maneira talque os conteúdos estão dentro de uma área que é definidapelas coordenadas i"', f'", g, η, i", e mais preferidodentro de uma área que é definida pelas coordenadas j",e", C, d, j" em concordância com o sistema de coordenadasna Figura 1. 0 aço em concordância com a quintaconcretização da presente invenção é bem adequado para serutilizado em ferramentas de formação e de corte com altasdemandas em resistência à corrosão em combinação com umaalta dureza (de até 60 HRC - 62 HRC) e uma boa moderadaflexibilidade, e bem como demandas extremamente altas emresistência ao desgaste (abrasivo/ adesivo/ manchas/atritos de desgaste). 0 aço em concordância com estaconcretização da presente invenção possui uma matriz quedepois de endurecimento a partir de uma temperatura deaustenitização de 1.100 0C e temperamento em baixatemperatura de cerca de 200 0C - 300 0C, 2 χ 2 h, outemperamento em alta temperatura em 450 0C - 550 0C, 2x2h, é composto de martensita temperada com um conteúdo defases duras que consiste de cerca de 2 % em volume - 10 %em volume de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e 30 % em volume - 40 % em volume de MX,onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
Os seguintes testes foram feitos:
Dureza (HB) depois de recozimento suave (soft-annealing) .
• Resistência à corrosão.
• Testagem de desgaste adesivo.
• Microestrutura no enrijecimento suave e nacondição endurecida e temperada.
• Dureza depois de austenitização entre 950 °C -
1.100 °C C0/30 min/de ventilação e 10 min/deventilação, e depois de temperamento em 200 °C -500 °C, 2 χ 2 h, para temperaturas deaustenitização escolhidas.
Dureza de enrigecimento suave
A dureza de recozimento suave (soft-annealed) paraquatro aços está mostrada na Tabela 7. Aços de Número 5 ede Número 6 tiveram recozimento suave em concordância com ociclo do aço de Número 3, que é provavelmente nãootimizado. É evidente a partir da Tabela que aços de Número5 e de Número 6, que representam a presente invenção,possuem durezas no mesmo nível como o material dereferência de Número 4, o que é aceitável a partir de umponto de vista de habilidade de maquinação. Experimentosprecedentes mostraram que aços de pó metalurgicamentemanufaturado (aços PM) que são de liga ao nitrogênio e quepossuem uma distribuição mais fina de fases duras do quefazem os aços PM que não são de liga ao nitrogênio, exibemuma boa habilidade de maquinação também em uma dureza deenrijecimento suavizado mais alta (de cerca de 300 HB - 330HB).
Tabela 7: Dureza de enrijecimento suavizado.
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Resistência à corrosão
A resistência à corrosão do aço em concordância com apresente invenção foi comparada com materiais de referênciaem diversos ambientes corrosivos. A resistência à corrosãofoi mensurada através dos seguintes métodos de teste:
• Avaliação de resistência à polarização em H2SO40,05 M em pH 1,2.
• Teste de resistência à corrosão local, CPTr emNaCl a 3 %, pH 6,1; ou em NaCl a 0,3 %, 0,01 M.
· Teste em névoa salina {salt-fog) , 5 minutos emnévoa salina/55 minutos repousando durante 7dias, em NaCl a 3 %; HCl a 0,37 %; pH 1,5; T =20°C; (SDl) .
• Teste em névoa salina (salt-fog) , 5 minutos emnévoa salina/55 minutos repousando durante 7dias, em NaCl a 3 %; HCl a 0,37 %; pH 1,5; T =200C; (SD2).
• Registro de gráficos de polarização em solução decloreto acídica; HCl 0,01 M; 3.500 ppm decloreto, por um método fundamentado em ASTM G5.
0 primeiro teste em H2SO4 proporcionou uma fotografiada resistência à corrosão em geral, por exemplo, a partirde água condensada em uma cavidade de formação, enguantoque os quatro métodos de teste seguintes proporcionaram umafotografia da resistência à corrosão na presença de ionscloreto agressivos, por exemplo, em canais de resfriamentona forma de nuvens.
Os resultados dos testes de corrosão estão mostradosna descrição posteriormente e na Tabela 8 abaixo, quetambém apresenta um cálculo teórico da resistência àcorrosão em cavidade, PBE, (a soma dos conteúdosdissolvidos de N, Mo, e Cr na matriz quando o aço está emsua condição endurecida). É evidente que os aços emconcordância com a presente invenção possuem o mais altoPRE, conseqüentemente, indicando uma resistência muito boaà corrosão em cavidade.
Tabela 8: Dados de corrosão para aços testados emdiversas condições de tratamento a quente.<table>table see original document page 43</column></row><table><table>table see original document page 44</column></row><table><table>table see original document page 45</column></row><table>
• CPT simboliza a resistência à corrosão local emNaCl a 3 % em pH = 6,1 ou NaCl a 0,3 % 0,01 M.
Valores marcados por 1 são testados em NaCl 0,05M. Quanto mais alta for a temperatura criticaantes de corrosão em cavidade acontecer, tantomelhor é a resistência à corrosão.
• SDl é testado em névoa salina (salt-fog) em NaCla 5 % em pH = 3,1; 20 0C (5 minutos em névoasalina/55 minutos em repouso) durante 5 horas, emsérie de 0 - 100, onde 0 = nenhum ataque, 100 =toda a superfície corroída.
• SD2 é testado em névoa salina (salt-fog) deamostras que não foram atacadas em SDl, em NaCl a3 %; pH = 1,5; 20 0C (5 minutos em névoasalina/55 minutos em repouso) durante 7 horas, emsérie de 0 - 100, onde 0 = nenhum ataque, 100 =toda a superfície corroída.
Avaliação de resistência à polarização em H2SO4 0,05 M
A resistência do aço em concordância com a presenteinvenção contra corrosão em geral, foi comparada com umnúmero de materiais de referência comerciais, por registrode gráficos de polarizações em H2SO4 0,05 M em pH = 1,2; porconseqüência, formando uma fotografia da resistência àcorrosão em geral, por exemplo, para água condensada em umacavidade de forma, ver Figuras 3-8, onde:
A Figura 3 mostra um gráfico de polarização para o açode referência de Número 3, Ta de 1.080 °C/30 minutos + Ttemp.de 200 °C/2 χ 2 h;
A Figura 4a mostra um gráfico de polarização para oaço de referência de Número 4, Ta = 1.080 °C/30 minutos +Ttemp. = 200 °C/2 χ 2 h;
A Figura 4b mostra um gráfico de polarização para oaço de referência de Número 4, Ta = 1.080 °C/30 minutos +Ttemp. = 500 °C/2 χ 2 h;A Figura 5 mostra um gráfico de polarização para o açode Número 5 em concordância com a presente invenção, Ta =1.050 °C/30 minutos + Ttemp. = 200 °C/2 χ 2 h;
A Figura 6 mostra um gráfico de polarização para o açode Número 6 em concordância com a presente invenção, Ta =1.050 °C/30 minutos + Ttemp. = 200 °C/2 χ 2 h;
A Figura 7a mostra um gráfico de polarização para oaço de Número 7 em concordância com a presente invenção, Ta= 1.100 °C/30 minutos + Ttemp. = 200 °C/2 χ 2 h;
A Figura 7b mostra um gráfico de polarização para oaço de Número 7 em concordância com a presente invenção, TA= 1.100 °C/30 minutos + Ttemp. = 500 °C/2 χ 2 h; e
A Figura 8 mostra um gráfico de polarização para o açode Número 8 em concordância com a presente invenção, Ta =1.050 °C/30 minutos + Ttemp. = 200 0C/2 χ 2 h.
A partir dos testes é evidente que o aço emconcordância com a presente invenção possui as melhorespropriedades, superior aos materiais de referênciacomerciais de Número 3 e de Número 4, o que está indicadonas Figuras pelos gráficos de polarização para os aços emconcordância com a presente invenção possuindo umaconfiguração em U mais profunda e mais larga. Emparticular, os aços em concordância com a presente invençãopossuem uma resistência muito boa contra corrosão em geraltambém em baixos potenciais, de -150 mV e abaixo. 0material em concordância com a presente invenção possuisurpreendentemente boas propriedades de corrosãocontinuadas até mesmo depois de temperamento em altatemperatura, ver a Figura 7a e a Figura 7b. Para umacomparação, faz-se uma referência para o aço de referênciade Número 4, as propriedades de corrosão do qual sãodebilitadas quando o material é submetido ao temperamentoem alta temperatura ao invés de temperamento em baixatemperatura, ver a Figura 4a e a Figura 4b.
Avaliação de resistência contra corrosão local, CPT
Ambos os métodos de testes mostram que os aços emconcordância com a presente invenção possuem a mesma oumelhor resistência à corrosão em cavidade quando comparadocom o aço de Número 2 que é comercialmente utilizado hojeem dia e que pode ser considerado possuir uma resistênciamuito boa contra corrosão em cavidade.
Testagem em névoa salina (salt-fog)
A resistência à corrosão do aço em concordância com apresente invenção foi comparada com alguns aços dereferência por testagem em névoa salina.
• SDl é testado em névoa salina (salt-fog) em NaCla 5 %; pH =3,1; 20 0C (5 minutos em névoasalina/55 minutos em repouso) durante 5 horas, emsérie de 0 - 100, onde 0 = nenhum ataque, 100 =toda a superfície corroída. Aços que não foramatacados neste ambiente foram testados por umperíodo de tempo mais longo em teste SD2.
• SD2 é testado em névoa salina (salt-fog) deamostras que não foram atacadas em SDl, em NaCl a3 %; pH = 1,5; 20 0C (5 minutos em névoasalina/55 minutos em repouso) durante 7 horas, emsérie de 0 - 100, onde 0 = nenhum ataque, 100 =toda a superfície corroída.Antes de testagem em névoa salina, os aços foramtratados a quente em concordância com a Tabela 9posteriormente.
Tabela 9: Tratamento a quente antes de testagem emnévoa salina (salt-fog) .
<table>table see original document page 49</column></row><table>
As Figuras 2a - 2f mostram fotografias dos açostestados depois da testagem. O aço em concordância com apresente invenção é bem comparável com o material dereferência comercial de Número 2, enquanto o material dereferência de Número 4 não preenche as demandas emresistência à corrosão. Todos os aços em concordância com apresente invenção exibiram resistências à corrosão muitoboas em névoa salina, até mesmo no caso de temperamento emalta temperatura (aço de Número 7, Figura 2f) . Osresultados também mostram que até mesmo sem congelamentoprofundo e em um conteúdo mais alto de austenita residual,a liga de Número 7 possui a mesma resistência à corrosãocomo aquela depois de congelamento profundo que foidesempenhado com o objetivo de redução do conteúdo deaustenita residual, por intermédio disso aumentando adureza para pelo menos 60 HRC. É adicionalmente mostradoque também a liga de Número 5 alcança a mesma resistência àcorrosão neste teste. As ligas de Número 6 e de Número 8possuem boas resistências à corrosão, mas não tão altaquanto a liga de Número 7.
Avaliação de resistência à polarização em HCl 0,1 M
A resistência à corrosão do aço em concordância com apresente invenção foi comparada com alguns aços dereferência por registro dos gráficos de polarização emsolução de cloreto acidica, HC10,1 M; 3.000 ppm de cloreto,por um método fundamentado em ASTM G5. Os aços emconcordância com a presente invenção possuíam as melhorespropriedades de resistência à corrosão. É particularmenteinteressante que o aço de Número 7 em concordância com apresente invenção exibiu um intervalo passivo no registrodos gráficos de polarização em solução de cloreto acidica,o que é evidente a partir da Figura 9, e que a taxa decorrosão do aço em concordância com a presente invenção ésuperior a todos os materiais de referência, o que éevidente a partir da Tabela 10 posteriormente. Tambémgráficos de polarização em H2SO4 que descrevem umaresistência à corrosão mais em geral, por exemplo, paraágua condensada em uma cavidade de forma, mostram que aliga de Número 7 possui as melhores propriedades, comodescrito anteriormente.
Tabela 10: Resistência à polarização para aços deferramenta em HCl 0,1 M; 20 0C.<table>table see original document page 51</column></row><table>
Resumindo a testagem de corrosão dos materiais, podeser mencionado que pelos métodos eletroquimicosanteriormente descritos foi possível ordenar aspropriedades de corrosão dos aços de ferramenta. Doisgrupos de aços de ferramenta surgiram a partir dos doismétodos de corrosão, dos quais os aços em concordância coma presente invenção e o aço referência de Número 2 exibiramas melhores propriedades de corrosão.
Testagem de desgaste adesivo
A resistência do aço em concordância com a presenteinvenção, contra desgaste adesivo e escoriação, foicomparada com alguns materiais de referência por testagem aseco dos materiais contra uma haste giratória de aço 18-8,velocidade de rotação = 0,1 m/minuto, aspereza desuperfície (Ra) = 0,1 μια. Aço de referência de Número 10foi endurecido a partir de uma temperatura deaustenitização de 1.020 0C e temperado em 200 0C, e foiconseguida uma dureza de 60 HRC. Aço de referência deNúmero 9 foi endurecido a partir de uma temperatura deaustenitização de 1.020°C e temperado em 560 °C/3 χ 1 hora,e foi conseguida uma dureza de 61 HRC. Aço de Número 5 emconcordância com a presente invenção foi endurecido apartir de uma temperatura de austenitização de 1.100°C etemperado em 200°C/ 2 χ 2 h, e foi conseguida uma durezade 50 HRC, enquanto que o aço de Número 7 em concordânciacom a presente invenção foi endurecido a partir de umatemperatura de austenitização de 1.100°C e temperado em200 °C/2 χ 2 h, e foi conseguida uma dureza de 61 HRC. Osresultados a partir da testagem estão mostrados no gráficona Figura 10, em que:
1 = a pior resistência à escoriação e ao desgasteadesivo, e
10 = a melhor resistência à escoriação e ao desgasteadesivo.
É evidente a partir do diagrama que o aço emconcordância com a presente invenção possui uma resistênciamuito boa contra desgaste adesivo e escoriação,particularmente o aço de Número 7 em concordância com apresente invenção, o que é comparável com o material dereferência de Número 9.
Microestrutura
Investigações de estrutura dos materiais testadosmostraram que independentemente do tratamento a quente, oaço em concordância com a presente invenção continha umadistribuição uniforme de pequenos carbetos que em algunscasos coalesceram (se aglutinaram) em agregações maiores. 0tamanho destas partículas de fase dura no produto final,tratado a quente pode, conseqüentemente, exceder 3 μπα.Expressado em % em volume, a maior parte está na faixa de 1jjm - 10 pm, como mensurada na extensão a mais longa daspartículas. Comparada com os materiais de referência, amicroestrutura dos materiais em concordância com a presenteinvenção possui carbetos consideravelmente menores.
A Figura 11 mostra a microestrutura do aço dereferência de Número 4. 0 aço é endurecido a partir de umatemperatura de austerização de 1.080 °C/30 minutos etemperado em uma temperatura de temperamento de 200 °C/2 χ2 h. O conteúdo de carbetos foi determinado por contagem demanchas (pontos). Na Figura 11, carbetos de cromo (M2X)aparentam serem cinzentos e existem em 24 % em volume,enquanto que carbetos de vanádio (MX) são negros e existemem 4,5 % em volume, no total 28,5 % em volume.
A Figura 12 mostra a microestrutura do aço de Número 6em concordância com a presente invenção. 0 aço é endurecidoa partir de uma temperatura de austenitização de 1.050°C/30 minutos e temperado em uma temperatura detemperamento de 200 0C/2 χ 2 h. Na Figura 12, carbetos decromo (M2X) aparentam serem cinzentos e existem em 3 % emvolume, enquanto que carbetos de vanádio (MX) são pretos eexistem em 17,5 % em volume, no total 20 % em volume.
Dureza depois de tratamento a quente
A dureza depois de austenitização entre 1.000 0C -1100 0C /30 minutos + temperamento por 2 χ 2 h em 200 0C e500 0C, respectivamente, foi mensurada para os materiaistestados, e está mostrada na Tabela 10. 0 material dereferência de Número 3 conseguiu uma dureza de 58 HRCdepois de temperamento em baixa temperatura, e 59,5 HRCdepois de temperamento em alta temperatura. 0 material dereferência de Número 4 conseguiu uma dureza de 61 HRC emrecozimento tanto em baixa temperatura e quanto em altatemperatura. Os aços em concordâncias com a presenteinvenção exibiram rigidezes na faixa de 55 HRC até 62 HRC.
A Figura 13 mostra um diagrama ao longo da dureza do aço deNúmero 6 dependendo da temperatura de austenitização. Éevidente que uma redução dos conteúdos de austenitaresidual no material, por congelamento profundo do materialem nitrogênio liquido em -196 0C, possibilita umatemperatura de austenitização aumentada, por intermédio doqüe o conteúdo de cromo pode ser aumentado na matriz,resultando em resistência à corrosão aperfeiçoada.
A Figura 14 mostra um diagrama ao longo da dureza doaço de Número 7 dependendo da temperatura deaustenitização. É também evidente a partir da Figura 14 queo aço pode alcançar 60 HRC - 62 HRC por congelamentoprofundo. Tanto o aço de Número 6 e quanto o aço de Número7 em concordância com a presente invenção mostraram umpotencial de alcançar 61 HRC - 62 HRC depois de tratamentoa quente por austenitização em 1.050 0C - 1.100 °C/30minutos+ temperamento em 500 °C/2 χ 2 h.
Conteúdos de austenita residual
Os conteúdos de austenita residual depois detratamento a quente estão também mostrados na Tabela 10,para os materiais de aço que foram investigados. É evidentea partir da Tabela 10 que os conteúdos de austenitaresidual podem ser reduzidos por congelamento profundo. Osconteúdos de austenita residual foram mensurados pordifração de raio X.
Tabela 10: Austenita residual depois de tratamento aquente.
<table>table see original document page 55</column></row><table><table>table see original document page 56</column></row><table>
DF = congelamento profundo em nitrogênio liquido, -196°C.
Embora a presente invenção tenha sido descrita comreferência para concretizações especificas, deverá serobservado por aqueles especializados no estado da técnicaque a presente invenção não é para ser considerada comoestando limitada para as concretizações ilustrativas,preferidas e vantajosas descritas anteriormente, mascertamente, um número de variações e de modificações éconceptivel dentro do escopo de proteção das reivindicaçõesde patente posteriormente.
Claims (9)
1. Um material de aço, caracterizado pelo fato de queo aço é pó metalurgicamente manufaturado e possui umacomposição química contendo, em % em peso:-0,01 - 2 de C-0,01 - 3,0 de Si-0,01 - 10,0 de Mn-16 - 30 de Cr-0,01 - 5 de Ni-0,01 - 5,0 de (Mo + W/2)-0,01 - 9 de Comáximo de 0,5 de S, e-0,6 - 10 de N e-0,5 - 14 de (v + Nb/2) , em que os conteúdos de N porum lado, e de (v + Nb/2) por outro lado, são balanceadosuns em relação aos outros de maneira tal que os conteúdosdestes elementos estejam dentro de uma área que é definidapelas coordenadas a', b , g, h, a' no sistema de coordenadasna Figura 1, onde as coordenadas de [N, (v + Nb/2)] são:A': [0,6; 0,5]b': [1,6; 0,5]g: [9,8; 14,0]H: [2,6; 14,0],e máximo de 7 de (Ti + Zr + Al) , o balançoessencialmente somente ferro e impurezas em quantidadesnormais.
2. Um material de aço de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que os conteúdos de N por umlado, e de (V + Nb/2) por outro lado, devem ser balanceadosuns em relação aos outros de maneira tal que os conteúdosdestes elementos estejam dentro de uma área que é definidapelas coordenadas A, B, C, D, A no sistema de coordenadasna Figura 1, onde as coordenadas de [Ν, (V + Nb/2)] para A,B, C, D, A são:A [0,8; 0,5]B [1,4; 0,5]C [8,0; 14,0]D [4,3; 14,0] .
3. Um material de aço de acordo a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que ele contém 0,1 - 0,5 de C;- 0,01 - 1,5 de Si; 0,01 - 1,5 de Mn; 18 - 22 de Cr; 0,01 -- 2,5 de Mo; 0,5 - 2,0 de Ve 0,8 - 2,0 de N, e de que elepossui uma matriz que depois de endurecimento a partir deuma temperatura de austenitização de 950 0C - 1.150 0C etemperamento em baixa temperatura em 200 0C - 300 0C / 2 χ 2h, ou temperamento em alta temperatura em 450 0C - 550 0C /- 2 χ 2 h, é composto de martensita com um conteúdo de fasesduras consistindo de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e MX, onde M é essencialmente V e X éessencialmente N, e o conteúdo total destas fases duras éde 10 % em volume.
4. Um material de aço de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que ele contém 0,1 - 0,5 de C;-0,01 - 1,5 de Si; 0,01 - 1,5 de Mn; 18 - 22 de Cr; 0,01 --2,5 de Mo; 2,0 - 4,0 de V e 1,3 - 3,0 de N, e de que elepossui uma matriz que depois de endurecimento a partir deuma temperatura de austenitização de 950 0C - 1.150 0C etemperamento em baixa temperatura de cerca de 200 0C - 300-0C / 2 χ 2 h, ou temperamento em alta temperatura em 450 0C- 550 0C / 2 χ 2 h, é composto de martensita temperada comum conteúdo de fases duras consistindo de no máximo 10 % emvolume de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e no máximo 10 % em volume de MX, onde Mé essencialmente V e X é essencialmente N.
5. Um material de aço de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que ele contém 0,1 - 0,8 de C;-0,01 - 1,5 de Si; 0,01 - 1,5 de Mn; 18 - 22 de Cr; 0,01 --2,5 de Mo; 4,0 - 7,5 de V e 1,5 - 5,0 de N, e de que elepossui uma matriz que depois de endurecimento a partir deuma temperatura de austenitização de 1.100 0C - 1.120 0C etemperamento em baixa temperatura de cerca de 200 0C - 300-0C / 2 χ 2 h, ou temperamento em alta temperatura em 450 0C- 550 0C / 2 χ 2 h, é composto de martensita temperada comum conteúdo de fases duras consistindo de 2 % em volume - 7% em volume de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e 10 % em volume - 20 % em volume de MX,onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
6. Um material de aço de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que ele contém 0,1 - 1,5 de C;-0,01 - 1,5 de Si; 0,01 - 1,5 de Mn; 18 - 22 de Cr; 0,01 --2,5 de Mo; 7,5 - 11,0 de V e 2,5 - 6,5 de N, e de que elepossui uma matriz que depois de endurecimento a partir deuma temperatura de austenitização de 1.100 °C - 1.120 °C etemperamento em baixa temperatura de cerca de 200 0C - 300°C / 2 χ 2 h, ou temperamento em alta temperatura em 450 0C- 550 °C / 2 χ 2 h, é composto de martensita temperada comum conteúdo de fases duras consistindo de 3 % em volume - 8% em volume de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e 15 % em volume - 25 % em volume de MX,onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
7. Um material de aço de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que ele contém 0,1 - 2 de C;-0,01 - 1,5 de Si; 0,01 - 1,5 de Mn; 18 - 22 de Cr; 0,01 --2,5 de Mo; 11,0 - 14 de V e 5 - 10 de N, e de que ele-possui uma matriz que depois de endurecimento a partir deuma temperatura de austenitização de 1.100 0C - 1.120 0C etemperamento em baixa temperatura de cerca de 200 0C - 300-°C / 2 χ 2 h, ou temperamento em alta temperatura em 450 0C-550 °C / 2 χ 2 h, é composto de martensita temperada comum conteúdo de fases duras consistindo de 2 % em volume -% em volume de M2X, onde M é essencialmente Cr e X éessencialmente N, e 30 % em volume - 40 % em volume de MX,onde M é essencialmente V e X é essencialmente N.
8. Um material de aço de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 -I1 caracterizado pelo fato de que amanufaturação compreende produção de pó por atomização degás, preferivelmente atomização de gás de nitrogênio, de umfundido de aço, e nitração de fase sólida do pó.
9. Uma ferramenta para moldagem por injeção, moldagempor compressão e por extrusão de componentes de plásticos,ou para a prensagem de um pó, ou para a formação e o cortede lâminas de metal em aplicações de trabalho a frio, oucomponentes de construção tais como bocais de injeção paramotores, partes de desgaste, partes de bomba, componentesde mancai, ou facas, partes de desgaste, etc., parautilização em indústria alimentícia, caracterizados pelofato de que ela foi manufaturada de um material de açoconforme definido em qualquer uma das reivindicações 1-8,e que foi endurecido e temperado conforme definido emqualquer uma das reivindicações 3-7.
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