ES2824461T3 - Componente de acero fabricado por conformado en caliente, método de fabricación y uso del componente - Google Patents

Componente de acero fabricado por conformado en caliente, método de fabricación y uso del componente Download PDF

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Abstract

Componente de acero fabricado por conformado en caliente después de la austenización caracterizado porque el componente de acero consiste en % en peso del 0,08 al 0,2 % de carbono (C), menos del o igual al 3,5 % de silicio (Si), del 2,0 al 16,0 % de manganeso (Mn), del 8,0 al 14,0 % de cromo (Cr), menos del o igual al 6,0 % de níquel (Ni), del 0,05 al 0,6 % de nitrógeno (N), menos del o igual al 1,2 % de niobio (Nb), de modo que Nb = 4 x (C + N), menos del o igual al 1,2 % de titanio (Ti) de modo que Ti = 4x (C + N) + 0,15, y además opcionalmente menos del o igual al 2,0 % de molibdeno (Mo), menos del o igual al 0,15 % de vanadio (V), menos del o igual al 2,0 % de cobre (Cu), menos del 0,02 % de aluminio (Al), menos del o igual al 0,05 % de boro (B), siendo el resto hierro e impurezas inevitables, y porque el límite elástico del componente de acero Rp0,2 está en el intervalo de 1.100 a 1.350 MPa, la resistencia a la tracción del componente de acero Rm está en el intervalo de 1.600 a 1.750 MPa, y el alargamiento del componente de acero A40x8 está en el intervalo del 10 al 12,5 %, en donde el alargamiento A40x8 significa que la prueba de tracción se realiza con una duela de tracción con una longitud de 40 milímetros y un ancho de 8 milímetros.

Description

DESCRIPCIÓN
Componente de acero fabricado por conformado en caliente, método de fabricación y uso del componente
La presente invención se refiere a un componente de acero, preferiblemente a un componente de acero inoxidable fabricado mediante conformado en caliente. La invención también se refiere al uso del componente.
El proceso de conformado en caliente o a menudo llamado endurecimiento por presión permite, junto con materiales conformables en caliente, alcanzar los objetivos de emisiones de CO2 de la industria automotriz, para practicar el peso ligero activo y al mismo tiempo aumentar la seguridad de los pasajeros. El conformado en caliente se define como un proceso durante el cual una chapa de acero adecuada con microestructura ferrítica o martensítica se calienta y se mantiene a la temperatura de austenización durante un tiempo de endurecimiento definido. A partir de entonces, se sigue con una etapa del proceso de enfriamiento con una velocidad de enfriamiento definida. Además, el proceso incluye la extracción del material del horno y la transferencia del material a una herramienta de conformado en caliente. En la herramienta, el material se conforma al componente objetivo. Dependiendo de la composición del material, la herramienta se debe enfriar activamente. La velocidad de enfriamiento se orienta a valores, que generan una estructura de endurecimiento martensítica para el material. Un componente fabricado con un proceso de este tipo dispone de una alta resistencia a la tracción con una ductilidad mayormente baja y un bajo potencial de absorción de energía. Este tipo de componente se usa para componentes de seguridad y de impacto relevantes en pilares, canales, travesaños de asientos o paneles de balancines de automóviles de pasajeros.
Los aceros tratables térmicamente, tales como los 22MnB5 aleados con manganeso y boro, se usan para el conformado en caliente en la industria automotriz. Esta aleación alcanza después del endurecimiento por presión propiedades mecánicas, como un límite elástico de 1.050 MPa, una resistencia a la tracción de 1.500 MPa con alargamiento de fractura A80 = 5 - 6 %, cuando el espesor del material es de 1,5 milímetros, la temperatura de austenización es de 925°C, el tiempo de mantenimiento es de 6 minutos y la velocidad de enfriamiento definida es de 27 K/s, y además el tiempo de transferencia desde el horno a la herramienta de conformado en caliente es de 7 hasta 10 segundos.
La microestructura inicial para el conformado en caliente es ferrítica o martensítica ferrítica y la microestructura se transfiere mediante conformado en caliente a una estructura de endurecimiento martensítica. Otros tipos de transformación de microestructura solo se ajustan, si se requieren otras propiedades mecánicas, para algunos componentes de forma parcial o solo localmente. Luego, se varían las velocidades de calentamiento o de enfriamiento. En la bibliografía se conocen otros desarrollos para variar la microestructura tal como el templado a medida.
Los componentes fabricados mediante conformado en caliente en la técnica anterior exhiben una alta dureza y respectivamente una alta resistencia a la tracción, pero un bajo alargamiento. Por lo tanto, los inconvenientes son también una baja ductilidad, un comportamiento de fractura frágil, así como una falla del componente frágil combinada con una baja resistencia al impacto de entalladura y particularmente un bajo potencial de absorción de energía bajo carga abrupta, dinámica, cíclica y balística. Además de una alta absorción de energía, se requiere al mismo tiempo un bajo nivel de intrusión para las piezas de choque relevantes para la seguridad. Además, después del conformado en caliente los materiales ofrecen una insuficiente capacidad de flexión, lo que elimina la opción del procesamiento posterior de los componentes mediante operaciones de conformado en frío. Además, un corte en caliente bajo la temperatura de inicio martensítica (Ms), por ejemplo, para el acero 22MnB5 entre 390°C y 415°C dependiendo de la regla de cálculo, sólo es posible de una manera restrictiva para los aceros tratables térmicamente de la técnica anterior. Como un inconveniente adicional para la estabilidad del proceso de tales materiales durante el conformado en caliente, se puede señalar la propiedad de ser un acero que no se endurece al aire. Eso significa que se debe observar obligatoriamente una velocidad de enfriamiento crítica para alcanzar la estructura de endurecimiento completamente convertida. Esto se tiene que adoptar desde la herramienta de conformado en caliente mediante conductos de refrigerante, lo que hace que la herramienta sea claramente más cara. Además, el revestimiento de la herramienta se debe configurar respectivamente. De lo contrario, en el caso de una herramienta calentada durante la frecuencia de reloj, incluso si sólo ocurre localmente, surgen partes más blandas con una microestructura ferrítica, bainítica o perlítica y cambian las propiedades de los componentes resultantes de manera negativa, es decir, no se tienen la resistencia o dureza requerida de un componente relevante para el choque. Durante el proceso de enfriamiento, se debe reducir la temperatura de acabado martensítico Mf, antes de que sea posible retirar el componente de la herramienta de conformado en caliente. Eso es necesario para asegurar una transformación completamente martensítica. Pero esta restricción da como resultado una reducción significativa del tiempo de ciclo y, por lo tanto, es un inconveniente económico importante en comparación con la fabricación mediante el conformado en frío.
Un inconveniente añadido es la necesidad de un revestimiento superficial adicional para proteger el material contra la formación de cascarilla durante el conformado en caliente y contra la corrosión durante la vida útil del componente. Los aceros tratables térmicamente no cumplen los requisitos de corrosión, especialmente con la corrosión húmeda en los turismos debido a su sistema de aleación. La capa de cascarilla no puede resistir durante el procesamiento adicional de los componentes y la vida útil. Para evitar los inconvenientes de una superficie de corte, la publicación WO 2005/021822 describe un sistema de corrosión catódica a base de zinc y magnesio. En contraste, la publicación WO 2011/023418 desarrolla un sistema activo de protección contra la corrosión con zinc y níquel. Además, se conoce un revestimiento superficial con zinc y aluminio de la publicación EP 1143029, y la publicación EP 1013785 define un revestimiento superficial resistente a las cascarillas a base de aluminio y silicio. En la publicación WO 2006/040030 se menciona una matriz orgánica con partículas a base de SiO2. En todos los tipos de estos revestimientos, el espesor de la capa se ajusta desde 8 hasta 35 micrómetros. Además, todos esos revestimientos tienen una limitada estabilidad frente a la temperatura durante el proceso de conformado en caliente lo que da como resultado por un lado una ventana de proceso limitada para el conformado en caliente y por el otro lado el peligro de una fusión no deseada del revestimiento durante el proceso de austenización. El último aspecto da como resultado casos de daños con roturas de los rodillos en los hornos de solera de rodillos debido a la contaminación de los rodillos cerámicos con fases líquidas del revestimiento superficial. Para algunos revestimientos, es necesaria una curva de calentamiento moderado definida para construir una capa intermedia resistente al calor debido a los procesos de difusión en la primera etapa y luego continuar con el proceso de conformado en caliente considerado. Por lo tanto, hasta la fecha no se pueden usar tecnologías de calentamiento rápido rentables y eficientes en emisiones con métodos inductivos o conductores.
Los aceros tratables térmicamente usados en la técnica anterior para el conformado en caliente y los revestimientos superficiales de estos aceros presentan inconvenientes adicionales importantes en su soldabilidad. Para los procesos de unión térmica de los aceros tratables térmicamente, se puede detectar un reblandecimiento general en la zona afectada por el calor (HAZ, por sus siglas en inglés). En general, los elementos de aleación de los aceros tratables térmicamente, tales como el carbono o el boro, contrarrestan la soldabilidad. Además, las propiedades de alta resistencia provocan un mayor peligro de fragilización por hidrógeno y también existen tensiones más altas. Las tensiones colaboran con la estructura de endurecimiento martensítico y la absorción de hidrógeno. La absorción del hidrógeno puede tener su origen en el proceso del horno debido a un punto de rocío no alcanzado durante el conformado en caliente o debido a la soldadura durante el procesamiento del componente endurecido. Debido a las fases de fusión durante la soldadura, los elementos procedentes del revestimiento superficial, tal como el aluminio o el silicio, se pueden insertar en el cordón de la soldadura. Los resultados son fases intermetálicas de AlFe o AlFeSi frágiles, y reductoras de la resistencia. Por el contrario, si los revestimientos superficiales son a base de zinc, se producen fases de zinc de bajo punto de fusión durante la soldadura que afectan a las grietas debido a la fragilización del metal líquido.
Otros desarrollos apuntan a desacoplar el endurecimiento y el proceso de conformado. En una primera etapa, un denominado pre-acondicionamiento austeniza y enfría una tira o una chapa en lugar de un endurecimiento por prensa con una microestructura de transformación parcialmente martensítica. En una etapa posterior, la tira o la chapa se puede formar en un componente con una temperatura por debajo de la temperatura de transformación Ac1. La publicación US 2015047753A1 y la publicación DE 102016201237A1 describen una forma de proceso alternativo para ahorrar emisiones de CO2 durante la fabricación de componentes.
La publicación WO 2010/149561 se refiere a los aceros inoxidables como un grupo de materiales para el conformado en caliente. Se destacan los aceros inoxidables ferríticos, tal como el 1.4003, los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos, tal como el 1.4006, y los aceros inoxidables martensíticos, tal como el 1.4028 o el 1.4034. Como una forma especial se mencionan los aceros inoxidables martensíticos aleados con níquel hasta un 6 % en peso. El níquel, elemento de aleación, aumenta la protección contra la corrosión y actúa como un formador de fase de austenita. La ventaja general de tener propiedades de endurecimiento por aire para estos aceros inoxidables se describe en esta publicación WO 2010/149561. La dureza alcanzable después del conformado en caliente se relaciona con el nivel del contenido de carbono. Se hace una distinción por el nivel de la temperatura de austenización en relación con el grado de conformado, así para prevenir una influencia negativa de los carburos precipitados en muchos grados de conformado se recomienda la temperatura de austenización por encima de Ac3. Los inconvenientes de estos aceros inoxidables conformables en caliente son, en primer lugar, la alta temperatura de austenización, por ejemplo, para el 1.4304 a 1.150°C. Estas temperaturas superan en su mayoría las posibilidades de los hornos usados para componentes de automoción conformados en caliente. Para alcanzar un alto nivel de ductilidad, es necesario un proceso de recocido posterior y este proceso reduce la eficiencia económica. Además, los aceros inoxidables martensíticos con un contenido de carbono superior al 0,4 % en peso se clasifican en general como no soldables. El alto contenido de carbono se produce durante la soldadura con velocidades de enfriamiento típicas a una transformación estructural con una alta tendencia a endurecer las grietas y una fragilización de la zona afectada por el calor. El alto contenido de carbono en relación con el del cromo incide en una reducción significativa de la resistencia a la corrosión intergranular tras la soldadura en las zonas sensibilizadas por el calor. Además, por debajo de las temperaturas para el recocido en solución que dependen de la aleación para este grupo de materiales entre 400 y 800°C, se puede detectar una zona de agotamiento local debido a la segregación de los carburos concentrados de cromo, tal como el Cr23C6. La formación de núcleos en los límites del grano se facilita en relación con la formación en las áreas del grano. Para una combinación de cargas químicas y mecánicas, se puede producir una fisuración por corrosión bajo tensión con una trayectoria de fisura intergranular.
El Documento de Patente de Número EP 1203830 A2 describe un acero inoxidable martensítico para frenos de disco.
El objeto de la presente invención es eliminar algunos inconvenientes de la técnica anterior y lograr un acero mejorado, preferiblemente un acero inoxidable para ser usado para fabricación mediante un proceso de conformado en caliente de un componente con alta resistencia, alta elongación y ductilidad. Las características esenciales de la presente invención se enumeran en las reivindicaciones adjuntas.
Según la presente invención, un acero para ser usado en un proceso de conformado en caliente es un acero endurecido por presión con una microestructura multifase definida por la cual se desea un contenido definido de austenita después del conformado en caliente para permitir una buena ductilidad, absorción de energía y capacidad de flexión. El acero tiene una microestructura de grano fino con los carburos y nitruros finos distribuidos homogéneamente. En el proceso de conformado en caliente se usa una temperatura de austenización reducida y una mayor resistencia a la formación de cascarilla en comparación con la técnica anterior. No son necesarios un revestimiento superficial adicional o tratamientos superficiales adicionales después del conformado en caliente como un chorro de arena o granallado debido a la repasivación natural por medio de la capa pasiva del óxido de cromo (CrO). Los elementos de aleación están equilibrados entre sí de manera que se desarrolla una alta soldabilidad para los componentes conformados en caliente producidos. Además, la temperatura de inicio martensítica Ms se reduce significativamente para permitir una mayor confiabilidad del proceso con un período de tiempo más largo para los procesos de corte en caliente y un tiempo de enfriamiento reducido en la herramienta de conformado. Los aceros de la presente invención son materiales endurecibles al aire. La combinación de una temperatura inicial martensítica reducida y la propiedad de ser un material endurecible al aire da como resultado ventanas de proceso más grandes y una mayor estabilidad de los valores mecánicos y de la microestructura para la fabricación de componentes de conformado en caliente. La temperatura de austenización también se reduce para ahorrar emisiones de dióxido de carbono (CO2) y costes energéticos durante el proceso de conformado en caliente. Además, durante el ciclo de vida del componente fabricado con el acero de la invención, se dispone de un efecto anticorrosivo satisfactorio. Para lograr un componente con alta seguridad, se ajusta un contenido de austenita residual definido mediante la combinación del proceso de fabricación del material y del conformado en caliente independientemente de la microestructura inicial del material antes del conformado en caliente. El contenido de austenita residual permite una alta ductilidad y, por lo tanto, un alto potencial de absorción de energía bajo cargas de deformación.
El acero según la presente invención consiste en % en peso menos o igual del 0,08 al 0,2 %, preferiblemente del 0,08 al 0,18 % de carbono (C), menos del o igual al 3,5 %, preferiblemente menos del o igual al 2,0 % de silicio (Si), del 2,0 al 16,0 %, preferiblemente del 2,0 al 7,0 % de manganeso (Mn), del 8,0 al 14,0 %, preferiblemente del 9,5 al 1.2,5 % de cromo (Cr), menos del o igual al 6,0 %, preferiblemente menos del o igual al 0,8 % níquel (Ni), del 0,05 al 0,6 % de nitrógeno (N), menos del o igual al 1,2 % de niobio (Nb) de modo que Nb = 4x (C N), menos del o igual al 1,2 %, preferiblemente del 0,3 al 0,4 % de titanio (Ti) de modo que Ti = 4x (C N) 0,15 y además opcionalmente menos del o igual al 2,0 %, preferiblemente del 0,5 al 0,7 % de molibdeno (Mo), menos del o igual al 0,15 % de vanadio (V), menos del o igual al 2,0 % de cobre (Cu), menos del 0,02 % de aluminio (Al), menos del o igual al 0,05 % de boro (B), siendo el resto hierro e impurezas evitables que están presentes en los aceros inoxidables.
A continuación, se describe el efecto de los elementos de aleación en el acero de la invención:
El cromo crea una capa de pasivación de óxido de cromo en la superficie del objeto de acero y logra así una resistencia fundamental a la corrosión. La capacidad para la formación de cascarilla se depreciará sustancialmente. Por lo tanto, el acero de la invención no requiere ninguna otra protección contra la corrosión o contra la formación de cascarilla, tal como un revestimiento superficial separado para el proceso de conformado en caliente, así como durante la vida útil del componente. Además, el cromo restringe la solubilidad del carbono, lo que resulta en un efecto positivo para la creación de la fase de austenita residual. El cromo también mejora los valores de las propiedades mecánicas, y el cromo actúa de tal manera que el acero de la invención aparece como un endurecedor al aire para un intervalo de espesor inferior a 10 milímetros. Una limitación superior del contenido de cromo es el resultado de la sobrecarga y del equilibrio de la microestructura, porque el cromo es un formador de fase de ferrita. Con un contenido aumentado de cromo, la temperatura de austenización aumenta de una manera inadecuada, debido a que se reduce el intervalo de la fase de austenita del acero de la invención. Por tanto, el contenido de cromo es del 8,0 al 14,0 %, preferiblemente del 9,5 al 12,5 %.
El área de la fase de austenita que se redujo por el cromo se puede evitar al menos parcialmente por el carbono, porque el carbono es un formador de fase de austenita. Al mismo tiempo, el contenido de carbono es necesario para la dureza de la microestructura resultante después del proceso de conformado en caliente. Junto con los otros elementos formadores de la fase de austenita, el carbono es responsable de estabilizar y extender el área de la fase de austenita (y) durante el conformado en caliente por encima de la temperatura de austenización de modo que la microestructura producida se sature con la fase de austenita. Después del proceso de enfriamiento desde la temperatura de conformado en caliente hasta la temperatura ambiente, existen áreas austeníticas dúctiles en una matriz martensítica de alta resistencia. Si es deseable transformar de nuevo la austenita residual en martensita, es posible realizar un tratamiento criogénico u operaciones de conformado en frío, tales como el pelado. Para una alta soldabilidad se habilita una limitación superior del contenido de carbono y esta limitación actúa contra el peligro de corrosión intergranular después de la soldadura en las zonas afectadas por el calor. Un contenido de carbono demasiado alto aumentará la dureza de la fase de martensita después de la soldadura y, por lo tanto, el contenido de carbono aumentará la susceptibilidad al agrietamiento por grietas en frío inducidas por tensión. Además, con un contenido de carbono deseado, se puede evitar el proceso de precalentamiento antes de la soldadura. Por tanto, el contenido de carbono es del 0,08 al 0,2 %, preferiblemente del 0,08 al 0,18 %.
El nitrógeno es un formador fuerte de fase de austenita, así como el carbono, y, por lo tanto, el contenido de carbono se puede limitar por arriba debido a la adición de nitrógeno. Como resultado, se puede lograr la combinación de dureza y soldabilidad. Junto con el cromo y el molibdeno, el nitrógeno mejora la resistencia a la corrosión por corrosión por grietas y la resistencia a la corrosión por picaduras. Debido al hecho de que la solubilidad del carbono está limitada con el aumento del contenido de cromo, el nitrógeno se puede invertir más disuelto con mayores contenidos de cromo. Con la combinación de la suma (C N) en relación con el cromo, se puede alcanzar una relación bien equilibrada de mayor dureza y protección contra la corrosión. La limitación superior del nitrógeno da como resultado una limitación de la cantidad de fase de austenita residual adecuada y la posibilidad limitada de disolver nitrógeno en fusión a escala industrial. Además, el contenido de nitrógeno demasiado alto inhabilita todo tipo de segregaciones que no pueden disolver el nitrógeno. Un ejemplo es la indeseable fase sigma que es especialmente crítica durante la soldadura, y también el carburo C 23C6 que es responsable de la corrosión intergranular.
La adición de niobio al acero de la invención da como resultado un refinamiento del grano y el niobio adicional da como resultado una segregación de carburos finos. Durante la vida útil del componente, el acero conformado en caliente de la invención muestra así una alta insensibilidad a la rotura por fragilidad y resistencia al impacto y también después de la soldadura en las zonas afectadas por el calor. El niobio estabiliza, como el titanio, el contenido de carbono y, por lo tanto, el niobio previene el aumento del carburo C 23C6 y el peligro de la corrosión intergranular. Por tanto, no será crítica la sensibilización afectada por la temperatura, por ejemplo, después de la soldadura del componente conformado en caliente. Al contrario que el titanio o el vanadio, el niobio tiene el gran efecto del endurecimiento del grano fino y, así, aumenta el límite elástico. Además, el niobio reduce la temperatura de transición de la manera más eficaz en comparación con otros elementos de aleación. Y el niobio mejora la resistencia a la corrosión por tensión. Además del niobio, el vanadio se alea con un contenido inferior al 0,15 %. El vanadio aumenta el efecto del refinamiento del grano y hace que el acero de la invención sea más insensible al sobrecalentamiento. Además, el niobio y el vanadio retrasan la recristalización durante el proceso de conformación en caliente y dan como resultado una microestructura de grano fino después del enfriamiento desde la temperatura de austenización.
El silicio aumenta la resistencia a la formación de cascarilla durante el conformado en caliente e inhibe la tendencia a la oxidación. Por tanto, el silicio es un elemento aleado junto con el niobio. El contenido de silicio se limita a menos del o igual al 3,5 %, preferiblemente a menos del o igual al 2,0 % para evitar una exposición innecesaria a las fisuras en caliente durante la soldadura, pero también para evitar las no deseadas fases de bajo punto de fusión.
Opcionalmente, se añade molibdeno al acero de la invención, especialmente cuando el acero se usa para componentes corrosivos particulares. El molibdeno junto con el cromo y el nitrógeno tiene una alta resistencia adicional contra la corrosión por picaduras. Además, el molibdeno aumenta las propiedades de resistencia a altas temperaturas y entonces, el acero se puede usar en aceros de conformado en caliente para soluciones a alta temperatura, por ejemplo, para escudos de protección contra el calor.
En el caso de que los formadores de fase de austenita, tales como el carbono y el nitrógeno, estén limitados en su uso, se añade níquel como formador fuerte de fase de austenita para garantizar la creación de la austenita residual después del conformado en caliente. El mismo efecto se puede alcanzar con el cobre en cantidades menores o iguales al 2,0 %.
Las cantidades de elementos acompañantes no deseados, tales como fósforo, azufre e hidrógeno, se limitan a una cantidad lo más baja posible. Además, el aluminio se limita a menos del 0,02 % y el boro se limita a menos del 0,05 %.
Ventajosamente, el acero de la invención se fabrica mediante colada continua o mediante colada de bandas. Naturalmente, se puede usar cualquier otro método de fundición relevante. Después de la colada, el acero se deforma a tira laminada en caliente o placa, chapa o tira laminada en caliente o incluso a una bobina con un espesor de menos de o igual a 8,0 milímetros, preferiblemente entre 0,25 y 4,0 mm. Se puede incluir un laminado termo-mecánico en el proceso de fabricación del material para acelerar la transformación de la fase de austenita con el resultado de crear una microestructura de grano fino para las propiedades tecnológicas mecánicas deseadas. El material de la presente invención puede tener diferentes microestructuras que dependen de la aleación como un estado de suministro antes de la posterior operación del conformado en caliente para fabricar un componente deseado. Después del conformado en caliente, el componente fabricado tiene una microestructura martensítica, parcialmente con una fase de austenita residual dúctil.
El componente fabricado de acero conformado en caliente de la invención se puede usar para piezas de transporte de vehículos, especialmente para piezas estructurales y componentes de chasis relevantes para choques donde se requiere una alta resistencia con un nivel de intrusión definido en combinación también con una alta ductilidad, una alta absorción de energía, una alta tenacidad, y un buen comportamiento en condiciones de fatiga. La resistencia a la corrosión y a la formación de cascarilla permite aplicaciones en áreas de corrosión húmeda. Los componentes para autobuses, camiones, ferrocarriles o vehículos agrícolas también son concebibles para turismos. Debido a la combinación de los elementos de aleación y del proceso de conformado en caliente, el acero de la presente invención tiene una alta resistencia al desgaste lo que lo hace adecuado para herramientas, cuchillas, cuchillas trituradoras y cortadoras de máquinas de cultivo en el área de vehículos agrícolas. Además, los recipientes a presión, los depósitos, los tanques o los tubos también son soluciones adecuadas, por ejemplo, es posible la fabricación de barras antivuelco de seguridad contra choques de alta resistencia. Una combinación de hidro-conformado con un posterior conformado en caliente es adecuada para crear piezas estructurales complejas, tales como pilares o capotas. Con la alta resistencia al desgaste señalada, el acero de la invención es además adecuado para soluciones antigraffiti, tales como revestimientos de vías férreas, bancos de parques. Además, la aleación apta para el conformado en caliente es adecuada para cubertería debido a la microestructura de grano fino y, por lo tanto, se puede evitar una etapa adicional del proceso, tal como el tratamiento criogénico.
Con etapas de proceso adicionales después del conformado en caliente, tales como el pulido o el granallado, el acero de la invención se puede usar para soluciones domésticas resistentes al desgaste.
En la fabricación de un componente por conformado en caliente a partir del acero de la invención, la temperatura de austenización depende de la solución y de las propiedades necesarias de la solución. Para soluciones de alta resistencia al desgaste, una temperatura de austenización, directamente por encima de la temperatura Ac3, dependiendo de la aleación entre 650°C y 810°C, es adecuada para crear carburos no disueltos resistentes al desgaste. Para soluciones que necesitan alta ductilidad, potencial de absorción de energía o capacidad de flexión como partes estructurales de automóviles de pasajeros, se prefieren temperaturas de austenización con los carburos asignados completamente disueltos y homogéneos con una microestructura fina. Entonces es adecuada una temperatura de austenización entre 890°C y 980°C. Para soluciones bajo condiciones de alta presión, como depósitos o recipientes a presión, puede ser necesaria una temperatura de austenización de hasta 1.200°C para crear una microestructura más fina sin formación alguna de carburo. Más preferiblemente, la temperatura de austenización está entre 940°C y 980°C en soluciones para industrias automotrices. Para la solución de transporte, los valores de los parámetros mecánicos típicos de conformado en caliente resultan de modo que el límite elástico Rp0,2 está en el intervalo de 1.100 a 1.350 MPa, la resistencia a la tracción Rm está en el intervalo de 1.600 a 1.750 MPa y el alargamiento A40x8 está en el intervalo del 10 al 12,5 %. El alargamiento A40x8 significa que la prueba de tracción se realiza con una duela de tracción con una longitud de 40 milímetros y un ancho de 8 milímetros.
En la siguiente Tabla 1 se describen los aceros ensayados con las aleaciones A - H, que no forman parte de la presente invención, y las composiciones químicas y la microestructura en el estado inicial de estas aleaciones.
Tabla 1
Figure imgf000006_0001
En la siguiente Tabla 2 se encuentran los resultados de las pruebas mecánicas para las aleaciones de acero conformadas en caliente. Como temperatura de austenización se usó una temperatura de austenización típica para soluciones de automoción.
Tabla 2
Figure imgf000006_0002
Los resultados de la Tabla 2 muestran que para las aleaciones A - H en el intervalo de temperatura de austenización de 940 a 980°C, el límite elástico Rp0,2 está en el intervalo de 1.190 a 1.340 MPa y la resistencia a la tracción Rm en el intervalo de 1.500 a 1.710 MPa. El alargamiento A40x8 está entre el 9,8 y el 12,3 %.
También se ensayó el alargamiento A80 de la aleación F, y en la siguiente Tabla 3 se comparan entre sí los valores del alargamiento para Aso y A40x8 en la aleación F. Además, la Tabla 3 muestra los respectivos valores para el límite elástico y la resistencia a la tracción.
Tabla 3
Figure imgf000007_0001
La siguiente Tabla 4 contiene las temperaturas mínima y máxima de austenización para las aleaciones A - H. También se indica el intervalo de temperatura de austenización preferida para cada aleación A - H.
Tabla 4
Figure imgf000007_0002
El tiempo que era necesario para alcanzar la temperatura de austenización desde la temperatura ambiente fue de 95 segundos hasta 105 segundos y la velocidad de calentamiento resultante fue entonces de 3,5 K/s hasta 4,5 K/s. Además, las tecnologías de calentamiento rápido como la inducción alcanzan los mismos valores con un tiempo de calentamiento entre 35 segundos y hasta 50 segundos, y la velocidad de calentamiento resultante entre 15 K/s hasta 25 K/s.
Dependiendo del concepto de la aleación, de la temperatura de austenización, del tiempo de mantenimiento a la temperatura de austenización, del procedimiento de enfriamiento, opcionalmente del tiempo de recocido y de la temperatura de recocido, la microestructura resultante después del enfriamiento desde la temperatura de austenización puede verificar entre el 0,5 % y hasta el 44 % de fase de austenita dúctil en una matriz martensítica. Sin una etapa de recocido adicional, se identificó un contenido máximo de la fase austenita del 9,5 %. Con una etapa adicional de recocido de corta duración (<120 s), el contenido de la fase de austenita aumenta hasta un máximo del 28 %. El máximo teórico del contenido de la fase de austenita en la microestructura que se puede alcanzar con un proceso de recocido de larga duración (30 min): 44 %.
Las temperaturas inicial martensítica (Ms) para las aleaciones A - H se calculan con la fórmula (% X significa el contenido del elemento X en % en peso):
Ms = 550 - 350 %C - 40 %Mn - 20 %Cr - 17 %Ni - 10 %Cu - 10 %Mo - 35 %V -8 %W 30 %AI 15 %Co
En la siguiente Tabla 5 se recogen los resultados.
Tabla 5
Figure imgf000007_0003
(continuacón)
Figure imgf000008_0001
La Tabla 5 muestra que la temperatura inicial martensítica (Ms) es esencialmente más baja que, por ejemplo, para el acero 22MnB5 donde la temperatura inicial martensítica está entre 390°C y 415°C.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Componente de acero fabricado por conformado en caliente después de la austenización caracterizado porque el componente de acero consiste en % en peso del 0,08 al 0,2 % de carbono (C), menos del o igual al 3,5 % de silicio (Si), del 2,0 al 16,0 % de manganeso (Mn), del 8,0 al 14,0 % de cromo (Cr), menos del o igual al 6,0 % de níquel (Ni), del 0,05 al 0,6 % de nitrógeno (N), menos del o igual al 1,2 % de niobio (Nb), de modo que Nb = 4 x (C N), menos del o igual al 1,2 % de titanio (Ti) de modo que Ti = 4x (C N) 0,15, y además opcionalmente menos del o igual al 2.0 % de molibdeno (Mo), menos del o igual al 0,15 % de vanadio (V), menos del o igual al 2,0 % de cobre (Cu), menos del 0,02 % de aluminio (Al), menos del o igual al 0,05 % de boro (B), siendo el resto hierro e impurezas inevitables, y porque el límite elástico del componente de acero Rp0,2 está en el intervalo de 1.100 a 1.350 MPa, la resistencia a la tracción del componente de acero Rm está en el intervalo de 1.600 a 1.750 MPa, y el alargamiento del componente de acero A40x8 está en el intervalo del 10 al 12,5 %, en donde el alargamiento A40x8 significa que la prueba de tracción se realiza con una duela de tracción con una longitud de 40 milímetros y un ancho de 8 milímetros.
2. Componente de acero según la reivindicación 1, caracterizado porque el acero contiene hasta un 0,18 % de carbono (C).
3. Componente de acero según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el acero contiene menos del o igual al 2.0 % de silicio (Si).
4. Componente de acero según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque el acero contiene del 2,0 al 7,0 % de manganeso (Mn).
5. Componente de acero según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el acero contiene del 9,5 al 12,5 % de cromo (Cr).
6. Componente de acero según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el acero contiene menos del o igual al 0,8 % de níquel (Ni).
7. Componente de acero según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el acero contiene además del 0,5 al 0,7 % de molibdeno (Mo).
8. Un método para preparar un componente de acero según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el acero se austeniza en el intervalo de temperaturas de 900 a 1.200°C, por lo que el tiempo de calentamiento para alcanzar la temperatura de austenización es de 35 segundos a 105 segundos y la velocidad de calentamiento respectiva es de 3,5 K/s a 25 K/s.
9. Uso del componente de acero conformado en caliente de la reivindicación 1 en piezas de transporte de vehículos, especialmente para piezas estructurales y componentes de chasis relevantes para accidentes, componente para autobuses, camiones, ferrocarriles, vehículos agrícolas y turismos.
10. Uso del componente de acero conformado en caliente de la reivindicación 1 en recipientes a presión o en tubos para la fabricación de barras antivuelco de seguridad contra choques de alta resistencia, piezas estructurales complejas, tales como billares o capotas, para soluciones antigraffiti, tales como revestimientos de ferrocarriles, bancos de parques, y para cuchillería.
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