BRPI0710842B1 - aço estrutural para máquinas - Google Patents

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Kei Miyanishi
Masayuki Hashimura
Atsushi Mizuno
Kenichiro Miyamoto
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
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Abstract

aço estrutural para máquinas excelente em propriedades de usinabilidade e resistência. a invenção fornece um aço estrutural para máquinas excelente em capacidade de usinagem e propriedades de resistência que tenha boa capacidade de usinagem sobre uma ampla faixa de velocidades de usinagem e também tenha altas propriedades de impacto e alta razão de rendimento, o mencionado aço estrutural para máquinas compreendendo, em % em massa, c: 0,1 a 0,85%, si: 0,01 a 1,5%, mn: 0,05 a 2,0%, p: 0,005 a 0,2%; 5: 0,001 a 0,15%, aí total: maior que 0,05% e não maior que 0,3%, sb: menos que 0,0150% (incluindo 0%), e n total: 0,0035 a 0,020%, o n soluto sendo limitado a 0,0020% ou menos, e um saldo de fe e as inevitáveis impurezas.

Description

(54) Título: AÇO ESTRUTURAL PARA MÁQUINAS (51) Int.CI.: C22C 38/00; C22C 38/60; C21D 8/00 (30) Prioridade Unionista: 25/12/2006 JP 2006-347928 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): KEI MIYANISHI; MASAYUKI HASHIMURA; ATSUSHI MIZUNO; KENICHIRO MIYAMOTO (85) Data do Início da Fase Nacional: 06/10/2008
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para AÇO ESTRUTURAL PARA MÁQUINAS.
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um aço estrutural para máquinas, que deve ser usinado e particularmente a um aço estrutural para máquinas excelente em propriedades de usinabilidade e resistência que seja receptivo à usinagem sobre um amplo espectro de velocidades de usinagem variando de usinagem a uma velocidade relativamente baixa com uma broca de aço de alta velocidade para uma usinagem de alta velocidade tal como um torneamento longitudinal com uma ferramenta revestida de um super aço.
DESCRIÇÃO DA ARTE RELATIVA [002] Embora os últimos anos tenham visto o desenvolvimento de aços de maior resistência, têm ao mesmo tempo emergido o problema de declínio da capacidade de usinagem. Sente-se portanto uma necessidade crescente de desenvolvimento de aços que mantenham excelente resistência sem experimentar um declínio no desempenho de usinagem. A adição de elementos que aumentem a capacidade de usinagem tais como S, Pb e Bi é conhecida como sendo eficaz para melhorar a capacidade de usinagem do aço. Entretanto, enquanto Pb e Bi são conhecidos por melhorar a capacidade de usinagem e ter um efeito relativamente pequeno na capacidade de forjamento, eles são também conhecidos por degradar as propriedades de resistência.
[003] Além disso, o Pb está sendo usado atualmente em menores quantidades devido à tendência para evitar seu uso por causa da preocupação sobre a carga que o Pb coloca no ambiente natural. O S melhora a capacidade de usinagem pela formação de inclusões, tais como MnS, que amaciam em um ambiente de usinagem, mas os grãos de MnS são maiores que aqueles de Pb e similares, de forma que ele prontamente se torna um criador de concentração de estresse. Deve
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2/48 ser particularmente notado no momento do alongamento por forjamento ou laminação, o MnS produz anisotropia, o que torna o aço extremamente fraco em uma direção particular. Torna-se também necessário levar essa anisotropia em conta durante o esboço do aço. Quando o S é adicionado, portanto, torna-se necessário utilizar a técnica para reduzir a anisotropia.
[004] Conforme apontado precedentemente, foi difícil alcançar boas propriedades de resistência e boa capacidade de usinagem simultaneamente porque a adição de elementos que aumentam a capacidade de usinagem degrada as propriedades de resistência. Também inovação tecnológica é, portanto, necessária para permitir simultaneamente a realização de capacidade de usinagem do aço e propriedades de resistência satisfatórias.
[005] Esta situação levou a esforços para fornecer um aço estrutural para máquinas permitindo o prolongamento da vida da máquina operatriz, por exemplo, pela incorporação de um total de 0,005% em massa ou mais de pelo menos um membro selecionado entre V soluto, Nb soluto e Al soluto e também incorporando 0,001% ou mais de N soluto, permitindo assim que nitretos formados pelo calor da usinagem durante a usinagem adiram à ferramenta para funcionar como um revestimento protetor da ferramenta (veja a Japanese Patent Publication (A) n° 2004-107787). Em adição, foi proposto um aço estrutural 'para máquinas que alcance uma remoção de fragmentos e propriedades mecânicas melhoradas pela definição dos teores de C, Si, Mn, S e Mg, definindo a razão do teor de Mg para o teor de S, e otimizando a razão de aspecto e o número de inclusões de sulfetos no aço (veja a Japanese Patent n° 3706560). O aço estrutural para máquinas ensinado pela patente n° 3706560 define o teor de Mg como 0,02% ou menos (não incluindo 0%) e o teor de Al, quando incluído, como 0,1% ou menos.
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SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] Entretanto, as tecnologias previamente existentes têm as desvantagens a seguir. O aço apresentado pela Japanese Patent Publication (A) n° 2004-107787 é susceptível de não originar o fenômeno supramencionado a menos que a quantidade de calor produzida pela usinagem exceda um certo nível. A velocidade de usinagem deve, portanto, ser um tanto alta para realizar o efeito desejado, então a invenção tem um problema no ponto em que o efeito não pode ser antecipado na faixa de baixa velocidade. A Japanese Patent n° 3706560 é totalmente omissa em relação às propriedades de resistência do aço que ela apresenta. Além disso, o aço dessa patente é incapaz de alcançar as propriedades de resistência adequadas porque não leva em consideração a vida da ferramenta de usinagem ou a a razão de elasticidade.
[007] A presente invenção foi alcançada à luz dos problemas precedentes e tem como seu objetivo fornecer um aço estrutural para máquinas que tenha boa capacidade de usinagem sobre uma ampla faixa de velocidades de usinagem e também tenha altas propriedades de impacto e uma alta a razão de elasticidade.
[008] O aço estrutural para máquinas excelente em capacidade de usinagem e propriedades de resistência conforme a presente invenção compreende, em % em massa, C: 0,1 a 0,85%, Si: 0,01 a 1,5%, Mn: 0,05 a 2,0%, P: 0,005 a 0,2%, S: 0,001 a 0,15%, Al total: maior que 0,05% e não maior que 0,3%, Sb: menos que 0,0150% (incluindo 0%), e N total: 0,0035 a 0,020%, N soluto sendo limitado a 0,0020% ou menos, e um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas.
[009] O aço estrutural para máquinas pode também compreender, em % em massa, Ca: 0,0003 a 0,0015%.
[0010] O aço estrutural para máquinas pode também compreender, em % em massa, um ou mais elementos selecionados do grupo
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4/48 consistindo em Ti: 0,001 a 0,1%, Nb: 0,005 a 0,2%, W: 0,01 a 1,0%, e
V: 0,01 a 1,0%.
[0011] O aço estrutural para máquinas pode também compreender, em % em massa, um ou mais elementos selecionados do grupo consistindo em Mg: 0,0001 a 0,0040%, Zr: 0,0003 a 0,01%, e REMs (metais terras raras): 0,0001 a 0,015%.
[0012] O aço estrutural para máquinas pode também compreender, em % em massa, um ou mais elementos selecionados do grupo consistindo em Sn: 0,005 a 2,0%, Zn: 0,0005 a 0,5%, B: 0,0005 a 0,015%, Te: 0,0003 a 0,2%, Bi: 0,005 a 0,5%, e Pb: 0,005 a 0,5%. [0013] O aço estrutural para máquinas pode também compreender, em % em massa, um ou dois elementos selecionados do grupo consistindo em Cr: 0,01 a 2,0% e Mo: 0,01 a 1,0%.
[0014] O aço estrutural para máquinas pode também compreender, em % em massa, um ou dois elementos selecionados do grupo consistindo em Ni: 0,05 a 2,0% e Cu: 0,01 a 2,0%.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0015] A figura 1 é um diagrama mostrando uma região da qual foi cortada um corpo de prova para um teste de impacto Charpy. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0016] Configurações preferidas da presente invenção são explicadas em detalhes a seguir. O aço estrutural para máquinas, excelente em capacidade de usinagem e propriedades de resistência conforme a presente invenção alcança o objetivo precedente pelo fornecimento de um aço estrutural para máquinas onde o N soluto agindo para degradar a capacidade de usinagem e as propriedades de impacto é minimizado ajustando-se as quantidades adicionadas de N e dos elementos formadores de nitreto tais como Al, onde o desempenho de corte efetivo é estabelecida em relação a uma ampla faixa de velocidade de corte se estendendo da baixa até a alta velocidade pela garantia da prePetição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 7/57
5/48 sença de quantidades adequadas de Al soluto servindo para melhorar a propriedade de fragilização a alta temperatura e a capacidade de usinagem, e o Sb servindo para produzir um efeito de fragilização da matriz, e formar uma estrutura cristalina apresentando um efeito de fragilização a alta temperatura e segmentação, garantindo assim uma quantidade adequada de AlN servindo para melhorar a capacidade de usinagem, e onde altas propriedades de impacto são também realizadas pelo aumento da adição de Al de forma que na etapa de placa a segregação seja tornada menor e um MnS de capacidade de dispersão altamente uniforme (MnS tipo III pela análise SIMS) é tornado mais abundante que no aço convencional acalmado ao Al. Além disso, o aço também alcança uma alta a razão de elasticidade devido à fina precipitação de AlN e à presença de Al soluto.
[0017] Especificamente, o aço estrutural para máquinas conforme a presente invenção compreende, em % em massa, C: 0,1 a 0,85%, Si: 0,01 a 1,5%, Mn: 0,05 a 2,0%, P: 0,005 a 0,2%, S: 0,001 a 0,15%, Al total: maior que 0,05% e não maior que 0,3%, Sb: menos que 0,0150% (incluindo 0%), e N total: 0,0035 a 0,020%, N soluto sendo limitado a 0,0020% ou menos, e um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas.
[0018] Os elementos individuais constituintes do aço estrutural para máquinas da presente invenção e os seus teores serão inicialmente explicados. Na explicação a seguir, a composição da porcentagem em massa dos componentes do aço é denotada simplesmente pelo símbolo %.
[0019] C: 0,1 a 0,85% [0020] O C tem um efeito principal na resistência fundamental do aço. Quando o teor de C é menor que 0,1%, uma resistência adequada não pode ser alcançada, de forma que grandes quantidade de outros elementos de ligação devem ser incorporadas. Quando o teor de
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C excede 0,85%, a capacidade de usinagem cai notavelmente porque a concentração de carbono torna-se quase hipereutectóide para produzir uma pesada precipitação de carbonetos duros. Para alcançar uma resistência suficiente, a presente invenção, portanto, define o teor de C como 0,1 a 0,85%. O limite inferior preferido do teor de C é 0,2%. [0021] Si: 0,01 a 1,5% [0022] O Si é geralmente adicionado como elemento desoxidante, mas também contribui para o reforço da ferrita e na resistência revenido-amolecimento. Quando o teor de Si é menor que 0,01%, o efeito desoxidante é insuficiente. Por outro lado, um teor de Si acima de 1,5% degrada a fragilização do aço e outras propriedades e também prejudica a capacidade de usinagem. O teor de Si é, portanto, definido como 0,01 a 1,5%. O limite superior preferido do teor de Si é 1,0%. [0023] Mn: 0,05 a 2,0% [0024] O Mn é necessário pela sua capacidade de fixar e dispersar o enxofre (S) no aço na forma de MnS e também por se dissolver na matriz, para melhorar a capacidade de endurecimento e garantir uma boa capacidade de usinagem após o resfriamento. Quando o teor de Mn é menor que 0,05%, o aço é fragilizado porque o S combina com o Fe para formar FeS. Quando o teor de Mn é alto, especificamente quando excede 2,0%, a dureza do metal base aumenta para degradar a capacidade de trabalho a frio, enquanto seu efeito de melhorar a resistência e a capacidade de endurecimento satura. O teor de Mn é, portanto, definido como 0,05 a 2,0%.
[0025] P: 0,005 a 0,2% [0026] O P tem um efeito favorável na capacidade de usinagem, mas o efeito não é obtido a um teor de P de menos de 0,005%. Quando o teor de P é alto, especificamente quando ele excede 0,2%, a dureza do metal base aumenta para degradar não apenas a capacidade de trabalho a frio, mas também a capacidade de trabalho a quente e
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7/48 as propriedades de moldagem. O teor de P é, portanto, definido como 0,005 a 0,2%, [0027] S: 0,001 a 0,15% [0028] O S combina com o Mn para produzir MnS que está presente no aço na forma de inclusões. O MnS melhora a capacidade de usinagem, mas o S deve ser adicionado a um teor de 0,001% ou maior para alcançar esse efeito em um grau substancial. Quando o teor de S excede 0,15%, o valor de impacto do aço cai notavelmente, no caso de adição de S para melhorar a capacidade de usinagem, portanto, o teor de S é feito 0,001 a 0,15%.
[0029] Al Total: maior que 0,05% e não maior que 0,3% [0030] O Al não apenas forma óxidos, mas também promove a precipitação de AlN, que contribui para controlar o tamanho de grão e a capacidade de usinagem, e também melhora a capacidade de usinagem ao passar na solução sólida. O Al deve ser adicionado até um teor maior que 0,05% para formar Al soluto na quantidade suficiente para aumentar a capacidade de usinagem. O Al também afeta a forma dos grãos/precipitação de MnS. Além disso, quando o Al é adicionado em um quantidade excedendo 0,05%, a segregação no estágio de placa pode ser tornada menor e o MnS de capacidade de dispersão altamente uniforme (MnS tipo II pela análise SIMS) ser tornado mais abundante que em um aço convencional acalmado ao Al. Isto torna possível obter-se um aço estrutural para máquinas tendo também altas propriedades de impacto e também alcançar uma alta a razão de elasticidade devido à precipitação fina de AlN e à presença de Al soluto. Entretanto, a capacidade de usinagem começa a declinar quando o teor de Al total excede 0,3%. O teor de Al total é, portanto, definido como maior que 0,05% e não maior que 0,3%. O limite inferior do teor de Al total é preferivelmente 0,08% e mais preferivelmente 0,1%.
[0031] Sb: menos de 0,0150% (incluindo 0%)
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8/48 [0032] O Sb melhora a capacidade de usinagem ao fragilizar adequadamente a ferrita. Esse efeito do Sb é particularmente pronunciado quando o teor de Al soluto é alto, mas não é observado quando o teor de Sb é menor que 0,0005%. Quando o teor de Sb é alto, especificamente quando ele atinge 0,0150% ou mais, a macro segregação do Sv torna-se excessiva, de forma que o valor de impacto do aço declina notavelmente. O teor de Sb é, portanto, definido como 0,0005% ou maior e menor que 0,0150%. Quando não for necessária uma alta capacidade de usinagem ou o Al total for maior que 0,1%, a adição de Sb pode ser omitida (teor de Sb de 0%).
[0033] N total: 0,0035 a 0,020% [0034] O N, que está presente não apenas como N soluto, mas também em nitretos de Ti, Al, V e similares, suprime o crescimento do grão de austenita. Entretanto, nenhum efeito substancial é obtido com um teor de N total de menos de 0,0035%. Quando o teor de N total excede 0,020%, leva à ocorrência de marcas de cilindro durante a laminação. O teor de N total é, portanto, definido como 0,0035 a 0,020%.
[0035] N soluto: 0,0020% ou menos [0036] O N soluto endurece o aço. Uma preocupação particular é que ele encurta a vida útil da ferramenta de corte ao fazer o aço próximo à borda de corte endurecer sob ação de pressão dinâmica. Ele também provoca a ocorrência de marcas de cilindro durante a laminação. Um alto teor de N soluto, especificamente um teor acima de 0,0020%, agrava o desgaste da ferramenta durante o corte porque a resistência ao corte aumenta devido à dureza local aumentada. O teor de N soluto é, portanto, mantido em 0,0020% ou menos. Isto ajuda a reduzir o desgaste da ferramenta. Além disso, um alto teor de N soluto também degrada as propriedades de impacto ao provocar a fragilização da matriz, mas tal fragilização da matriz pode também ser mitigada
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9/48 pela manutenção do teor de N soluto em 0,0020% ou menos. O teor de N soluto conforme designado aqui significa o valor obtido subtraindo-se o teor de N de AlN, NbN, TiN, VN e outros nitretos do teor de N total. Ele pode ser calculado, por exemplo, de acordo com a equação (1) mostrada abaixo, usando-se o teor de N total determinado pelo método de condutividade térmica de fusão do gás inerte e o teor de N dos nitretos determinado pela análise SPEED (Causticação Potenciostática Seletiva por Dissolução Eletrolítica) e análise a absorvência de indofenol do resíduo extraído eletroliticamente usando-se um filtro de 0,1 mm. (Teor de N soluto) = (Teor de N total) - (Teor de N nos nitretos) ... (1) [0037] O teor de N soluto pode ser reduzido pelos métodos explicados abaixo:
1) Manter o teor de N total em um baixo nível dentro da faixa definida pela presente invenção. Embora o N total seja definido como 0,020% ou menos, ele é preferivelmente mantido em 0,01% ou menos, mais preferivelmente em 0,006% ou menos.
2) Quando o teor de N total é alto, é de grande ajuda aumentar-se a quantidade de compostos de N pela adição de quantidades adequadas de Al, um elemento formador de nitretos, bem como de outros elementos formadores de nitretos.
3) A redução do N soluto pela precipitação fina de nitretos é preferível em um aço estrutural para máquinas do ponto de vista de inibir o embrutecimento do grão. Levando em conta que a redução do teor de N soluto pela precipitação fina de nitretos requer a manutenção a uma alta temperatura permitindo um tratamento da solução mais completa no N e no teor de elementos formadores de nitretos, um tratamento térmico da solução é conduzido a uma temperatura de 1100 °C ou maior, preferivelmente 1200 °C ou maior, e mais preferivelmente 1250 °C ou maior, após o que a precipitação é executada pela condução de um tratamento térmico tal como normalização ou
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10/48 carburação. É de particular nota que no caso do AIN, o N soluto pode ser reduzido utilizando-se uma retenção prolongada próximo de 850 °C para aumentar a precipitação. Por prolongado aqui entendese 0,8 hr ou mais, preferivelmente 1 hr ou mais e mais preferivelmente 1.2 hr ou mais.
[0038] O aço estrutural para máquinas da presente invenção pode conter Ca em adição aos componentes precedentes.
[0039] Ca: 0,0003 a 0,0015% [0040] O Ca é um elemento desoxidante que forma óxidos no aço. No aço estrutural para máquinas da presente invenção, que tem um teor de Al total maior que 0,05% e não maior que 0,3%, o Ca forma aluminato de cálcio (CaOAl2O3). Como o CaOAl2O3 é um óxido tendo um ponto de fusão menor que o Al2O3, ele melhora a capacidade de usinagem ao constituir uma película protetora da ferramenta durante o corte a alta velocidade. Entretanto, esse efeito de melhoria da capacidade de usinagem não é observado quando o teor de Ca é menor que 0,0003%. Quando o teor de Ca excede 0.0015%, o CaS se forma no aço, de forma que a capacidade de usinagem é, ao invés, degradada. Portanto, quando o Ca é adicionado, seu teor é definido como 0,0003 a 0,0015%.
[0041] Quando é preciso dar ao aço estrutural para máquinas da presente invenção uma alta resistência pela formação de carbonetos, pode ser incluído em adição aos components precedentes um ou mais elementos selecionados do grupo consistindo em Ti: 0,001 a 0,1%, Nb: 0,005 a 0,2%, W: 0,01 a 1,0%, e V: 0,01 a 1,0%.
[0042] Ti: 0,001 a 0,1% [0043] O Ti forma carbonitretos que inibem o crescimento do grão e contribuem para o fortalecimento. Ele é usado como elemento de controle do tamanho do grão para evitar o embrutecimento do grão em aços que requeiram alta resistência e aços que requeiram baixa distorPetição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 13/57
11/48 ção. O Ti é também um elemento desoxidante que melhora a capacidade de usinagem pela formação de óxidos frágeis. Entretanto, esses efeitos do Ti não são observados a um teor de menos de 0,001%, e quando o teor excede 0,1%, o Ti tem o efeito contrário de degradar as propriedades mecânicas por causar precipitação de carbonitretos brutos insolúveis que provocam fraturas a quente. Portanto, quando o Ti é adicionado, seu teor é definido como 0,001 a 0,1%.
[0044] Nb: 0,005 a 0,2% [0045] O Nb também forma carbonitretos. Como tal, ele é um elemento que contribui para a resistência do aço através do endurecimento de precipitação secundária e para a inibição do crescimento do grão de austenita e para o fortalecimento. O Ti é, portanto, usado como um elemento de controle do tamanho de grão para evitar o embrutecimento do grão em aços requerendo alta resistência e aços requerendo baixa distorção. Entretanto, nenhum efeito de transmissão de alta resistência é observado a um teor de Nb de menos de 0,005%, e quando o Nb é adicionado a um teor excedendo 0,2%, ele tem o efeito contrário de degradação das propriedades mecânicas pela provocação da precipitação de carbonitretos brutos insolúveis que provocam fraturas a quente. Portanto, quando Nb é adicionado, seu teor é definido como 0,005 a 0,2%.
[0046] W: 0,01 a 1,0% [0047] W é também um elemento que forma carbonitretos e pode fortalecer o aço através de endurecimento por precipitação secundária. Entretanto, nenhum efeito transmissor de alta resistência é observado quando o teor de W é menor que 0,01%. A adição de W acima de 1,0% tem o efeito contrário de degradar as propriedades mecânicas ao provocar a precipitação de carbonitretos brutos insolúveis que provocam fraturas a quente. Portanto, quando W é adicionado, seu teor é definido como 0,01 a 1,0%.
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12/48 [0048] V: 0,01 a 1,0%.
[0049] V é também um elemento que forma carbonitretos e pode fortalecer o aço através de endurecimento por precipitação secundária. É adequadamente adicionado a aços que requeiram alta resistência. Entretanto, nenhum efeito transmitindo alta resistência é observado quando o teor de V é menor que 0,01. A adição de V acima de 1,0% tem o efeito contrário de degradar as propriedades mecânicas ao causar a precipitação de carbonetos brutos insolúveis que provocam fraturas a quente. Portanto, quando o V é adicionado, seu teor é definido como 0,01 a 1,0%.
[0050] Quando o aço estrutural para máquinas da presente invenção é submetido ao controle da desoxidação para controlar a morfologia do sulfeto, ele pode compreender em adição aos componentes precedentes um ou mais elementos selecionados do grupo consistindo em Mg: 0,0001 a 0,0040%, Zr: 0,0003 a 0,01%, e REMs: 0,0001 a 0,015%.
[0051] Mg: 0,0001 a 0,0040% [0052] O Mg é um elemento desoxidante que forma óxidos no aço. Quando a desoxidação pelo Al é adotada, o Mg reforma o Al2O3, e dispersa finamente MgO e Al2O3-Mg. Além disso, seu óxido age prontamente como núcleo e precipitação do MnS e assim trabalha para dispersar finamente o MnS. Entretanto, esses efeitos não são observados a um teor de Mg de menos de 0,0001%. Além disso, enquanto o Mg age para tornar o MnS esférico pela formação de um complexo sulfeto metálico, uma adição excessiva de Mg, especificamente uma adição até um teor de mais de 0,0040%, degrada a capacidade de usinagem ao promover a formação de MgS simples. Portanto, quando o Mg é adicionado, seu teor é definido como 0,0001 a 0,0040%.
[0053] Zr: 0,0003 a 0,01%.
[0054] O Zr é um elemento desoxidante que forma um óxido no
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13/48 aço. O óxido é considerado como sendo ZrO2, que age como um núcleo de precipitação para MnS. Uma vez que a adição de Zr, portanto, aumenta o número de locais de precipitação de MnS, ele tem o efeito de dispersar uniformemente o MnS. Além disso, o Zr se dissolve no Mns para formar um complexo sulfeto metálico, diminuindo assim a deformação de MnS e, portanto, também trabalha para inibir o alongamento do grão de MnS durante a laminação e do forjamento a quente. Dessa forma, o Zr reduz efetivamente a anisotropia. Mas nenhum efeito substancial a esse respeito é observado 0,0003%. Por outro lado, a adição de Zr acima de 0,01% degrada radicalmente o rendimento. Além disso, por provocar a formação de grandes quantidades de ZrO2, ZrS e outros compostos duros, ele tem o efeito contrário de degradar as propriedades mecânicas tais como a capacidade de usinagem, valor de impacto, propriedades de fadiga e similares. Portanto, quando o Zr é adicionado, seu teor é definido como 0,0003 a 0,01 %. [0055] REMs: 0,0001 to 0,015% [0056] Os REMs (metais terras raras) são elementos desoxidantes que formam óxidos de baixo ponto de fusão que ajudam a evitar o entupimento dos bocais durante o lingotamento e também dissolve no MnS ou combina com ele para diminuir a deformação de MnS, agindo assim para inibir o alongamento da forma do MnS durante a laminação e forjamento a quente. As REMs servem assim para reduzir a anisotropia. Entretanto, esse efeito não aparece em um teor de REM de menos de 0,0001%. Quando o teor excede 0,015%, a capacidade de usinagem é degradada devido à formação de grandes quantidades de sulfetos de REM. Portanto, quando as REMs são adicionadas, seu teor é definido como 0,0001 a 0,015%.
[0057] Quando o aço estrutural para máquinas da presente invenção deve ser melhorado quando à capacidade de usinagem, ele pode incluir em adição aos componentes precedentes um ou mais elemenPetição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 16/57
14/48 tos selecionados do grupo consistindo em Sn: 0,005 a 2,0%, Zn: 0,0005 a 0,5%, B: 0,0005 a 0,015%, Te: 0,0003 a 0,2%, Bi: 0,005 a 0,5%, e Pb: 0,005 a 0,5%.
[0058] Sn: 0,005 a 2,0% [0059] O Sn prolonga a vida da ferramenta pela fragilização da ferrita e também melhora a rugosidade da superfície. Esses efeitos não são observados quando o teor de Sn é menor que 0,005%, e os efeitos saturam quando o Sn é adicionado acima de 2,0%. Portanto, quando o Sn é adicionado, seu teor é definido como 0,005 a 2,0%. [0060] Zn: 0,0005 a 0,5% [0061] O Zn prolonga a vida da ferramenta pela fragilização da ferrita e também melhora a rugosidade da superfície. Esses efeitos não são observados quando o teor de Zn for menor que 0,0005%, e os efeitos saturam quando o Zn é adicionado acima de 0,5%. Portanto, quando o Zn é adicionado, seu teor é definido como 0,0005 a 0,5%. [0062] B: 0,0005 a 0,015% [0063] O B, quando em solução sólida, tem um efeito favorável na resistência nos limites dos grãos e na capacidade de endurecimento. Quando ele precipita, ele o faz como BN e, portanto, ajuda a melhorar a capacidade de usinagem. Esses efeitos não são notáveis a um teor de B de menos de 0,0005%. Quando o B é adicionado a um teor maior que 0,015%, os efeitos saturam e as propriedades mecânicas são, ao contrário, degradadas, devido à precipitação excessiva de BN. Portanto, quando o B é adicionado, seu teor é definido como 0,0005 a 0,015%.
[0064] Te: 0,0003 a 0,2% [0065] O Te melhora a capacidade de usinagem. Ele também forma MnTe e, quando copresente com MnS, reduz a deformação do MnS, agindo assim para inibir o alongamento da forma do MnS. O Te é assim um elemento eficaz para reduzir a anisotropia. Esses efeitos não
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15/48 são observados quando o teor de Te é menor que 0,0003%, e quando o seu teor excede 0,2%, os efeitos saturam e a ductilidade na laminação a quente diminui, aumentando a possibilidade de falhas. Portanto, quando o Te é adicionado, seu teor é definido como: 0,0003 a 0,2%. [0066] Bi: 0,005 a 0,5% [0067] O Bi melhora a capacidade de usinagem. Esse efeito não é observado quando o teor de Bi é menor que 0,005%. Quando ele excede 0,5%, a melhoria da capacidade de usinagem satura, e a ductilidade na laminação a quente declina, aumentando a possibilidade de falhas. Portanto, quando o Bi é adicionado, seu teor é definido como 0,005 a 0,5%.
[0068] Pb: 0,005 a 0,5% [0069] O Pb melhora a capacidade de usinagem. Esse efeito não é observado quando o teor de Pb é menor que 0,005%. Quando ele excede 0,5%, a melhoria da capacidade de usinagem satura e a ductilidade na laminação a quente declina, aumentando a possibilidade de falhas. Portanto, quando o Pb é adicionado, seu teor é definido como 0,005 a 0,5%.
[0070] Quando resistência deve ser transmitida ao aço estrutural para máquinas da presente invenção pela melhoria de sua capacidade de endurecimento e/ou resistência ao revenido/amolecimento, podem ser incluídos em adição aos componentes precedentes um ou dois elementos selecionados do grupo consistindo de Cr: 0,01 a 2,0% e Mo: 0,01 a 1,0%.
[0071] Cr: 0,01 a 2,0% [0072] O Cr melhora a capacidade de endurecimento e também transmite resistência ao revenido/amolecimento. Ele é, portanto, adicionado a um aço que necessite alta resistência. Esses efeitos não são obtidos a um teor de Cr de menos que 0,01%. Quando o teor de Cr é alto, especificamente quando ele excede 2,0%, o aço é fragilizado dePetição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 18/57
16/48 vido à formação de carbonetos de Cr. Portanto, quando o Cr é adicionado, seu teor é definido como 0,01 a 2,0%.
[0073] Mo: 0,01 a 1,0% [0074] O Mo transmite resistência ao revenido/amolecimento e também melhora a capacidade de endurecimento. Ele é, portanto, adicionado a um aço que necessite alta resistência. Esses efeitos não são obtidos a um teor de Mo de menos de 0,01%. Quando o Mo é adicionado acima de 1,0%, seus efeitos saturam. Portanto, quando o Mo é adicionado, seu teor é definido como 0,01 a 1,0%.
[0075] Quando o aço estrutural para máquinas da presente invenção deve ser submetido ao reforço de ferrita, ele pode incluir em adição aos componentes precedentes um ou dois elementos selecionados do grupo consistindo em Ni: 0,05 a 2,0% e Cu: 0,01 a 2,0%.
[0076] Ni: 0,05 a 2,0% [0077] O Ni reforça a ferrita, melhorando, portanto, a ductilidade, e é também eficaz para melhoria da capacidade de endurecimento e melhoria anticorrosão. Esses efeitos não são observados com um teor de Ni de menos de 0,05%. Quando o Ni é adicionado acima de 2,0%, o efeito de melhoria das propriedades mecânicas satura e a capacidade de usinagem é degradada. Portanto, quando o Ni é adicionado, seu teor é definido como 0,05 a 2,0%.
[0078] Cu: 0,01 a 2,0% [0079] O Cu reforça a ferrita e é também eficaz para melhoria da capacidade de endurecimento e melhoria anticorrosão. Esses efeitos não são observados a um teor de Cu de menos de 0,01%. Quando o Cu é adicionado acima de 2,0%, o efeito de melhoria das propriedades mecânicas satura. Portanto, quando o Cu é adicionado, seu teor é definido como 0,01 a 2,0%. Uma preocupação particular em relação ao Cu é que seu efeito de diminuir a capacidade de laminação a quente pode levar à ocorrência de falhas durante a laminação. O Cu é, portanPetição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 19/57
17/48 to, preferivelmente adicionado simultaneamente com o Ni.
[0080] Conforme explicado acima, o aço estrutural para máquinas da presente invenção é minimizado em teor de N soluto e, portanto, alcança melhores capacidade de usinagem e propriedades de impacto que os aços estruturais convencionais para máquinas. Além disso, os teores totais de Al e de Sb são controlados para níveis adequados para garantir a presença de quantidades adequadas de Al soluto, Sb e AlN servindo para melhorar a capacidade de usinagem, estabelecendo assim um desempenho de corte eficaz em relação a uma ampla faixa de velocidades de corte se estendendo de baixa a alta velocidade. O aço também alcança uma alta a razão de elasticidade devido à precipitação fina de AlN e à presença de Al soluto. Em adição, excelentes propriedades de impacto são realizadas pelo controle adequado dos teores de elementos que afetam a precipitação de MnS de modo a obter uma abundância de MnS com uma capacidade de dispersão altamente uniforme.
[0081] O aço estrutural para máquinas excelente em capacidade de usinagem e propriedades de resistência conforme a presente invenção pode ser produzido pelo forjamento a quente de um tarugo tendo a composição de aço anteriormente mencionada em uma barra a uma temperatura de 1200°C ou maior, submetendo a barra ao tratamento térmico em solução a uma temperatura de 1100 °C ou maior, e então a um tratamento térmico tal como normalização ou carburação. Deve ser particularmente notado que no caso de um aço contendo o carboneto AlN, um aço estrutural para máquinas notavelmente reduzido em N soluto pode ser obtido pela retenção prolongada após o tratamento térmico em solução a 1100 °C ou maior por 0,8 h ou mais, preferivelmente 1 h ou mais, e mais preferivelmente 1,2 h ou mais. EXEMPLOS
PRIMEIRO CONJUNTO DE EXEMPLOS
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18/48 [0082] Os efeitos da presente invenção serão agora explicados especificamente através de Exemplos e Exemplos Comparativos. Nesse conjunto de Exemplos, os aços das composições mostradas na Tabela 1 e na Tabela 2, 150 kg cada, foram produzidos em um forno a vácuo, forjados a quente sob uma condição de temperatura de 1250°C, e alongadas por forjamento e barras de 65 mm de diâmetro. As propriedades dos aços do Exemplo e do Exemplo Comparativo foram avaliados pela sujeição dos mesmos ao teste de capacidade de usinagem, teste de impacto Charpy e teste de tração pelos métodos especificados abaixo. Na Tabela 2, o sublinhado indica um valor fora da faixa da invenção.
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TABELA 1
N° Composição(% em massa)
C Si Mn P S Cr V Sb Ca Al Total N Total N Soluto Outro
Exemplos da Invenção 1 0,42 0,19 0,80 0,014 0,022 - - 0,0100 0,0012 0,110 0,0052 0,0012
2 0,40 0,25 0,76 0,012 0,034 - - 0,0089 0,0008 0,051 0,0060 0,0013
3 0,41 0,24 0,76 0,013 0,038 - 0,1 0,0086 - 0,051 0,0060 0,0013
4 0,40 0,23 0,78 0,015 0,038 - - 0,0067 - 0,052 0,0045 0,0014
5 0,43 0,23 0,75 0,011 0,022 - - 0,0087 - 0,060 0,0049 0,0012 Mg:0,0020
6 0,43 0,20 0,77 0,013 0,039 - - 0,0074 - 0,051 0,0065 0,0013 Ti:0,04
7 0,44 0,20 0,78 0,012 0,040 - - 0,0068 - 0,052 0,0075 0,0016 Nb:0,02
8 0,41 0,21 0,77 0,011 0,047 - - 0,0083 - 0,090 0,0058 0,0014 W:0,2
9 0,45 0,22 0,79 0,012 0,045 - - 0,0058 - 0,080 0,0055 0,0013 Ni:0,2
10 0,43 0,23 0,71 0,011 0,051 - - 0,0071 - 0,110 0,0045 0,0017 Cu:0,5
11 0,44 0,22 0,72 0,014 0,041 - - 0,0087 - 0,053 0,0052 0,0010 Sn:0,05
12 0,45 0,20 0,74 0,010 0,033 - - 0,0069 - 0,070 0,0051 0,0014 Zn:0,007
13 0,43 0,24 0,76 0,015 0,041 - - 0,0077 - 0,090 0,0053 0,0019 B:0,002
14 0,45 0,22 0,71 0,011 0,043 - - 0,0073 - 0,080 0,0046 0,0015 Te:0,002
15 0,43 0,19 0,74 0,011 0,051 1,0 - 0,0051 - 0,090 0,0047 0,0016
19/48
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição(% em massa)
C Si Mn P S Cr V Sb Ca Al Total N Total N Soluto Outro
Exemplos da Invenção 16 0,44 0,21 0,72 0,013 0,023 0,1 - 0,0085 - 0,070 0,0048 0,0013
17 0,42 0,21 0,73 0,012 0,048 - - 0,0088 - 0,110 0,0071 0,0010 Ti:0,03, Mg:0,0025
18 0,41 0,20 0,72 0,012 0,035 - - 0,0059 - 0,090 0,0075 0,0011 Ti:0,04, Zn:0,004
19 0,42 0,24 0,74 0,013 0,040 1,0 - 0,0083 - 0,060 0,0071 0,0012 Ti:0,03
20 0,44 0,23 0,75 0,010 0,034 - - 0,0089 - 0,110 0,0077 0,0015 Ti:0,03, Cu:0,3
21 0,40 0,20 0,71 0,010 0,037 - - 0,0074 - 0,110 0,0054 0,0010 Ti:0,02, Mg:0,0025, Sn:0,04
22 0,42 0,21 0,73 0,012 0,053 1,1 - 0,0098 - 0,110 0,0074 0,0019 Ti:0,03, Mg:0,0025
23 0,43 0,21 0,77 0,014 0,052 - - 0,0071 - 0,070 0,0062 0,0019 Ti:0,03, Mg:0,0025, Cu:0,4
20/48
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição(% em massa)
C Si Mn P S Cr V Sb Ca Al Total N Total N Soluto Outro
24 0,41 0,19 0,74 0,013 0,054 1,0 - 0,0076 - 0,100 0,0061 0,0015 Ti:0,02, Mg:0,0025, Sn:0,04
25 0,43 0,23 0,71 0,014 0,021 - - 0,0058 - 0,060 0,0060 0,0012 Ti:0,03, Mg:0,0025, Sn:0,04, Cu:0,3
26 0,43 0,25 0,76 0,013 0,024 1,0 - 0,0085 - 0,070 0,0074 0,0010 Ti:0,03, Mg:0,0025, Cu:0,4
27 0,45 0,23 0,72 0,015 0,034 1,0 - 0,0086 - 0,100 0,0055 0,0012 Ti:0,03, Sn:0,04
28 0,41 0,19 0,78 0,011 0,025 - - 0,0087 - 0,080 0,0061 0,0016 Ti:0,03, Sn:0,04, Cu:0,3
21/48
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição(% em massa)
C Si Mn P S Cr V Sb Ca Al Total N Total N Soluto Outro
29 0,41 0,21 0,70 0,015 0,025 0,9 - 0,0057 - 0,051 0,0062 0,0017 Ti:0,04, Sn:0,04, Cu:0,3
30 0,44 0,23 0,71 0,012 0,036 1,0 - 0,0052 - 0,060 6,0056 0,0012 Ti:0,03, Cu:0,3
22/48
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TABELA 2
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr V Sb Ca Al Total N Total N Soluto Outro
Exemplos 31 0,44 0,20 0,77 0,014 0,055 - - 0,0081 - 0,110 0,0047 0,0010 Mg:0,0025, Zn:0,003
32 0,45 0,21 0,79 0,011 0,029 1,0 - 0,0099 - 0,060 0,0049 0,0013 Mg:0,0019, Zn:0,003
33 0,43 0,21 0,74 0,010 0,038 - - 0,0078 - 0,110 0,0048 0,0014 Mg:0,0022, Ca:0,3
34 0,42 0,25 0,77 0,011 0,036 1,0 - 0,0087 - 0,090 0,0046 0,0014 Mg:0,0020, Sn:0,04
35 0,44 0,25 0,78 0,015 0,055 - - 0,0079 - 0,100 0,0050 0,0018 Mg:0,0025, Sn:0,04, Cu:0,1
36 0,42 0,19 0,74 0,013 0,022 1,0 - 0,0062 - 0,052 0,0047 0,0019 Mg:0,0021, Sn:0,02, Cu:0,1
37 0,41 0,19 0,77 0,010 0,025 1,1 - 0,0050 - 0,110 0,0049 0,0019 Mg:0,0029, Cu:0,1
38 0,43 0,20 0,79 0,011 0,020 1,0 - 0,0060 - 0,060 0,0049 0,0010 Sn:0,04
39 0,42 0,23 0,80 0,015 0,048 - - 0,0086 - 0,070 0,0046 0,0016 Sn:0,03, Cu:0,1
40 0,41 0,19 0,78 0,010 0,042 1,0 - 0,0069 - 0,100 0,0046 0,0009 Sn:0,04, Cu:0,1
41 0,43 0,21 0,79 0,010 0,035 0,9 - 0,0080 - 0,080 0,0046 0,0014 Cu:0,2
42 0,44 0,19 0,77 0,013 0,042 - - 0,0087 - 0,060 0,0055 0,0014 Nb:0,01, Mg:0,0026, Sn:0,04, Ca:0,3
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr V Sb Ca Al Total N Total N Soluto Outro
Exemplos Comparativos 43 0,45 0,24 0,78 0,010 0,025 - - 0,0069 - 0,025 0,0052 0,0018
44 0,43 0,25 0,76 0,010 0,041 - - 0,0092 - 0,035 0,0051 0,0019
45 0,41 0,24 0,73 0,011 0,035 - - 0,0098 - 0,040 0,0053 0,0017
46 0,44 0,25 0,78 0,014 0,022 - - 0,0059 - 0,030 0,0034 0,0019
47 0,41 0,24 0,72 0,011 0,051 - - 0,0087 - 0,003 0,0049 0,0034
48 0,44 0,25 0,77 0,015 0,052 - - 0,0062 - 0,358 0,0062 0,0011
49 0,41 0,21 0,72 0,013 0,021 - - 0,0055 - 0,103 0,0058 0,0025
50 0,42 0,20 0,73 0,013 0,037 - - 0,0077 - 0,153 0,0057 0,0026
51 0,44 0,24 0,79 0,013 0,038 - - 0,0157 - 0,067 0,0054 0,0016
52 0,45 0,23 0,76 0,010 0,036 - - 0,0175 - 0,103 0,0049 0,0010
53 0,44 0,19 0,73 0,014 0,044 - - 0,0211 - 0,243 0,0046 0,0016
54 0,45 0,19 0,71 0,010 0,025 - - 0,0223 - 0,060 0,0046 0,0009
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TESTE DE CAPACIDADE DE USINAGEM [0083] O teste de capacidade de usinagem foi conduzido em relação aos aços dos Exemplos e dos Exemplos Comparativos que foram alongados por forjamento sob aquecimento a 1250°C ao submetê-los inicialmente a um tratamento térmico consistindo em normalização sob condições de temperatura de 850 °C por 1 h, 0,5 hr no caso dos Exemplos Comparativos n° 49 e n° 50, seguido de resfriamento a ar. Um corpo de prova do teste de avaliação da capacidade de usinagem foi então cortado de cada aço termicamente tratado e a capacidade de usinagem dos aços dos Exemplo e dos Exemplos Comparativos foram avaliados conduzindo-se testes de perfuração com broca sob as condições de corte mostradas na Tabela 3 e testes de torneamento longitudinal sob as condições mostradas na Tabela 4. A velocidade máxima de corte VL1000 que permite o corte até uma profundidade cumulativa de furo de 1000 mm foi usada como índice de avaliação no teste de perfuração com broca, e a largura máxima VB_max de desgaste do flanco de relevo após 10 minutos foi usada como o índice de avaliação do teste de torneamento longitudinal.
TABELA 3
Condições de corte Velocidade: 10 - 120 m/min
Alimentação: 0,25 mm/rev
Fluido de corte: Óleo de corte solúvel em água
Broca Diâmetro da broca: 3 mm
Broca comum NACHI
Protuberância: 45 mm
Outra Profundidade do furo: 9 mm
Vida da ferramenta: até a quebra
TABELA 4
Condições de corte Velocidade de corte: 250 m/min
Alimentação: 0,3 mm/rev
Profundidade do corte: 1,5 mm
Corte a seco
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Ferramenta Fixador: PTGNR2525M16
Forma da ferramenta: TNMG160408N-UZ
Material: AC2000
TESTE DE IMPACTO CHARPY [0084] A figura 1 é um diagrama mostrando uma região da qual foi cortado um corpo de prova para o teste de impacto Charpy. No teste de impacto Charpy, inicialmente, conforme mostrado na figura 1, um cilindro 2 medindo 25 mm de diâmetro foi cortado de um aço 1 tratado termicamente pelo mesmo método e sob as mesmas condições que o corpo de prova do anteriormente mencionado teste de capacidade de usinagem de forma que seu eixo fosse perpendicular à direção do forjamento de alongamento do aço 1. A seguir, o cilindro 2 foi mantido sob condições de temperatura de 850 °C por 1 h, 0,5 h no caso dos Exemplos Comparativos n° 49 e n° 50, e então resfriados a óleo pelo resfriamento até 60°C, e posteriormente submetido a um revenido com resfriamento a água no qual ele foi mantido sob condições de temperatura 550 °C por 30 minutos. A seguir, o cilindro 2 foi usinado para fabricar um corpo de prova do teste Charpy 3 em conformidade com a norma JIS Z 2202, que foi submetido a um teste de impacto Charpy à temperatura ambiente de acordo com o método prescrito pela norma JIS Z 2242. A energia absorvida por unidade de área (J/cm2) foi adotada como índice de avaliação.
TESTE DE TRAÇÃO [0085] Um cilindro 2 amostrado paralelamente à direção de alongamento por forjamento, foi resfriado a óleo e revenido pelos mesmos métodos e sob as mesmas condições que no teste de impacto Charpy anteriormente mencionado, posteriormente ele foi processado em um corpo de prova para um teste de tração medindo 8 mm no diâmetro da seção paralela e 30 mm no comprimento da seção paralela, e então testado quanto à tração à temperatura ambiente de acordo com o método prescrito pela norma JIS Z 2241. A a razão de elasticidade
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27/48 = (0,2% do estresse de prova YP) / (limite de resistência à tração TS) foi adotado como índice de avaliação.
[0086] Os resultados dos testes acima estão mostrados nas Tabelas 5 e 6.
TABELA 5
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos 1 87 118 27 0,85
2 89 119 22 0,83
3 85 124 20 0,89
4 88 126 25 0,82
5 85 125 20 0,84
6 89 123 21 0,86
7 89 128 22 0,83
8 92 129 22 0,86
9 89 126 20 0,86
10 92 122 21 0,82
11 91 121 21 0,83
12 87 130 22 0,84
13 90 127 22 0,82
14 90 125 21 0,84
15 90 125 24 0,86
16 85 121 26 0,87
17 93 128 24 0,86
18 86 124 22 0,85
19 90 128 25 0,86
20 89 126 20 0,82
21 89 121 24 0,84
22 96 125 21 0,82
23 93 129 22 0,83
24 94 126 23 0,82
25 82 126 26 0,82
26 86 120 25 0,84
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CONTINUAÇÃO...
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos 27 89 130 26 0,85
28 86 127 20 0,86
29 83 129 20 0,84
30 86 122 24 0,86
31 95 129 26 0,86
32 89 130 22 0,83
33 89 123 21 0,87
34 90 126 24 0,85
35 94 121 22 0,82
36 83 127 20 0,85
37 83 121 20 0,85
38 82 127 30 0,83
39 93 127 21 0,83
40 90 124 27 0,86
41 89 127 23 0,84
42 91 126 21 0,87
TABELA 6
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos Comparativos 43 54 149 21 0,68
44 62 141 24 0,66
45 60 142 25 0,67
46 53 158 22 0,68
47 64 178 9 0,65
48 48 178 22 0,82
49 62 149 16 0,83
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CONTINUAÇÃO...
N° VL1000 (m/min) VB max (mm) Valor de im- pacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos Comparativos 50 69 150 15 0,85
51 99 122 14 0,85
52 98 124 11 0,87
53 104 128 12 0,84
54 100 128 13 0,85
[0087] Os aços n° 1 a n° 42 mostrados nas Tabelas 1, 2 e 5 são Exemplos da presente invenção e os aços n° 43 a n° 51 mostrados nas Tabelas 2 e 6 são aços dos Exemplos Comparativos. Conforme mostrado nas Tabelas 5 e 6, os aços dos Exemplos n° 1 a n° 42 apresentaram bons valores para todos os índices de avaliação, a saber, VL1000, VB_max, valor de impacto (energia absorvida), e YP / TS (a razão de elasticidade), mas os aços dos Exemplos Comparativos foram inferiores aos aços dos Exemplos em pelo menos uma das propriedades. Especificamente, os aços dos Exemplos Comparativos n° 43 a n° 46 tiveram teores de Al total abaixo da faixa da presente invenção e foram, portanto, inferiores aos aços dos Exemplos no índice de avaliação da capacidade de usinagem VL1000 e a razão de elasticidade (YP / TS). Além disso, o aço do exemplo Comparativo n° 47 teve um teor de Al total bem abaixo da faixa da presente invenção, de forma que seu teor de N soluto estava da faixa da presente invenção, e o aço era, portanto, inferior aos aços dos Exemplos em capacidade de usinagem (VL1000, VB_max), valor de impacto, e a razão de elasticidade (YP / TS).
[0088] O aço do Exemplo Comparativo n° 48 teve um teor de Al total acima da faixa da presente invenção, de forma que sua dureza aumentou, e o aço foi, portanto, inferior em capacidade de usinagem (VL1000, VB_max). Os aços dos Exemplos Comparativos n° 49 e n°
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SEGUNDO CONJUNTO DE EXEMPLOS [0089] Nesse conjunto de Exemplos, aços das composições mostradas na Tabela 7 e na Tabela 8, 150 kg de cada, foram produzidos em um forno a vácuo, forjados a quente sob uma condição de temperatura de 1250 °C, e alongados por forjamento em barras de 65 mm de diâmetro. As propriedades dos aços dos Exemplos e dos Exemplos Comparativos foram avaliadas submetendo-se os mesmos a um teste de capacidade de usinagem, a um teste de impacto Charpy, e a um teste de tração pelos métodos estipulados abaixo. Nas Tabelas 7 e 8, o sublinhado indica um valor for a da faixa da invenção.
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TABELA 7
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Al total N total N soluto Outro
Exemplos 1 0,44 0,25 0,76 0,015 0,017 - 0,0000 0,121 0,0052 0,0012
2 0,44 0,26 0,76 0,015 0,012 - 0,0006 0,101 0,0052 0,0012
3 0,44 0,25 0,75 0,016 0,010 - 0,0008 0,250 0,0060 0,0013
4 0,44 0,25 0,76 0,015 0,008 - 0,0010 0,075 0,0045 0,0011
5 0,46 0,26 0,76 0,015 0,013 - 0,0006 0,099 0,0049 0,0012 Mg:0,0020
6 0,44 0,24 0,74 0,015 0,011 - 0,0008 0,193 0,0065 0,0013 Ti:0,04
7 0,45 0,25 0,74 0,015 0,013 - 0,0008 0,178 0,0075 0,0016 Nb:0,02
8 0,44 0,24 0,74 0,015 0,011 - 0,0006 0,169 0,0058 0,0014 W:0,2
9 0,45 0,24 0,74 0,016 0,010 - 0,0012 0,175 0,0055 0,0013 Ni:0,2
10 0,46 0,26 0,76 0,015 0,014 - 0,0005 0,142 0,0045 0,0017 Cu:0,5
11 0,44 0,26 0,75 0,015 0,015 - 0,0007 0,127 0,0052 0,0010 Sn:0,05
12 0,44 0,25 0,76 0,015 0,011 - 0,0004 0,147 0,0051 0,0014 Zn:0,007
13 0,45 0,24 0,76 0,014 0,011 - 0,0012 0,144 0,0053 0,0019 B:0,002
14 0,45 0,26 0,75 0,015 0,011 - 0,0012 0,187 0,0046 0,0015 Te:0,002
15 0,41 0,24 0,78 0,015 0,014 1,0 0,0010 0,108 0,0047 0,0016
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Al total N total N soluto Outro
Exemplos 16 0,44 0,25 0,76 0,015 0,013 0,1 0,0012 0,112 0,0048 0,0013
17 0,44 0,24 0,74 0,015 0,010 - 0,0006 0,131 0,0071 0,0010 Ti:0,03, Mg:0,0025
18 0,45 0,26 0,75 0,016 0,010 - 0,0009 0,109 0,0075 0,0010 Ti:0,04, Zn:0,004
19 0,41 0,24 0,75 0,016 0,010 1,0 0,0008 0,168 0,0071 0,0012 Ti:0,03
20 0,44 0,26 0,74 0,016 0,010 - 0,0011 0,113 0,0077 0,0015 Ti:0,03, Cu:0,3
21 0,44 0,24 0,75 0,016 0,014 - 0,0008 0,104 0,0054 0,0010 Ti:0,02, Mg:0,0025, Sn:0,04
22 0,41 0,25 0,75 0,015 0,010 1,1 0,0005 0,192 0,0074 0,0019 Ti:0,03, Mg:0,0025
23 0,45 0,24 0,75 0,015 0,013 - 0,0009 0,119 0,0062 0,0019 Ti:0,03, Mg:0,0025, Cu:0,4
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Al total N total N soluto Outro
Exemplos 24 0,40 0,,26 0,75 0,015 0,012 1,0 0,0005 0,198 0,0061 0,0015 Ti:0,02, Mg:0,0025, Sn:0,04
25 0,44 0,26 0,75 0,014 0,015 - 0,0008 0,169 0,0060 0,0012 Ti:0,03, Mg:0,0025, Sn:0,04, Cu:0,3
26 0,42 0,24 0,75 0,014 0,013 1,0 0,0011 0,116 0,0074 0,0010 Ti:0,03, Mg:0,0025, Cu:0,4
27 0,41 0,24 0,74 0,015 0,014 1,0 0,0004 0,198 0,0055 0,0012 Ti:0,03, Sn:0,04
28 0,46 0,25 0,75 0,015 0,010 - 0,0010 0,179 0,0061 0,0016 Ti:0,03, Sn:0,04, Cu:0,3
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Al total N total N soluto Outro
Exemplos 29 0,41 0,25 0,75 0,016 0,011 0,9 0,0008 0,156 0,0062 0,0017 Ti:0,04, Sn:0,04, Cu:0,3
30 0,41 0,26 0,75 0,014 0,012 1,0 0,0009 0,137 0,0056 0,0012 Ti:0,03, Cu:0,3
31 0,45 0,24 0,75 0,015 0,013 - 0,0013 0,109 0,0047 0,0010 Mg:0,0025, Zn:0,003
32 0,41 0,25 0,76 0,016 0,015 1,0 0,0011 0,104 0,0049 0,0013 Mg:0,0019, Zn:0,003
33 0,45 0,24 0,75 0,015 0,011 - 0,0013 0,109 0,0048 0,0014 Mg:0,0022, Cu::0,3
34 0,40 0,25 0,75 0,016 0,015 1,0 0,0008 0,105 0,0046 0,0014 Mg:0,0020, Sn:0,04
35 0,45 0,24 0,74 0,015 0,014 - 0,0009 0,110 0,0050 0,0018 Mg:0,0025, Sn:0,04, Cu:0,1
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Al total N total N soluto Outro
Exemplos 36 0,42 0,25 0,75 0,014 0,012 1,0 0,0012 0,107 0,0047 0,0019 Mg:0,0021, Sn:0,02, Cu:0,1
37 0,41 0,24 0,75 0,015 0,014 1,1 0,0005 0,104 0,0049 0,0019 Mg:0,0029, Cu::0,1
38 0,42 0,25 0,76 0,015 0,011 1,0 0,0009 0,102 0,0049 0,0010 Sn:0,04
39 0,44 0,24 0,76 0,015 0,012 - 0,0010 0,110 0,0046 0,0016 Sn:0,03, Cu:0,1
40 0,41 0,25 0,75 0,015 0,011 1,0 0,0009 0,108 0,0046 0,0009 Sn:0,04, Cu:0,1
41 0,41 0,25 0,75 0,015 0,011 0,9 0,0003 0,102 0,0046 0,0014 Cu:0,2
42 0,46 0,25 0,76 0,015 0,011 - 0,0003 0,102 0,0055 0,0014 Nb:0,01, Mg:0,0026, Sn:0,04, Cu:0,3
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Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 38/57
CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Al total N total N soluto Outro
Exemplos Comparativoss 43 0,44 0,24 0,76 0,014 0,011 - 0,0006 0,025 0,0052 0,0018
44 0,45 0,25 0,76 0,015 0,014 - 0,0006 0,035 0,0051 0,0019
45 0,45 0,24 0,75 0,015 0,014 - 0,0008 0,040 0,0053 0,0017
46 0,45 0,25 0,76 0,014 0,011 - 0,0010 0,030 0,0034 0,0019
47 0,46 0,25 0,74 0,016 0,011 - 0,0008 0,003 0,0043 0,0034
48 0,44 0,24 0,75 0,014 0,009 - 0,0007 0,103 0,0058 0,0025
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TABELA 8
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Al Total N Total N Soluto Outro
Exemplos 52 0,45 0,26 0,75 0,016 0,025 - 0,0002 0,101 0,0052 0,0012
53 0,44 0,25 0,76 0,015 0,030 - 0,0000 0,250 0,0060 0,0013
54 0,45 0,25 0,74 0,015 0,042 - 0,0001 0,123 0,0048 0,0012
55 0,45 0,24 0,75 0,015 0,090 - 0,0002 0,106 0,0049 0,0013
56 0,45 0,24 0,75 0,014 0,042 - 0,0001 0,102 0,0052 0,0011 Mg:0,0020
57 0,45 0,24 0,74 0,015 0,042 - 0,0001 0,190 0,0065 0,0016 Ti:0,04
58 0,46 0,25 0,76 0,016 0,047 - 0,0001 0,154 0,0075 0,0012 Nb:0,02
59 0,45 0,25 0,74 0,015 0,044 - 0,0001 0,129 0,0058 0,0017 W:0,2
60 0,44 0,25 0,76 0,015 0,044 - 0,0001 0,109 0,0055 0,0015 Ni:0,2
61 0,45 0,26 0,74 0,016 0,041 - 0,0001 0,148 0,0045 0,0015 Cu:0,5
62 0,46 0,25 0,75 0,016 0,047 - 0,0000 0,111 0,0052 0,0013 Sn:0,03
63 0,46 0,25 0,75 0,015 0,051 - 0,0001 0,188 0,0051 0,0012 Zn:0,007
64 0,45 0,24 0,76 0,015 0,073 - 0,0002 0,197 0,0053 0,0011 B:0,002
65 0,44 0,25 0,75 0,015 0,092 - 0,0002 0,109 0,0046 0,0010 Te:0,002
66 0,45 0,25 0,74 0,015 0,062 - 0,0000 0,200 0,0046 0,0011 Cr:0,1
8WZS
Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 40/57
CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Ttl Al Ttl N Sol N Outro
Exemplos 67 0,45 0,26 0,76 0,014 0,049 - 0,0001 0,109 0,0070 0,0012
68 0,45 0,26 0,76 0,016 0,040 - 0,0000 0,172 0,0072 0,0010 Ti:0,03, Mg:0,0025
69 0,45 0,25 0,75 0,014 0,040 - 0,0001 0,110 0,0068 0,0010 Ti:0,04, Zn:0,004
70 0,41 0,25 0,75 0,015 0,043 0,9 0,0000 0,125 0,0075 0,0009 Ti:0,03
71 0,45 0,25 0,76 0,015 0,043 - 0,0002 0,110 0,0069 0,0009 Ti:0,03, Cu:0,3
72 0,45 0,24 0,76 0,015 0,047 - 0,0000 0,125 0,0062 0,0018 Ti:0,03, Mg:0,0015, Sn:0,04
73 0,40 0,26 0,75 0,014 0,049 1,0 0,0001 0,142 0,0065 0,0017 Ti:0,03, Mg:0,0025
74 0,45 0,24 0,75 0,015 0,044 - 0,0001 0,149 0,0062 0,0017 Ti:0,03, Mg:0,0025, Cu:0,4
38/48
Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 41/57
CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Ttl Al Ttl N Sol N Outro
Exemplos 75 0,41 0,26 0,76 0,016 0,041 1,0 0,0001 0,129 0,0059 0,0019 Ti:0,05, Mg:0,0025, Sn:0,04
76 0,44 0,24 0,76 0,015 0,043 - 0,0001 0,188 0,0061 0,0014 Ti:0,03, Mg:0,0025, Sn:0,04, Cu:0,3
77 0,40 0,26 0,75 0,016 0,046 0,9 0,0001 0,172 0,0064 0,0013 Ti:0,03, Mg:0,0025, Cu:0,4
78 0,41 0,25 0,75 0,016 0,042 1,0 0,0000 0,111 0,0063 0,0013 Ti:0,03, Sn:0,04
79 0,46 0,25 0,76 0,015 0,047 - 0,0001 0,151 0,0067 0,0012 Ti:0,03, Sn:0,04, Cu:0,3
80 0,40 0,26 0,76 0,016 0,043 0,9 0,0001 0,120 0,0072 0,0017 Ti:0,02, Sn:0,04, Cu:0,3
81 0,41 0,26 0,74 0,015 0,046 1,1 0,0001 0,144 0,0069 0,0010 Ti:0,03, Cu:0,3
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CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Ttl Al Ttl N Sol N Outro
Exemplos 82 0,46 0,24 0,76 0,014 0,040 - 0,0001 0,105 0,0051 0,0010 Mg:0,0028, Zn:0,003
83 0,41 0,24 0,76 0,014 0,047 0,9 0,0000 0,102 0,0052 0,0013 Mg:0,0019, Zn:0,003
84 0,45 0,24 0,76 0,015 0,041 - 0,0001 0,102 0,0069 0,0011 Mg:0,0022, Cu::0,3
85 0,41 0,26 0,75 0,016 0,041 1,0 0,0000 0,109 0,0055 0,0012 Mg:0,0020, Sn:0,04
86 0,44 0,25 0,76 0,016 0,047 - 0,0001 0,103 0,0062 0,0010 Mg:0,0025, Sn:0,04, Cu:0,1
87 0,42 0,26 0,75 0,015 0,042 1,0 0,0001 0,101 0,0057 0,0011 Mg:0,0017, Sn:0,04, Cu:0,1
88 0,41 0,25 0,75 0,015 0,046 1,1 0,0001 0,106 0,0067 0,0013 Mg:0,0025, Cu::0,1
89 0,41 0,25 0,74 0,014 0,046 1,0 0,0000 0,109 0,0059 0,0016 Sn:0,02
90 0,45 0,26 0,75 0,015 0,042 - 0,0001 0,100 0,0066 0,0013 Sn:0,04, Cu:0,1
40/48
Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 43/57
CONTINUAÇÃO...
N° Composição (% em massa)
C Si Mn P S Cr Ca Ttl Al Ttl N Sol N Outro
Exemplos 91 0,41 0,24 0,74 0,015 0,046 1,1 0,0001 0,105 0,0065 0,0012 Sn:0,04, Cu:0,1
92 0,41 0,26 0,75 0,015 0,040 1,1 0,0000 0,109 0,0058 0,0014 Cu:0,1
93 0,44 0,24 0,75 0,015 0,057 - 0,0001 0,101 0,0051 0,0017 Nb:0,01, Mg:0,0025, Sn:0,04, Cu:0,3
Exemplos Comparativos 94 0,45 0,25 0,74 0,014 0,026 - 0,0001 0,025 0,0051 0,0017
95 0,45 0,24 0,75 0,014 0,043 - 0,0001 0,024 0,0052 0,0018
96 0,46 0,24 0,75 0,016 0,046 - 0,0002 0,032 0,0051 0,0019
97 0,46 0,24 0,76 0,015 0,046 - 0,0002 0,104 0,0078 0,0034
98 0,45 0,25 0,74 0,016 0,043 - 0,0001 0,103 0,0058 0,0025
99 0,44 0,26 0,76 0,016 0,051 - 0,0000 0,243 0,0057 0,0026
100 0,45 0,24 0,75 0,014 0,073 - 0,0001 0,111 0,0067 0,0031
101 0,46 0,25 0,75 0,014 0,099 - 0,0001 0,142 0,0077 0,0035
41/48
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42/48
TESTE DE CAPACIDADE DE USINAGEM [0090] O teste de capacidade de usinagem foi conduzido em relação aos aços dos Exemplos e dos Exemplos Comparativos que foram alongados por forjamento sob aquecimento a 1250 °C inicialmente pela sujeição dos mesmos a um tratamento térmico consistindo em normalização sob condições de temperatura de 850 °C por 1 h, 0,5 h no caso dos Exemplos Comparativos n° 48, n° 49 e n° 97 a n° 101, seguido de resfriamento a ar. Um corpo de prova do teste de avaliação da capacidade de usinagem foi então cortado de cada aço tratado termicamente e as capacidades de usinagem dos aços dos Exemplos e dos Exemplos Comparativos foram avaliados conduzindo-se o teste de perfuração com brocas sob as condições de corte mostradas na Tabela 9 e para o teste de torneamento longitudinal sob as condições mostradas na Tabela 10. A velocidade maxima de corte VL1000 que permite o corte até uma profundidade cumulativa de furo de 1000 mm foi usada como índice de avaliação no teste de perfuração com brocas, e a largura máxima VB_max de desgaste do flanco de relevo após 10 minutos foi usado como índice de avaliação no teste de torneamento longitudinal.
TABELA 9
Condições de Corte Velocidade 10 - 120 m/min
Alimentação 0,25 mm/rev
Fluido de corte Óleo de corte solúvel em água
Broca Diâmetro da broca (φ) 3 mm
NACHI Broca comum
Protuberância 45 mm
Outro Profundidade do furo 9 mm
Vida da ferramenta Até a quebra
TABELA 10
Condições de Corte Velocidade de corte 250 m/min
Alimentação 0,3 mm/rev
Modo Corte seco
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Ferramenta Fixador PTGNR2525M16
Forma TNMG160408N-UZ
Material AC2000
TESTE DE IMPACTO CHARPY [0091] A figura 1 é um diagrama mostrando uma região da qual foi cortado um corpo de prova para o teste de impacto Charpy. No teste de impacto Charpy, inicialmente, conforme mostrado na figura 1, um cilindro 2 medindo 25 mm de diâmetro foi cortado de um aço 1 termicamente tratado pelo mesmo método e sob as mesmas condições do corpo do acima mencionado teste de capacidade de usinagem de forma que seu eixo fosse normal à direção de alongamento por forjamento do aço 1. A seguir, o cilindro 2 foi mantido sob condições de temperatura de 850 °C por 1 h, 0,5 h no caso dos Exemplos Comparativos n° 48, n° 49 e n° 97 a n° 101, então resfriado a óleo pelo resfriamento até 60°C, e também submetido ao revenido com resfriamento a água no qual ele foi mantido sob condições de temperatura de 550 °C por 30 minutos. A seguir, o cilindro 2 foi usinado para fabricar um corpo de prova do teste de impacto Charpy 3 em conformidade com a norma JIS Z 2202, que foi submetido a um teste de impacto Charpy à temperatura ambiente de acordo com o método prescrito pela norma JIS Z 2242. A energia absorvida por unidade de área (J/cm2) foi adotada como índice de avaliação.
TESTE DE TRAÇÃO [0092] Um cilindro 2 resfriado a oleo e revenido pelos mesmos métodos e sob as mesmas condições que no acima mencionado teste de impacto Charpy foi processado em um corpo de prova de tração medindo 8 mm no diâmetro da seção paralela e 30 mm no comprimento da seção paralela, e então testado quanto à tração à temperatura ambiente de acordo com o método prescrito pela norma JIS Z 2241. A a razão de elasticidade = (0,2% do estresse de prova YP) / (limite de resistência à tração TS) foi adotado como índice de avaliação.
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44/48 [0093] Os resultados dos testes acima estão mostrados nas tabelas 11 e 12.
TABELA 11
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de Impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos 1 70 121 39 0,87
2 65 121 40 0,82
3 65 123 41 0,84
4 65 125 42 0,80
5 70 115 39 0,83
6 65 121 42 0,83
7 65 123 41 0,86
8 65 120 40 0,85
9 65 116 42 0,85
10 65 122 43 0,86
11 70 123 44 0,85
12 70 120 38 0,83
13 70 119 39 0,84
14 70 120 40 0,85
15 55 132 37 0,89
16 65 124 40 0,86
17 65 125 40 0,82
18 70 124 39 0,85
19 55 131 39 0,84
20 65 126 38 0,82
21 70 118 39 0,83
22 55 133 39 0,84
23 70 128 38 0,83
24 60 130 39 0,85
25 70 119 39 0,83
26 55 131 40 0,83
27 65 132 40 0,83
28 70 121 40 0,84
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45/48
CONTINUAÇÃO...
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de Impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos 29 60 131 39 0,86
30 55 131 38 0,85
31 70 120 41 0,83
32 55 133 37 0,86
33 70 125 40 0,87
34 60 134 39 0,86
35 70 120 39 0,87
36 60 133 41 0,87
37 55 131 41 0,84
38 60 130 38 0,86
39 70 119 39 0,86
40 60 131 38 0,84
41 55 132 37 0,84
42 65 124 41 0,83
Exemplos Comparativos 43 45 122 41 0,66
44 45 116 40 0,67
45 45 117 41 0,67
46 50 110 42 0,67
47 35 156 22 0,68
48 50 149 30 0,87
49 50 140 29 0,85
TABELA 12
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de Impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos 52 85 121 25 0,85
53 85 123 24 0,85
54 95 121 23 0,82
55 105 112 21 0,85
Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 48/57
46/48
CONTINUAÇÃO...
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de Impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos 56 95 120 22 0,85
57 95 123 22 0,85
58 90 123 22 0,85
59 95 121 22 0,83
60 90 124 22 0,83
61 95 120 22 0,87
62 95 115 22 0,83
63 95 125 22 0,85
64 100 117 21 0,84
65 105 113 21 0,84
66 95 121 20 0,86
67 80 131 20 0,83
68 95 122 25 0,87
69 100 120 24 0,84
70 80 131 20 0,84
71 95 122 23 0,85
72 100 118 26 0,83
73 80 130 21 0,84
74 95 122 25 0,85
75 85 128 20 0,85
76 100 119 25 0,86
77 80 132 22 0,83
78 85 128 20 0,82
79 100 120 24 0,82
80 85 126 21 0,84
81 80 133 21 0,83
82 105 120 23 0,84
83 80 130 21 0,83
84 95 124 24 0,86
Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 49/57
47/48
Continuação...
N° VL1000 (m/min) VB_max (mm) Valor de Impacto (J/cm2) YP / TS
Exemplos 85 85 129 22 0,87
86 95 117 23 0,87
87 85 128 21 0,84
88 80 129 21 0,86
89 85 126 20 0,83
90 95 119 21 0,86
91 85 125 20 0,87
92 80 133 20 0,83
93 100 112 22 0,86
Exemplos Comparativos 94 60 180 22 0,68
95 65 179 20 0,69
96 65 174 19 0,68
97 70 157 18 0,84
98 75 149 18 0,82
99 70 143 18 0,86
100 75 152 15 0,79
101 75 163 12 0,86
[0094] Os aços n° 1 nas Tabelas 7 e 11 são modalidades da reivindicação 1 e os aços n° 2 a n° 42 nas mesmas tabelas são modalidades da reivindicação 2. Os aços n° 52 a n° 93 na Tabela 8 e na Tabela 12 são configurações da reivindicação 1. Os aços comparativos n° 43 a n° 49 satisfazem os requisitos do teor de S e do teor de Ca da reivindicação 2, e os aços comparativos n° 94 a n° 101 satisfazem os requisitos de teor de S e de teor de Ca da reivindicação 1.
[0095] Conforme mostrado nas Tabelas 11 e 12, os aços dos exemplos n° 1 a n° 42 e n° 52 a n° 93 apresentaram bons valores para todos os índices de avaliação, isto é, VL1000, VB_max, valor de impacto (energia absorvida), e YP / TS (a razão de elasticidade), mas os aços dos Exemplos Comparativos foram inferiores aos aços dos Exemplos em pelo menos uma das propriedades. Especificamente, os
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48/48 aços dos Exemplos Comparativos n° 43 a n° 46 tiveram teores de Al total abaixo da faixa da presente invenção e foram, portanto, inferiores aos aços dos Exemplos em capacidade de usinagem (VL1000) e a razão de elasticidade (YP / TS). Além disso, o aço do Exemplo Comparativo n° 47 teve um teor de Al total abaixo da faixa da presente invenção, de forma que seu teor de N soluto estava acima da faixa da presente invenção, e o aço era, portanto, inferior aos aços dos Exemplos em capacidade de usinagem (VL1000, VB_max), valor de impacto, e a razão de elasticidade (YP / TS).
[0096] Os aços dos Exemplos Comparativos n° 48 e n° 49 foram mantidos a 850 °C, temperatura na qual o AlN se precipita prontamente, por um período de tempo mais curto que os aços dos Exemplos, de forma que seus teores de N soluto estivessem acima da faixa da presente invenção, e os aços foram, portanto, inferiores aos aços dos Exemplos em capacidade de usinagem (VL1000, VB_max) e valor de impacto. Além disso, os aços dos Exemplos Comparativos n° 94 a n° 96 tiveram teores de Al total 96 abaixo da faixa da presente invenção e foram, portanto, inferiores aos aços dos Exemplos em capacidade de usinagem (VL1000, VB_max) e razão de elasticidade (YP / TS). Além disso, os aços dos Exemplos Comparativos n° 97 a n° 101 foram mantidos a 850 °C, temperatura na qual o AlN precipita prontamente, por um tempo de manutenção mais curto que o dos aços dos Exemplos, de forma que seus teores de N soluto estivessem acima da faixa da presente invenção, e os aços foram, portanto, inferiores aos aços dos Exemplos em capacidade de usinagem (VL1000, VB_max) e valor de impacto. APLICABILIDADE INDUSTRIAL [0097] A presente invenção fornece um aço estrutural para máquinas que tenham boa capacidade de usinagem sobre uma ampla faixa de velocidade de usinagem e também tenha altas propriedades de impacto e alta razão de elasticidade.
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Claims (2)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Aço estrutural para máquinas, caracterizado pelo fato de compreender, em % em massa:
    C: 0,1 a 0,85%,
    Si: 0,01 a 1,5%,
    Mn: 0,05 a 2,0%,
    P: 0,005 a 0,2%,
    S: 0,001 a 0,15%,
    Al total: maior que 0,1% e não maior que 0,3%, e
    N total: 0,0035 a 0,020%,
    N soluto sendo limitado a 0.0020% ou menos, e um saldo de Fe e as inevitáveis impurezas.
  2. 2. Aço estrutural para máquinas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, em % em massa, um ou mais de:
    Ca: 0,0003 a 0,0015%,
    Ti: 0,001 a 0,1%,
    Nb: 0,005 a 0,2%,
    W: 0,01 a 1,0%,
    V: 0,01 a 1,0%,
    Mg: 0,0001 a 0,0040%,
    Zr: 0,0003 a 0,01%,
    REMs: 0,0001 a 0,015%,
    Sn: 0,005 a 2,0%,
    Zn: 0,0005 a 0,5%,
    B: 0,0005 a 0,015%,
    Te: 0,0003 a 0,2%,
    Bi: 0,005 a 0,5%,
    Pb: 0,005 a 0,5%,
    Cr: 0,01 a 2,0%,
    Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 52/57
    2/2
    Mo: 0,01 a 1,0%, Ni: 0,05 a 2,0% e Cu: 0,01 a 2,0%.
    Petição 870170092975, de 30/11/2017, pág. 53/57
    1/1
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