ES2280304T3

ES2280304T3 - Aleacion de acero, soportes y piezas de soportes para herramientas de moldeo de plastico y piezas en bruto endurecidas por templado para soportes y piezas de soportes.

Info

Publication number: ES2280304T3
Application number: ES01270634T
Authority: ES
Inventors: Odd Sandberg; Magnus Tidesten
Original assignee: Uddeholms AB
Current assignee: Uddeholms AB
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2007-09-16
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: SE518023C2; HUP0301825A3; CA2425893C; TWI286576B; KR100831823B1; AU2427002A; SE0004586D0; SE0004586L; CN1207420C; JP2004515654A; DE60126646D1; BR0116057A; HUP0301825A2; MXPA03005136A; PT1341944E; PL196489B1; US20040013559A1; HU228284B1; AU2002224270B8; EP1341944A1

Abstract

Una aleación de acero que tiene una composición química que contiene en % en peso: 0, 06 a 0, 15 de C 0, 16 < C + N < 0, 26 0, 1 a 1, 0 de Si 0, 1 a 2, 0 de Mn 12, 5 a 14, 5 de Cr 0, 8 a 2, 5 de Ni 0, 1 a 1, 5 de Mo opcionalmente vanadio hasta un máximo de 0, 7 de V opcionalmente uno o más de los elementos S, C y O para mejorar la capacidad de mecanización del acero, en cantidades de hasta 0, 25 de S como máximo, 0, 01 (100 ppm) de Ca como máximo, 0, 01 (100 ppm) de O como máximo, el resto de hierro e impurezas inevitables.

Description

Aleación de acero, soportes y piezas de soportes para herramientas de moldeo de plástico, y piezas en bruto endurecidas por templado para soportes y piezas de soportes.

Campo técnico

La presente invención se refiere a una aleación de acero y particularmente a una aleación de acero para la fabricación de soportes y piezas de soportes para herramientas de moldeo de plástico. La invención se refiere también a soportes y piezas de soportes fabricados del acero, así como a piezas en bruto hechas de la aleación de acero para la fabricación de dichos soportes y piezas de soportes.

Antecedentes de la invención

Los soportes y piezas de soportes para herramientas de moldeo de plástico se emplean como componentes de sujeción y/o encuadre de la herramienta de moldeo de plástico en juegos de herramientas, debiéndose fabricar el producto de plástico en la herramienta mediante alguna clase de procedimiento de moldeo. Entre las piezas de soportes concebibles pueden mencionarse chapas de refuerzo y otras piezas de construcción, así como pesados bloques con grandes rebajes en los que alojar y sostener la herramienta de moldeo real. Dichos soportes y piezas de soportes están hechos con aleaciones de acero muy diferentes, que incluyen aceros inoxidables martensíticos. Un acero que es fabricado y comercializado por el solicitante con la marca registrada RAMAX S® pertenece a ese grupo y tiene la siguiente composición nominal en % en peso: 0,33 de C, 0,35 de Si, 1,35 de Mn, 16,6 de Cr, 0,55 de Ni, 0,12 de N, 0,12 de S, el resto de hierro e impurezas de la fabricación del acero. El acero estandarizado más próximo comparable es AISI 420F. Los aceros de este tipo tienen una resistencia a la corrosión adecuada, pero no tienen una microestructura martensítica que sea tan homogénea como sería deseable, aunque pueden contener ferrita y puntos duros, que se deben a martensita retenida sin templar, lo que a su vez puede explicarse por una cierta tendencia a la segregación del acero. Por tanto, existe una demanda de mejoras en lo que concierne a aceros de soporte. También es deseable que el mismo acero, posiblemente con alguna modificación de la composición, sea útil igualmente para la herramienta de moldeo real.

Descripción de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un acero, que después de endurecimiento y templado tenga una estructura más uniforme que el acero mencionado anteriormente, esencialmente sin ferrita y/o puntos en el material que tengan una dureza pronunciadamente mayor.

La invención persigue también conseguir uno o varios de los efectos siguientes:

- Una buena capacidad de mecanización.

- Una resistencia a la corrosión adecuada.

- Una templabilidad adecuada, considerando que sea posible usar el acero para la fabricación de bloques de soporte hechos de chapas que puedan tener un grosor de hasta al menos 300 mm y en algunos casos incluso de hasta 400 mm de grosor.

- Una ductilidad/resistencia adecuada.

- Una dureza de 30 a 42 HRC, preferentemente 38 a 40 HRC en el estado de endurecimiento por templado.

- Una buena capacidad de pulido, al menos según una forma de realización preferida, para que pueda usarse también en herramientas de moldeo en las que se exijan altas demandas en lo que concierne a la capacidad.

Los objetivos anteriores pueden conseguirse si el acero tiene la composición química que se declara en las reivindicaciones de patente anexas.

En lo que concierne a la importancia de los elementos separados y su interacción en el acero, puede considerarse de aplicación lo siguiente sin querer restringirse a ninguna teoría específica la protección de patente reivindicada.

El carbono y el nitrógeno son elementos que tienen una gran importancia para la dureza y ductilidad del acero. El carbono es también un importante elemento de promoción de la templabilidad. Sin embargo, el carbono se une al cromo en la forma de carburos de cromo (carburos M7C3) y puede, por tanto, perjudicar a la resistencia a la corrosión del acero. El acero, por tanto, puede contener un máximo del 0,15% de carbono, preferentemente un máximo del 0,13% de carbono (en este texto, se refiere a % en peso si no se indica lo contrario). Sin embargo, el carbono tiene también algunos efectos ventajosos, como el hecho de existir junto con nitrógeno como un elemento disuelto en la martensita templada para contribuir a la dureza de la misma, y actúa también como un estabilizador de austenita y, con ello, contrarresta la ferrita en la estructura. La cantidad mínima de carbono en el acero será, por tanto, del 0,06%, preferentemente al menos el 0,07%.

El nitrógeno contribuye a proporcionar una distribución más uniforme y más homogénea de carburos y carbonitruros afectando a las condiciones de solidificación en el sistema de aleación de tal manera que se evitan o se reducen agregados más grandes de carburos durante la solidificación. Se reduce también la proporción de carburos M23 C6 en favor de M(C,N), es decir, carbonitruros de vanadio, lo cual tiene un impacto favorable en la ductilidad/resistencia. En resumen, el nitrógeno contribuye a proporcionar un proceso de solidificación más favorable que implica carburos y nitruros más pequeños, que pueden descomponerse durante el trabajo hacia una fase más finamente dispersa. A partir de estas razones, el nitrógeno existirá en una cantidad de al menos el 0,07%, preferentemente al menos el 0,08%, pero no más del 0,22%, preferentemente el 0,15% como máximo, al mismo tiempo que la cantidad total de carbono y nitrógeno satisfará la condición 0,16 \leq C + N \leq 0,26. Preferentemente, C + N serán al menos el 0,17% pero de modo adecuado el 0,23% como máximo. Nominalmente, el acero contiene del 0,20 al 0,22 (C + N). En el acero endurecido y templado, el nitrógeno se disuelve sustancialmente en la martensita en forma de nitrógeno-martensita en solución sólida y contribuye con ello a la dureza deseada.

En resumen, en lo que concierne al contenido de nitrógeno, puede afirmarse que el nitrógeno existirá en dicha cantidad mínima para contribuir a la resistencia a la corrosión deseada aumentando el denominado valor PRE de la matriz del acero, para existir como un elemento disuelto en la martensita templada que contribuye a la dureza de la martensita, y para formar carbonitruros, M(C, N), en un grado deseado junto con carbono, pero no superará dicho contenido máximo, elevando al máximo el contenido de carbono + nitrógeno, en el que el carbono es el factor más importante que contribuye a la dureza.

El silicio aumenta la actividad de carbono del acero y, con ello, la tendencia a precipitar más carburos primarios. Ésta es una primera razón por la cual es deseable que el acero tenga un bajo contenido de silicio. Además, el silicio es un elemento estabilizador de la ferrita, lo cual es una característica desventajosa de silicio. Como el acero contendrá también los elementos estabilizadores de ferrita cromo y molibdeno en cantidades suficientes para proporcionar efectos deseables mediante estos elementos, al mismo tiempo que el acero contiene un menor contenido de carbono de lo convencional en aceros para la aplicación en cuestión, el contenido de silicio debe restringirse para no provocar que el acero contenga ferrita en su matriz. El acero, por tanto, no debe contener más del 1% de Si, preferentemente el 0,7% de Si como máximo, de forma más adecuada el 0,5% de Si como máximo, y con la máxima conveniencia un contenido todavía menor de silicio. Generalmente, se aplicará la regla de que los elementos estabilizadores de ferrita se adaptarán a los estabilizadores de austenita para evitar la formación de ferrita en el acero. Sin embargo, el silicio existe como un residuo del tratamiento de desoxidación, por lo cual el contenido óptimo de silicio se encuentra en el intervalo del 0,05 al 0,5%, normalmente en el intervalo del 0,1 al 0,4%, y es nominalmente del 0,2 al 0,3%
aproximadamente.

El manganeso es un elemento que promueve la austenita y la templabilidad, que es un efecto favorable del manganeso, y puede emplearse también para refinado de azufre mediante formación de sulfuros de manganeso inocuos en el acero. El manganeso, por tanto, existirá en una cantidad mínima del 0,1%, preferentemente al menos el 0,3%. El manganeso, sin embargo, tiene una tendencia a la segregación junto con fósforo que puede dar origen a una fragilidad en el templado. El manganeso, por tanto, no debe existir en una cantidad que supere el 2%, preferentemente el 1,5% como máximo, de forma adecuada el 1,3% como máximo.

El cromo es el principal elemento de aleación del acero y es esencialmente responsable de proporcionar carácter inoxidable del acero, que es una característica importante de los soportes y piezas de soportes para herramientas de moldeo de plástico, así como para la herramienta de moldeo de plástico en sí, que a menudo se usa en entornos húmedos, que pueden causar oxidación en aceros menos resistentes a la corrosión.

El cromo es también el elemento de promoción de la templabilidad del acero más importante. Sin embargo, no se unen cantidades sustanciales de cromo en forma de carburos, ya que el acero tiene un contenido comparativamente bajo de carbono, por lo cual el acero puede tener un contenido de cromo tan bajo como el 12,5% y no obstante conseguir una resistencia a la corrosión deseada. Sin embargo, el acero contiene preferentemente al menos el 13,0% de cromo. El límite superior está determinado en primer lugar por la tendencia a la formación de ferrita del cromo. El acero, por tanto, no debe contener más del 14,5% de Cr como máximo, preferentemente el 14,0% de Cr como máximo. Nominalmente, el acero debe contener del 13,1 al 13,7% de Cr.

El níquel debe existir en el acero en una cantidad mínima del 0,8%, preferentemente al menos el 1,0%, para proporcionar al acero una templabilidad muy alta. Sin embargo, por razones de coste el contenido debe limitarse al 2,5% como máximo, preferentemente al 2,0% como máximo. Nominalmente, el acero contiene del 1,4 al 1,8%, o el 1,6% de Ni aproximadamente.

Opcionalmente, el acero de la invención puede contener también un contenido de vanadio activo para producir un endurecimiento secundario a través de precipitación de carburos secundarios en conexión con la operación de templado, en el que se incrementa la resistencia al templado. El vanadio, cuando está presente, actúa también como un inhibidor del crecimiento de grano a través de la precipitación de MC-carburos. Si el contenido de vanadio es demasiado alto, sin embargo, formará grandes MC-carbonitruros primarios durante la solidificación del acero, y esto ocurre también si se somete el acero a refusión ESR, carburos primarios que no se disolverán durante el procedimiento de endurecimiento. Para la consecución del endurecimiento secundario deseado y para proporcionar una contribución favorable a la inhibición de crecimiento de grano, pero evitando al mismo tiempo la formación de grandes carburos primarios indisolubles en el acero, el contenido opcional de vanadio debe encontrarse en el intervalo del 0,07 al 0,7% de V. Un contenido adecuado es del 0,10 al 0,30% de V, nominalmente el 0,2% de V
aproximadamente.

Preferentemente, el acero contiene también un contenido activo de molibdeno, por ejemplo, al menos el 0,1%, para dar un efecto promotor de la templabilidad. El molibdeno de hasta una cantidad de al menos el 1,0% promueve también la resistencia a la corrosión pero puede tener también efecto si el contenido es más alto. Cuando se templa, el molibdeno contribuye también a aumentar la resistencia al templado del acero, que es favorable. Por otra parte, un contenido de molibdeno demasiado alto puede dar lugar a una estructura de carbono desfavorable causando una tendencia a la precipitación de carburos de límite de grano y segregaciones. Además, el molibdeno es estabilizador de la ferrita, lo que es desfavorable. El acero, por tanto, contendrá un contenido equilibrado de molibdeno para aprovechar sus efectos favorables pero al mismo tiempo evitar los que son desfavorables. Preferentemente, el contenido de molibdeno no debería superar el 1,7%. Un contenido óptimo puede encontrarse en el intervalo del 0,1 al 0,9%, probablemente en el intervalo del 0,4 al 0,6% de Mo.

Normalmente, el acero no contiene wolframio en cantidades que superen el nivel de impureza, pero puede posiblemente tolerarse en cantidades de hasta el 1%.

Será posible suministrar el acero de la invención en su estado endurecido por templado, lo que hace posible fabricar soportes y herramientas de moldeo de gran tamaño a través de operaciones de mecanizado. El endurecimiento se efectúa a través de la austenización a una temperatura de 850 a 1.000°C, preferentemente de 900 a 975°C, o a 950°C aproximadamente, seguido de enfriamiento en aceite o en un baño de polímero, por enfriamiento en gas en un horno de vacío, o en aire. El templado a alta temperatura para la consecución de un material endurecido por templado con una dureza de 30 a 42 HRC, preferentemente de 38 a 41 o de 40 HRC aproximadamente, que es adecuado para operaciones de mecanizado, se realiza a una temperatura de 510 a 650°C, preferentemente de 520 a 540°C, durante al menos una hora, preferentemente a través de doble templado; dos veces durante dos horas. El acero puede, como alternativa, templarse a baja temperatura a entre 200 y 275°C, por ejemplo, a 250°C aproximadamente, para obtener una dureza de 38 a 42 o de 40 HRC aproximadamente.

Según una forma de realización preferida, el acero puede contener también un contenido activo de azufre, posiblemente en combinación con calcio y oxígeno, para mejorar la capacidad de mecanización del acero en su condición de endurecido por templado. Para obtener el mejor efecto en términos de mejora de la capacidad de mecanización, el acero debe contener al menos el 0,07% de S si el acero no contiene también una cantidad añadida intencionadamente de calcio y oxígeno, y al menos el 0,035%, respectivamente, si el acero contiene también una cantidad activa de calcio y oxígeno. El contenido de azufre máximo del acero es del 0,25%, cuando el acero se alea intencionadamente con un contenido de azufre. Un contenido de azufre adecuado en este caso puede ser el 0,12%. También puede concebirse, sin embargo, una variante del acero sin azufre.

En este caso el acero no contiene azufre por encima del nivel de impureza, y el acero tampoco contiene ningún contenido activo de calcio y/u oxígeno.

Es concebible así que el acero contenga del 0,035 al 0,25% de S en combinación con de 3 a 100 ppm en peso de Ca, preferentemente de 5 a 75 ppm de Ca, de forma adecuada 40 ppm de Ca como máximo, y de 10 a 100 ppm de O, en el que dicho calcio, que puede suministrarse como silicio-calcio, CaSi, para globulizar los sulfuros existentes para formar sulfuros de calcio, contrarresta que los sulfuros desarrollen una forma alargada no deseada que podría perjudicar la ductilidad.

El acero de la invención puede fabricarse convencionalmente a una escala de producción por fabricación de un fundido metálico de la forma normal, teniendo dicho fundido una composición química según la invención, y vertiendo el fundido en grandes lingotes o vertiendo el fundido continuamente. También es posible verter electrodos del metal fundido y después refundir los electrodos a través de Refusión Bajo Escoria Electroconductora (ESR). También es posible fabricar lingotes metalúrgicamente en polvo a través de atomización por gas del fundido para producir un polvo, que a continuación se compacta a través de una técnica que puede comprender prensado isostático en caliente, denominado HIP, o, como alternativa, fabricar lingotes a través de formación por nebuliza-
ción.

Otras características, aspectos y rasgos del acero según la invención, y su utilidad para la fabricación de soportes y herramientas de moldeo, se explicarán más en detalle en lo siguiente a través de una descripción de experimentos realizados y resultados conseguidos.

Breve descripción de los dibujos

En la siguiente descripción de experimentos realizados y resultados conseguidos se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la fig. 1 muestra un bloque de soporte de un diseño típico, que puede fabricarse con el acero según la invención,

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la fig. 2A es una gráfica que muestra la dureza de un primer conjunto de aceros, producidos en la forma de los denominados lingotes Q (metales de laboratorio de 50 kg), después de endurecimiento pero antes de templado, con respecto a la temperatura de austenización a un tiempo de retención de 30 min,

la fig. 2B muestra gráficas correspondientes para otra serie de aceros sometidos a ensayo fabricados como lingotes Q,

la fig. 3A muestra curvas de templado para aquellos aceros del primer conjunto que se han endurecido a partir de 1.030°C,

la fig. 3B muestra el intervalo de temperaturas de templado de 500 a 550°C de las curvas de templado de la fig. 3A a una mayor escala,

la fig. 3C muestra curvas de templado dentro del intervalo de temperaturas de templado de 500 a 550°C para aquellos aceros sometidos a más ensayo, cuya dureza frente a la temperatura de austenización se mostraba en la fig. 2B,

la fig. 4 es un gráfico que muestra curvas de templabilidad para los aceros que se sometieron a ensayo según se expone anteriormente,

la fig. 5 es un gráfico de barras que ilustra los resultados de las pruebas de resistencia de impacto de los aceros mencionados anteriormente, y

las fig. 6A y 6B son gráficos de barras que ilustran la densidad actual crítica, Icr, medida cuando las muestras de las pruebas de corrosión se han enfriado lentamente en un horno de vacío a dos velocidades de enfriamiento diferentes a partir de la temperatura de austenización y posteriormente se han templado a alta temperatura a 40 HRC aproximadamente.

Examen de los aceros facturados a escala de laboratorio

La fig. 1 muestra un bloque de soporte 1 de un diseño típico, que podrá fabricarse con el acero según la invención. En el bloque 1 existe una cavidad 2, que dará cabida a una herramienta de moldeo, habitualmente una herramienta de moldeo de plástico. El bloque 1 tiene dimensiones considerables y la cavidad 2 es grande y profunda. Por tanto, se plantean una serie de requisitos diferentes en el material según la invención, es decir, una templabilidad adecuada con referencia al considerable grosor del bloque, y una buena aptitud para mecanizado por medio de herramientas de corte, como cuchillas de fresas y brocas.

Material

Se fabricaron 17 lingotes Q (metales de laboratorio de 50 kg) con composiciones según la Tabla I en cuatro tandas. En la primera tanda (Q9043-Q9080), se fabricaron lingotes que tenían composiciones químicas dentro de un amplio intervalo; por ejemplo, se sometieron a ensayo variantes que tenían comparativamente alto contenido de nitrógeno. Se reveló que la aleación que tenía las características más interesantes era Q9068, es decir, con contenido de carbono comprendido en un intervalo medio del 0,10% aproximadamente y con un contenido de nitrógeno
moderado.

En la segunda tanda (Q9129-Q9132) se intentó optimizar las características que se obtuvieron para Q9068. El contenido de carbono se cambió ligeramente, se añadió vanadio para obtener un tamaño de grano más fino, y se rebajó el contenido de níquel para una de las variantes.

En la tercera tanda (Q9129-Q9139) se sometieron a ensayo variantes que tenían un contenido de azufre aumentado.

En una cuarta tanda sólo se sometieron a ensayo dos aceros, Q9153 y Q9154, para evaluar las relaciones entre carbono y nitrógeno.

Los aceros Q9043 y Q9063 son materiales de referencia. Q9043 tiene una composición acorde con SIS2314 y AISI 420, mientras Q9063 corresponde a W.Nr. 1.2316.

Los lingotes Q se forjaron en la forma de barras de tamaño 60 x 40 mm, después de lo cual las barras se enfriaron en vermiculita.

TABLA I Materiales de prueba; composición química en % en peso, Fe en equilibrio e impurezas inevitables

1

Dureza después de tratamiento por calor

En la fig. 2A y la fig. 2B se muestra la dureza frente a la temperatura de austenización. A partir de las gráficas de estos dibujos es evidente que la dureza aumenta con el aumento de la temperatura de austenización para algunos aceros que tienen un contenido de carbono superior, como para Q9043, Q9063, Q9103, Q9104 y Q9135. 1.030°C es una temperatura de austenización que puede ser apropiada en estos casos. Para otros aceros, la dureza disminuye o se mantiene constante con el aumento de la temperatura de austenización. En ese caso, puede ser más apropiado elegir 950°C como temperatura de austenización.

En la fig. 3A y la fig. 3B se muestra la dureza después de templado de aquellos aceros que se han endurecido a partir de 1.030°C, mientras que en el diagrama de la fig. 3C se muestran todas las curvas de templado para aquellos de los lingotes Q 9129 a 9154 que se han endurecido a partir de 950°C. De las curvas de templado puede extraerse la conclusión de que todos los aceros pueden templarse hasta 40 HRC a través de templado en el intervalo de temperatura de 520 a 600°C.

Una dureza apropiada del acero después de endurecimiento por templado es de 40 HRC aproximadamente. En la Tabla II a continuación, se exponen los tratamientos por calor que proporcionan dicha dureza a los diferentes
aceros.

TABLA II Tratamiento por calor para endurecimiento por templado, resto austenita medido, porcentaje en volumen

2

Templabilidad

En las curvas de templabilidad de la fig. 4 se muestra la dureza después de endurecimiento a partir de las temperaturas de austenización que se proporcionan en la Tabla II, temperaturas a partir de las cuales las muestras se han enfriado a velocidades diferentes.

Pruebas de resistencia al impacto

Se realizaron a temperatura ambiente pruebas de resistencia de impacto de especímenes de prueba sin entalla, con valores medios para cuatro a seis barras de cada acero. En la Tabla III se ofrecen los tratamientos por calor y las velocidades de enfriamiento, que se emplearon para los diferentes aceros. Los resultados se desvelan en el gráfico de barras de la fig. 5. A partir de este gráfico puede reconocerse que algunas variantes, como Q9067, 9068, 9069, 9129, 9131, 9132 y Q9153, tienen una ductilidad muy alta, > 350 J, y que las barras de prueba no se rompieron, pero también que algunos otros aceros, que incluyen, por ejemplo, acero Q9154, tienen una ductilidad considerablemente mejor que los aceros de referencia, Q9063 y 9043, que están en el nivel de 180 a 200 J.

TABLA III

3

Pruebas de corrosión

Se establecieron curvas de polarización en una primera tanda de prueba para los aceros dados en la Tabla IV en términos de densidad actual crítica, Icr, para la evaluación de la resistencia a la corrosión de los aceros. En lo que concierne a este procedimiento de medida, la regla es que cuanto más baja sea Irc, mejor será la resistencia a la corrosión. Las investigaciones se realizaron en dos series de pruebas, en las que los especímenes de prueba se sometieron a diferentes velocidades de enfriamiento. En la Tabla IV se muestran los tratamientos por calor de la primera serie.

TABLA IV Tratamiento por calor de especímenes de prueba de polarización. Enfriamiento en horno de vacío

4

Los resultados de esta primera tanda de prueba son evidentes a partir del gráfico de barras de la fig. 6A. A partir de este gráfico de barras es evidente que cinco aceros tenían una mejor resistencia a la corrosión que el material de referencia, Q9063, a saber, Q9068, Q9070, Q9129, Q9132 y Q9153.

Se emplearon velocidades de enfriamiento t8/5 todavía más lentas en una segunda tanda de prueba, ver Tabla V y fig. 6B.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA V Tratamiento por calor de especímenes de prueba de polarización. Enfriamiento en horno de vacío

5

La fig. 6B ilustra que se notificaron mejores resistencias a la corrosión para muestras de Q9063, 9129, 9153 y 9154.

Discusión

En la descripción introductoria de la invención se enumeró una serie de fines de la invención. Además de una buena capacidad de mecanización, el acero tendrá una buena ductilidad, una buena resistencia a la corrosión y una buena templabilidad. Puede afirmarse que se persigue que el acero, además de una buena capacidad de mecanización, tenga una mejor ductilidad, resistencia a la corrosión y templabilidad que el acero Q9063. Cuatro aceros satisfacen estos criterios, a saber, Q9068, Q9129, Q9153 y Q9154, que tienen una composición bastante similar; aunque el acero Q9154 tiene un contenido de nitrógeno superior y un contenido de carbono inferior. Sobre la base de estas experiencias, puede suponerse que una composición óptima podría ser la siguiente, a saber, 0,10 de C, 0,075 de N, 0,16 de Si, 1,1 de Mn, 13,1 de Cr, 0,13 de V, 1,8 de Ni, 0,5 de Mo, Fe en equilibrio e impurezas inevitables. Una alternativa podría ser un acero que contuviera 0,06 de C y 0,14 de Ni, pero con el resto de la misma composición que lo anterior. Otras alternativas -composiciones nominales concebibles adecuadas- podrían ser las siguientes: 0,12 de C, 0,20 de Si, 1,30 de Mn, 0,10 de S, 13,4 de Cr, 1,60 de Ni, 0,50 de Mo, 0,20 de V, 0,10 de N, el resto de hierro e impurezas inevitables, y/o 0,14 de C, 0,18 de Si, 1,30 de Mn, 0,10 de S, 13,5 de Cr, 1,67 de Ni, 0,50 de Mo, 0,22 de V, 0,10 de N, el resto de hierro e impurezas inevitables.

Fabricación de acero a escala de producción

Se fabricaron 35 toneladas de material de metal fundido en un horno de arco eléctrico. Antes de la colada, el fundido tenía la siguiente composición química: 0,15 de C, 0,18 de Si, 0,020 de P, 0,08 de S, 13,60 de Cr, 1,60 de Ni, 0,48 de Mo, 0,20 de V, 0,083 de N, Fe en equilibrio e impurezas inevitables. Del fundido se fabricaron lingotes, que se forjaron en la forma de barras planas de dimensiones variables. El forjado no causó ningún problema. Las barras forjadas se endurecieron por templado hasta una dureza de 380 HB aproximadamente a través de austenización a 950°C, tiempo de retención 2 h, enfriamiento rápido al aire y templado a 540°C, 2 x 2 h. Las barras endurecidas así por templado se mecanizaron para obtener plantillas finales.

Claims

1. Una aleación de acero que tiene una composición química que contiene en % en peso:

0,06 a 0,15 de C

0,16 \leq C + N \leq 0,26

0,1 a 1,0 de Si

0,1 a 2,0 de Mn

12,5 a 14,5 de Cr

0,8 a 2,5 de Ni

0,1 a 1,5 de Mo

opcionalmente vanadio hasta un máximo de 0,7 de V

opcionalmente uno o más de los elementos S, C y O para mejorar la capacidad de mecanización del acero, en cantidades de hasta

0,25 de S como máximo,

0,01 (100 ppm) de Ca como máximo,

0,01 (100 ppm) de O como máximo,

el resto de hierro e impurezas inevitables.

2. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene de 0,07 a 0,13 de C.

3. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene de 0,08 a 0,15 de N.

4. Una aleación de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la cantidad total de C + N satisfará la condición 0,17 < C + N < 0,23.

5. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene de 0,1 a 0,7 de Si, preferentemente 0,5 de Si como máximo.

6. Una aleación de acero según la reivindicación 5, caracterizada porque contiene de 0,1 a 0,4 de Si.

7. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene 1,5 de Mn como máximo, preferentemente 1,3 de Mn como máximo.

8. Una aleación de acero según la reivindicación 1,caracterizada porque contiene de 13,0 a 14,0 de Cr.

9. Una aleación de acero según la reivindicación 8, caracterizada porque contiene de 13,1 a 13,7 de Cr.

10. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene de 1,0 a 2,0 de Ni.

11. Una aleación de acero según la reivindicación 10, caracterizada porque contiene de 1,4 a 1,8 de Ni.

12. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene de 0,1 a 0,9 de Mo.

13. Una aleación de acero según la reivindicación 12, caracterizada porque contiene 0,4 a 0,6 Mo.

14. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene al menos 0,07 de V.

15. Una aleación de acero según la reivindicación 14, caracterizada porque contiene al menos 0,10 de V.

16. Una aleación de acero según la reivindicación 15, caracterizada porque contiene 0,10 a 0,30 de V.

17. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene 0,15 de S como máximo.

18. Una aleación de acero según la reivindicación 17, caracterizada porque contiene de 0,08 a 0,12 de S.

19. Una aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque no contiene S, Ca u O por encima del nivel de impureza.

20. Una aleación de acero según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque contiene

0,06 a 0,13 de C

0,08 a 0,15 de N

0,1 a 0,4, preferentemente 0,2 a 0,3 de Si

0,2 a 1,3 de Mn

12,5 a 13,6 de Cr

0,1 a 0,3 de V

0,2 a 0,8 de Mo

1,4 a 1,8 de Ni

21. Soportes y piezas de soportes para herramientas de moldeo de plástico, caracterizados porque consisten en una aleación de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.