MXPA02002629A

MXPA02002629A - Acero inoxidable ferriticio utilizable para piezas ferromagneticas.

Info

Publication number: MXPA02002629A
Application number: MXPA02002629A
Authority: MX
Inventors: Havette Etienne
Original assignee: Ugine Savoie Imphy
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2002-07-30
Also published as: FR2811683A1; US6821358B2; CN1386144A; WO2002004689A1; FR2811683B1; BR0106950A; CN1202275C; DE60103899D1; AU7263501A; KR20020029408A; EP1299569B1; DE60103899T2; EP1299569A1; US20050279425A1; ZA200201897B; CA2384754A1; JP2004502867A; ATE269426T1; US20020129873A1

Abstract

Un acero inoxidable ferritico caracterizado por la composicion ponderal siguiente: 0% < C ? 0.030%; 1% ? Si ? 3%; 0% < Mn ? 0.5%; 10% ? Cr ? 13%; 0% < Ni ? 0.5%; 0% < Mo ? 3%; N ? 0.030%; Cu ? 0.5%; Ti ? 0.5%; Nb ? 1%; Ca ? 1 10-'%; 0 ? 10 10-4%; S ? 0.030%; P ? 0.030%; el resto es de fierro y las impurezas inevitables en la elaboracion del acero.

Description

ACERO INOXIDABLE FERRITICO UTILIZARLE PARA PIEZAS FERROMAGNETICAS Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un acero inoxidable ferritico utilizable para piezas ferromagnéticas. Los aceros inoxidables ferríticos se caracterizan por una composición determinada, la estructura ferritica es asegurada principalmente, después del laminado y enfriamiento de la composición, por un tratamiento térmico de recocido que le confiere la estructura. Entre las grandes familias de aceros inoxidables ferríticos, principalmente definidas en función de su cantidad en cromo y en carbono, se citan: - los aceros inoxidables ferríticos que pueden contener hasta 0.17% de carbono. Estos aceros, después del enfriamiento que sigue a su elaboración, tienen una estructura de dos fases austeno-ferrítica. Sin embargo, los mismos pueden ser transformados en aceros inoxidables ferríticos después del recocido a pesar de una cantidad de carbono relativamente elevada. los aceros inoxidables ferríticos de los cuales la cantidad en cromo es del orden de 11 ó 12%. Están Ref. No. : 136448 demasiado cercanos a los aceros artensíticos que contienen 12% de cromo, pero diferentes por su cantidad en carbono la cual es relativamente reducida. Durante el laminado de los aceros en caliente, la estructura del acero puede ser de dos fases, ferrítica y austenítica. Si el enfriamiento es, por ejemplo enérgico, la estructura final es ferrítica y martensítica. Si es más lento, la austenita se descompone parcialmente en ferrita y carburos, pero con una cantidad de carburo más rica que la matriz circundante, la austenita ha solubilizado en caliente más carbono que la ferrita. En los dos casos, un revenido o recocido debe ser practicado sobre los aceros laminados en caliente y enfriados para generar una estructura totalmente ferrítica. El revenido se puede hacer a una temperatura de aproximadamente 820 °C inferior a la temperatura Acl de transición alfa ? gamma, lo que engendra una precipitación de carburos . En el campo de los aceros ferríticos destinados a una aplicación que utiliza propiedades magnéticas, la estructura ferrítica se obtiene limitando la cantidad de carburos, es por esto, que los aceros inoxidables ferríticos, desarrollados en este campo, tienen una cantidad de carbono inferior a 0.02%.

Se conocen los aceros utilizados por sus propiedades magnéticas, como por ejemplo, en el documento US 5 769 974 que describen un procedimiento de fabricación de un acero ferrítico que resiste a la corrosión y que puede reducir el valor del campo coercitivo del acero. El acero utilizado en el procedimiento es un acero del tipo re-sulfurado. El azufre reduce las propiedades de deformación en frío. El acero obtenido por el procedimiento es difícilmente utilizable para la realización de piezas acuñadas en frío. También es conocida la patente US 5 091 024 en la cual están presentes artículos magnéticos resistentes a la corrosión formada de una aleación que consiste esencialmente en una composición de reducida cantidad de carbono y reducida cantidad de silicio, es decir respectivamente inferiores a 0.03% y 0.5%. Ahora bien, en el campo magnético, es importante que el acero contenga una gran cantidad de silicio para aumentar la resistividad del material y reducir las corrientes de Foucault. La presente invención tiene por objeto presentar un acero inoxidable de estructura ferrítica utilizable para piezas magnéticas que tienen altas propiedades magnéticas y que presentan buenas propiedades de puesta en práctica en término de acuñado en frío y de buenas propiedades de ecanibilidad. La invención tiene por objeto un acero inoxidable ferrítico utilizable para piezas ferromagnéticas las cuales se caracterizan porque comprenden en su composición ponderal: 0% < C < 0.030% 1% < Si < 3% 0% < Mn < 0.5% 10% < Cr < 13% 0% < Ni < 0.5% 0% < Mo < 3% N < 0.030% Cu < 0.5% Ti < 0.5% Nb < 1% Ca > 1 10~%, O > 10 10_4%, S < 0.030%, P < 0.030% el resto es fierro y las impurezas inevitables en la elaboración del acero. Las otras características de la invención son: - la composición ponderal comprende además calcio y oxígeno de manera que: Ca > 30 10" 0 > 70 10"% - la relación entre la cantidad de calcio y oxígeno Ca/0 es 0.2 < Ca/O < 0.6. - el acero contiene inclusiones de silico-aluminato de cal de tipo anortita y/o seudo-wolastonita y/o gelenita, de preferencia el acero comprende en su composición ponderal: 0% < C 0.015% 1% < Si < 3% O < Mn < 0.4% 10% < Cr < 13% 0% < Ni < 0.2% 0.2% < Mo < 2% N < 0.015% Cu < 0.2% Ti < 0.2% Nb < 1% Ca > 30 10~% O > 70 10~% S < 0.003% P < 0.030% el resto es fierro y las impurezas inevitables en la elaboración del acero. - de preferencia el acero comprende en su composición ponderal: 0% < C < 0.015% 1% < Si < 3% O < Mn < 0.4% 10% < Cr < 13% 0% < Ni < 0.2% 0.2% < Mo < 2% N < 0.015% Cu < 0.2% Ti < 0.2% Nb < 1% Ca > 30 10~4% O > 70 10~4% 0.015 < S < 0.03% P < 0.030% el resto es de fierro y las impurezas inevitables en la elaboración del acero.

La invención también se refiere a un procedimiento de elaboración de un acero ferrítico caracterizado porque la composición ponderal es sometida, después del laminado en caliente y enfriamiento, a un tratamiento térmico de recocido luego a una modificación de sección del tipo trefilado o estirado. El acero trefilado o estirado puede ser posteriormente sometido a un recocido complementario de recristalización para perfeccionar las propiedades magnéticas de la pieza. Será bien comprendida la invención con la descripción que sigue y la figura única, todo dado a título de ejemplo no limitativo. La Figura 1 presenta un diagrama ternario que da la composición general de las inclusiones de aluminosilicatos de cal . La invención se refiere a un acero de composición general siguiente: 0% < C < 0.030% 1% < Si < 3% 0% < Mn < 0.5% 10% < Cr < 13% 0% < Ni < 0.5% 0% < Mo < 3% N < 0.030% Cu < 0.5% Ti < 0.5% Nb < 1% Ca > 1 10""% O > 10 10"4% S < 0.030% P < 0.030% el resto es fierro y las impurezas inevitables en la elaboración del acero. A partir del punto de vista metalúrgico, ciertos elementos contenidos en la composición de un acero favorecen la aparición de la fase ferrítica de estructura cúbica centrada. Estos elementos son llamados alfa-genos. Entre aquellos figuran principalmente el cromo y el molibdeno. Otros elementos llamados gamma-genos favorecen la aparición de la fase ga ma-austenítica de estructura cúbica de caras centradas. Entre estos elementos figuran el níquel así como el carbono y el nitrógeno. Es necesario reducir la cantidad de estos elementos y es por estas razones que el acero de acuerdo con la invención comprende en su composición menos de 0.030% de carbono, menos de 0.5% de níquel, menos de 0.030% de nitrógeno. El carbono es nefasto para la acuñación, la corrosión y la mecanibilidad. De manera general, en el campo de las propiedades magnéticas, los precipitados deben ser reducidos porque los mismos constituyen obstáculos a los movimientos de las paredes de Bloques . Con referencia a los otros elementos de la composición, el níquel, el manganeso, el cobre en la composición, debido a la elaboración industrial del acero no son más que elementos residuales que se buscan para reducir y también para eliminar. El titanio y/o el niobio forman compuestos de los cuales el carburo de titanio y/o de niobio, estos evitan la formación de carburos y de nitruros de cromo. Los mismos favorecen, por esto la cantidad en la corrosión y principalmente la cantidad en corrosión de las soldaduras . El azufre está limitado a optimizar el comportamiento del acero en el campo de la acuñación en frío y a optimizar las propiedades magnéticas. El silicio es necesario para aumentar la resistencia específica del acero a fin de reducir las corrientes de Foucault, y es favorable para la cantidad a la corrosión. Los aceros según la invención también pueden contener de 0.2% a 3% de molibdeno, elemento que mejora la resistencia a la corrosión y que favorece la formación de la ferrita. En el campo de su utilización, los aceros inoxidables ferríticos poseen problemas de mecanibilidad. En efecto, un gran inconveniente de los aceros ferríticos es la mala conformación de viruta. Los mismos producen virutas largas y enredadas, las cuales son muy difíciles de fragmentar. Este inconveniente puede llegar a ser muy penalizado en los modos de producción en donde la viruta está confinada, como por ejemplo en la perforación profunda, la división en trozos. Una solución aportada para solucionar los problemas de mecanizado de aceros ferríticos es introducir azufre en su composición o elementos de tipo plomo, telurio, selenio los cuales dañan ya sea a las propiedades mecánicas de deformación en frío de resistencia a la corrosión, o a las propiedades magnéticas. Los aceros ferríticos contienen comúnmente inclusiones duras de tipo cromita (Cr Mn, Al Ti) O, alúmina (AlMg) O, silicato (SiMn)O, abrasivos para las herramientas de corte. De acuerdo con la invención, el acero inoxidable ferrítico además puede contener en su composición en peso más de 30 104% de calcio y más de 70 10~4% de oxígeno. La introducción de manera controlada y voluntaria de calcio y de oxígeno que verifican la relación 0.2 < Ca/0 < 0.6 favorece en el acero ferrítico, la formación de óxidos maleables del tipo silicoaluminatos de cal como se presenta en la Figura 1 la cual es un diagrama ternario Al203; Si02; CaO, los óxidos maleables se eligen en la zona del punto triple anortita, gelenita, seudo-wolastonita. La presencia de calcio y oxígeno reduce de manera consecuente la formación de las inclusiones duras y abrasivas de tipo cromita, alúmina, silicato. Por el contrario, la formación de las inclusiones de silicoaluminatos de cal favorece el fraccionamiento de las virutas y mejora la duración de vida de las herramientas de corte. Se ha constatado que la introducción de óxidos a base de calcio en un acero de estructura ferrítica, en remplazo de los óxidos duros existentes, no modifica más que muy poco las otras características del acero ferrítico en el campo de la deformación en caliente, de la acuñación en frío, la resistencia a la corrosión y propiedades magnéticas. Se ha comprobado que un acero de estructura ferrítica según la invención, que no contiene o contiene muy poco azufre, tiene una fabricación que asegura su utilización industrial en el tronzado, todo presentando una resistencia incrementada a la corrosión. La presencia de óxidos llamados maleables en un acero ferrítico, produce las ventajas en el campo del trefilado y estirado. En efecto, los óxidos maleables son susceptibles de deformarse en los sentidos del laminado, cuando los óxidos duros que se remplazan quedan en forma de granos. En el campo del trefilado de alambres de acero ferrítico de reducido diámetro, las inclusiones elegidas según la invención reducen de manera consecuente la tasa de rotura del alambre trefilado. En otro campo de aplicación, por ejemplo en las operaciones de pulido, las inclusiones duras se incrustan en el acero ferrítico y provocan surcos en la superficie. El acero ferrítico, según la invención que comprende inclusiones maleables, puede ser pulido con mucha más facilidad para la obtención de un estado de la superficie pulida mejorada. El acero es elaborado por fusión eléctrica luego colado en continuo para formar desbastes. Los desbastes son sometidos a continuación a un laminado en caliente para la formación, por ejemplo de alambres de máquina o de barras . Un recocido es necesario para asegurar las operaciones de transformación en frío del producto por ejemplo trefilado y estirado. El acero se somete a un recocido complementario de recristalización para restaurar y perfeccionar las propiedades magnéticas . Sigue entonces un tratamiento de la superficie. En un ejemplo de aplicación, se han elaborado dos aceros según la invención, hace referencia al acero 1 y acero 2, así como dos aceros de referencia A y B de los cuales las composiciones están representadas en la tabla 1 siguiente: Tabla 1: Estos aceros se han transformado en barras de diámetro de 10 mm según el procedimiento siguiente: - un laminado en caliente de circunferencia de 11 mm, - un recocido, - un estirado de diámetro de 10 mm, - un recocido final, - un enderezamiento y una rectificación, luego se han caracterizado en propiedades magnéticas de mecanibilidad, de acuñación en frío y de corrosión. Los aceros según la invención tienen mejores características magnéticas que los aceros de referencia, como se presenta en la tabla 2 siguiente.

Tabla 2.

Estas características se deben a una reducida cantidad de elementos de adición en particular una cantidad en cromo de aproximadamente 12%. El acero 2 se comporta muy bien en el campo de la mecanización por tronzado, a pesar de una cantidad limitada en azufre. Esto se explica por la presencia de calcio y de oxígeno . El acero 1 presenta una muy buena aptitud a la acuñación en frío, con motivo de su reducida cantidad en azufre. Sobre las piezas previamente acuñadas, la mecanización de terminación por tronzado se efectúa de manera correcta, sin problema particular. Los aceros 1 y 2 se comportan muy bien en el campo de la corrosión, a pesar de su reducida cantidad en cromo, como se puede señalar en la tabla 3 siguiente. Esto es para el acero 1 a una reducida cantidad de azufre y para el acero 2 a una cantidad limitada de azufre asociada a una reducida cantidad de manganeso. Tabla 3 El acero de conformidad con la invención, es utilizable particularmente para la fabricación de piezas ferromagnéticas como por ejemplo, piezas de válvulas eléctricas, de inyección para sistema de inyección directa de esencia, de cierres centralizados de puerta en el campo del automóvil o cualquier aplicación que necesite las piezas del tipo núcleo magnético o inductor. Bajo la forma de hoja, puede ser utilizado en transformadores de corriente o blindajes magnéticos. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un acero inoxidable ferrítico utilizable para piezas ferromagnéticas, caracterizado porque comprende en su composición ponderal: 0% < C < 0.030% 1% < Si < 3% 0% < Mn < 0.5% 10% < Cr < 13% 0% < Ni < 0.5% 0% < Mo < 3% N < 0.030% Cu < 0.5% Ti < 0.5% Nb < 1% Ca > 1 10"4%, 0 > 10 10~4%, S < 0.030%, P < 0.030% el resto es fierro y las impurezas inevitables en la elaboración del acero.
2. El acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición ponderal comprende además calcio y oxígeno de manera que: Ca > 30 10~4% 0 > 70 10~%
3. El acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación entre la cantidad de calcio y oxígeno Ca/O es 0.2 < Ca/O < 0.6.
4. El acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque contiene inclusiones de silico-aluminato de cal de tipo anortita y/o seudo-wolastonita y/o gelenita,
5. El acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende en su composición ponderal: C < 0.012% 1% < Si < 3% 0 < Mn < 0.4% 10% < Cr < 13% 0% < Ni < 0.2% 0.2% < Mo < 2% N < 0.015% Cu < 0.2% Ti < 0.2% Nb < 1% Ca > 30 10"4I O > 70 10"4% S < 0.003% P < 0.030% el resto es fierro y las impurezas inevitables en la elaboración.
6. El acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende en su composición ponderal: 0% < C < 0.012% 1% < Si < 3% 0 < Mn < 0.4% 10% < Cr < 13% 0% < Ni < 0.2% 0.2% < Mo < 2% N < 0.015% Cu < 0.2% Ti < 0.2% Nb < 1% Ca > 30 10"4% O > 70 10"4% 0.015 < S < 0.03% P < 0.030% el resto es de fierro y las impurezas inevitables en la elaboración del acero.
7. Un procedimiento de elaboración de un acero ferrítico de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el acero es sometido, después del laminado en caliente y enfriamiento, a un tratamiento térmico de recocido luego a una modificación de sección del tipo trefilado o estirado.
8. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el acero trefilado o estirado puede ser sometido posteriormente a un recocido complementario de recristalización para perfeccionar las propiedades magnéticas de la pieza.