ES2199184T3 - Acero inoxidable trabajable de resistencia elevada. - Google Patents
Acero inoxidable trabajable de resistencia elevada.Info
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Abstract
Un artículo de pulvimetalurgia consolidado que comprende una aleación de acero inoxidable endurecible por solubilización de un componente que consta, en tanto por ciento en peso, de Carbono 0, 03 máx. Manganeso 1, 0 máx. Silicio 0, 75 máx. Fósforo 0, 040 máx. Azufre 0, 010-0, 050 Cromo 10-14 Níquel 6-12 Molibdeno 6 máx. Cobre 4 máx. Titanio 0, 4-2, 5 Aluminio 1 máx. Niobio 1 máx. Tantalio 2, 5 máx. Cobalto 9 máx. Boro 0, 010 máx. Nitrógeno 0, 03 máx. y el hierro de equilibrio y las impurezas normales, conteniendo dicho artículo de pulvimetalurgia una dispersión fina de diminutas partículas de sulfuro que no son mayores de 5 µm en la dimensión mayor.
Description
Acero inoxidable trabajable de resistencia
elevada.
Esta invención se refiere a acero inoxidable
endurecible por solubilización de un componente y, en concreto, a
un artículo de acero de pulvimetalurgia formado por un acero
inoxidable que contiene azufre, endurecible por solubilización de
un componente, que proporciona una combinación única de resistencia,
facilidad de empleo, ductilidad y trabajabilidad. La invención se
refiere también a un procedimiento para fabricar el artículo de
acero inoxidable de pulvimetalurgia.
El azufre se usa en muchos tipos de aceros
inoxidables para proporcionar trabajabilidad mejorada. No obstante,
no se han usado típicamente cantidades significativas de azufre
para mejorar la trabajabilidad de aceros inoxidables de resistencia
elevada endurecibles por solubilización de un componente porque
semejantes niveles de azufre afectan adversamente a la facilidad de
empleo de semejantes aceros y su ductilidad en el estado endurecido
con la edad. Aquí, y a lo largo de esta solicitud, la expresión
"facilidad de empleo" se refiere a la capacidad de un acero
para ser trabajado en caliente y/o trabajado en frío hasta una
dimensión de sección transversal conveniente sin sufrir daño
significativo (es decir, fisuración, desgarre, etc.). Ha surgido
una necesidad de un acero inoxidable de elevada resistencia
endurecible por solubilización de un componente que proporcione
mejor trabajabilidad que los grados conocidos de semejantes aceros,
pero que proporcione también suficiente facilidad de empleo para
permitir darle forma de alambre de diámetro pequeño. Se desea
también que el acero proporcione una combinación de resistencia y
ductilidad que sea, al menos, comparable con los grados conocidos
de aceros inoxidables de elevada resistencia endurecibles por
solubilización de un componente.
El documento
EP-A-0747497 describe un artículo de
pulvimetalurgia consolidado que comprende una aleación de acero
inoxidable que consta, en % en peso, de: C 0,1 máx.; S 1,0 máx.; Mn
2,0 máx.; Ni 9-30; Cr 14-20 y, al
menos, una clase de Mo máx. 3,0; Ti 1,0 máx.; Zr 2,0 máx.; Nb 1,0
máx.; P 0,045 máx.; S 0,03 máx.; hierro de equilibrio e impurezas
normales con un tamaño de grano de cristal promedio de menos de 1
micrómetro.
Las desventajas de los grados de colado y forjado
conocidos de aceros inoxidables de elevada resistencia endurecibles
por solubilización de un componente se superan en un grado elevado
mediante un artículo de pulvimetalurgia según un aspecto de la
presente invención. En este aspecto de la invención, se proporciona
un artículo de pulvimetalurgia que se forma con un polvo de
aleación de acero inoxidable endurecible por solubilización de un
componente con las composiciones en tanto por ciento en peso amplia,
intermedia y preferida expuestas a continuación en la Tabla I.
| Amplia | Intermedia A | Intermedia B | Preferida A | Preferida B | |
| C | 0,03 máx. | 0,03 máx. | 0,03 máx. | 0,015 máx. | 0,015 máx. |
| Mn | 1,0 máx. | 1,0 máx. | 1,0 máx. | 0,30 máx. | 0,15 máx. |
| Si | 0,75 máx. | 0,75 máx. | 0,75 máx. | 0,30 máx. | 0,15 máx. |
| P | 0,040 máx. | 0,040 máx. | 0,040 máx. | 0,010 máx. | 0,010 máx. |
| S | 0,010-0,050 | 0,020-0,040 | 0,020-0,040 | 0,020-0,030 | 0,020-0,030 |
| Cr | 10-14 | 10-13 | 10-13 | 11,0-12,0 | 11,0-12,0 |
| Ni | 6-12 | 8-10 | 10,5-11,6 | 8,0-8,8 | 10,8-11,3 |
| Ti | 0,4-2,5 | 1,0-1,5 | 1,5-2,0 | 1,0-1,4 | 1,5-1,8 |
| Mo | 6 máx. | 0,50 máx. | 0,25-1,5 | 0,30 máx. | 0,8-1,1 |
| B | 0,010 máx. | 0,010 máx. | 0,010 máx. | 0,0035 máx. | 0,0015-0,0035 |
| Cu | 4 máx. | 1,5-2,6 | 0,75 máx. | 1,8-2,5 | 0,10 máx. |
| Amplia | Intermedia A | Intermedia B | Preferida A | Preferida B | |
| Co | 9 máx. | 0,75 máx. | 0,75 máx. | 0,10 máx. | 0,10 máx. |
| Nb | 1 máx. | 0,10-1,50 | 0,3 máx. | 0,20-0,30 | 0,10 máx. |
| Al | 1 máx. | 0,25 máx. | 0,25 máx. | 0,05 máx. | 0,05 máx. |
| Ta | 2,5 máx. | 0,3 | 0,3 máx. | 0,10 máx. | 0,10 máx. |
| N | 0,03 máx. | 0,03 máx. | 0,03 máx. | 0,010 máx. | 0,010 máx. |
El equilibrio de la composición de polvo de
aleación es esencialmente hierro y las impurezas normales que se
encuentran en los mismos o similares grados de aceros pensados para
el mismo o similar servicio. El artículo de pulvimetalurgia según
esta invención se forma consolidando el polvo de metal a densidad
fundamentalmente máxima y se caracteriza por una dispersión fina de
partículas de sulfuro no mayores que aproximadamente 5 \mum en la
dimensión mayor.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un procedimiento para fabricar alambre de acero
inoxidable endurecible por solubilización de un componente a partir
de polvo de metal. El procedimiento incluye la etapa de fundir una
aleación de acero inoxidable endurecible por solubilización de un
componente con una composición en tanto por ciento en peso según lo
anteriormente expuesto. La aleación fundida se atomiza después para
formar un polvo de aleación fino. El polvo de aleación se consolida
en caliente para formar un artículo intermedio y el artículo
intermedio se trabaja mecánicamente para formar alambre.
La tabulación anterior se proporciona como un
resumen práctico y por eso no está pensada para restringir los
valores inferior y superior de los intervalos de los elementos
individuales para uso en combinación entre sí, o para restringir
los intervalos de los elementos para uso solamente en combinación
entre sí. Así, pueden usarse uno o más de los intervalos con uno o
más de los otros intervalos para los elementos restantes. Además,
se puede usar un mínimo o máximo para un elemento de una
composición extensa, intermedia o preferida con el mínimo o máximo
para el mismo elemento en otra composición preferida o intermedia.
Aquí, y a lo largo de la solicitud, la expresión "tanto por
ciento" o el símbolo "%" significan tanto por ciento en
peso, a menos que se indique lo contrario.
La aleación de acero inoxidable endurecible por
solubilización de un componente usada en el artículo de
pulvimetalurgia según esta invención contiene al menos 10% de cromo
y, preferentemente, al menos aproximadamente 11,0% de cromo para
favorecer la resistencia a la corrosión. Demasiado cromo afecta
adversamente al equilibrio de fase de la aleación y puede conducir
a la formación de una cantidad no recomendable de ferrita y a una
cantidad excesiva de austenita retenida cuando la aleación se trata
en solución. Por lo tanto, el cromo se limita a no más de 14%,
mejor aún a no más de aproximadamente 13% y, preferentemente, a no
más de aproximadamente 12,0%.
Al menos 6% y, preferentemente, al menos
aproximadamente 8% de níquel está presente en la aleación usada en
el artículo de pulvimetalurgia de esta invención. Hasta 4%,
preferentemente al menos aproximadamente 1,5% y, mejor aún, al
menos aproximadamente 1,8% de cobre puede estar presente
conjuntamente con níquel. Tanto el níquel como el cobre contribuyen
a la formación de una estructura austenítica estable durante el
tratamiento en solución antes de refrigerar la aleación para formar
martensita. El níquel y el cobre contribuyen también a la tenacidad
y resistencia a la corrosión de la aleación, y el cobre favorece la
respuesta al endurecimiento con la edad de la aleación. El níquel se
limita a no más de 12% y el cobre a no más de aproximadamente 2,6%,
porque demasiado níquel y cobre afecta adversamente al equilibrio
de fase conveniente de la aleación y da como resultado la formación
de excesiva austenita retenida cuando la aleación se trata en
solución. Preferentemente, el níquel se restringe a no más de
aproximadamente 10% y, mejor aún, a no más de aproximadamente 8,8%
en el polvo de aleación usado en esta invención, y el cobre se
restringe a no más que aproximadamente 2,5%.
Hasta 6% de molibdeno puede estar presente en la
aleación porque contribuye a la ductilidad y rigidez de la
aleación. El molibdeno también favorece la resistencia a la
corrosión de la aleación en medios reductores y en ambientes que
fomentan ataque de corrosión por picadura y fisuración por corrosión
bajo tensión. El molibdeno se restringe a no más de aproximadamente
0,50% y, preferentemente, a no más de aproximadamente 0,30% en el
polvo de aleación debido a que demasiado afecta adversamente al
equilibrio de fase de la aleación, es decir, conduce a la formación
no recomendable de ferrita y a una cantidad excesiva de austenita
retenida.
Al menos 0,4% y, preferentemente, al menos
aproximadamente 1,0% de titanio está presente en la aleación para
proporcionar dureza y resistencia combinándose con el níquel
disponible para formar un precipitado rico en
níquel-titanio durante el endurecimiento con la
edad de la aleación. El titanio se combina también con azufre para
formar sulfuros de titanio finos que favorecen la trabajabilidad del
artículo de pulvimetalurgia según esta invención. Demasiado titanio
afecta adversamente la rigidez y ductibilidad de aleación. Por lo
tanto, el titanio se restringe a no más de 2,5%, mejor aún, no más
de aproximadamente 1,5% y, preferentemente, a no más de
aproximadamente 1,4% en un artículo de pulvimetalurgia según la
presente invención.
Hasta 1% de niobio puede estar presente en la
aleación usada en esta invención para favorecer la rigidez y
respuesta al endurecimiento con la edad. Para este propósito, la
aleación contiene al menos aproximadamente 0,10% y,
preferentemente, al menos aproximadamente 0,20% de niobio. Demasiado
niobio afecta adversamente al equilibrio de fase de la aleación,
produciendo austenita retenida. Por lo tanto, el niobio se
restringe a no más de aproximadamente 0,50% y, preferentemente, a
no más de aproximadamente 0,30%.
Además de la conveniente combinación de
trabajabilidad y facilidad de empleo proporcionada por el artículo
de pulvimetalurgia según esta invención, se logra una combinación
única de resistencia, resistencia a la propagación de grietas y
resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión equilibrando
los elementos níquel, cobre, molibdeno, titanio y niobio de forma
diferente a los intervalos anteriormente descritos para estos
elementos. A este fin, al menos aproximadamente 10,5%,
preferentemente al menos aproximadamente 10,8% de níquel, al menos
aproximadamente 0,25%, preferentemente al menos aproximadamente 0,8%
de molibdeno y al menos aproximadamente 1,5% de titanio están
presentes en el polvo de aleación. Cuando el níquel, cobre,
molibdeno, titanio y niobio no están correctamente equilibrados se
impide la capacidad de la aleación para transformarse totalmente en
una estructura martensítica usando técnicas de tratamiento térmico
convencionales. Además, se deteriora la capacidad de la aleación
para quedar fundamentalmente totalmente martensítica al tratarse en
solución y endurecerse con la edad. Bajo semejantes circunstancias
la resistencia del artículo de polvo según esta invención se reduce
significativamente. Por lo tanto, el níquel se restringe a no más
de aproximadamente 11,6% y, preferentemente, a no más de
aproximadamente 11,3%. El cobre se restringe a no más de
aproximadamente 0,75% y, preferentemente, a no más de
aproximadamente 0,10%. El molibdeno se limita a no más de
aproximadamente 1,5% y, preferentemente, a no más de
aproximadamente 1,1%, el titanio se restringe a no más de
aproximadamente 2,0% y, preferentemente, a no más de
aproximadamente 1,18% y el niobio se restringe a no más de
aproximadamente 0,3% y, preferentemente, a no más de
aproximadamente 0,10%.
Al menos 0,010% y, preferentemente, al menos
aproximadamente 0,020% de azufre está presente en el artículo de
pulvimetalurgia de esta invención. El azufre se combina con el
titanio disponible para formar una distribución de sulfuros muy
finos que proporcionan trabajabilidad mejorada, pero que no afectan
adversamente la facilidad de empleo del material o su rigidez y
ductibilidad en el estado endurecido con la edad. Típicamente, un
artículo formado según esta invención contiene una dispersión
fundamentalmente uniforme de partículas de sulfuro de titanio no
mayores de aproximadamente 5 \mum en la dimensión mayor. Las
partículas muy finas de sulfuro de titanio favorecen la
trabajabilidad del material, pero no desvirtúan la facilidad de
trabajo en caliente y en frío del material. Demasiado azufre a la
larga afecta adversamente a la facilidad de empleo y rigidez. Por
lo tanto, el azufre se restringe a no más de 0,050%, mejor aún a no
más de aproximadamente 0,040% y, preferentemente, a no más de
aproximadamente 0,030% en el artículo de pulvimetalurgia según la
invención.
Hasta 1% de aluminio y hasta 2,5% de tantalio
pueden estar presentes en el artículo de pulvimetalurgia de esta
invención porque favorecen la resistencia y dureza del artículo al
endurecerse con la edad. El exceso de aluminio y tantalio afectan
adversamente la ductilidad y facilidad de empleo del artículo y el
exceso de aluminio afecta adversamente su trabajabilidad. Por lo
tanto, el aluminio se restringe a no más de aproximadamente 0,25% y
tantalio se restringe a no más de aproximadamente 0,30%. Para
ductibilidad y facilidad de empleo óptimas, el aluminio se
restringe a no más de aproximadamente 0,05% y el tantalio se
restringe a no más de aproximadamente 0,10%.
El carbono y el nitrógeno se restringen en el
artículo de pulvimetalurgia de esta invención porque se combinan
con uno o más de los elementos titanio, niobio y tantalio para
formar carburos, nitruros y/o carbonitruros que afectan
adversamente la trabajabilidad del artículo de pulvimetalurgia. Por
esa razón el carbono se restringe a no más de 0,03%,
preferentemente a no más de aproximadamente 0,015% y el nitrógeno
se restringe a no más de 0,03%, preferentemente a no más de
aproximadamente 0,010%.
Hasta un 9% de cobalto puede estar presente en
sustitución de parte del níquel para favorecer el equilibrio de
fase y rigidez del artículo de pulvimetalurgia de esta invención.
Más típicamente, el cobalto se limita a no más de aproximadamente
0,75% y, preferentemente, a no más de aproximadamente 0,10% porque
normalmente es más caro que el níquel. Hasta 0,010% de boro puede
estar presente porque contribuye a la facilidad de trabajo en
caliente del artículo de pulvimetalurgia según esta invención y la
ductilidad y rigidez del artículo en el estado endurecido con la
edad. Preferentemente, al menos aproximadamente 0,0015% de boro está
presente para semejante propósito. El boro se limita
preferentemente a no más de aproximadamente 0,0035%.
Hasta 1,0% de manganeso y hasta 0,75% de silicio
pueden estar presentes en el artículo de pulvimetalurgia de esta
invención como cantidades retenidas de las adiciones desoxidantes
hechas durante la fusión de la aleación. El manganeso y el silicio
se restringen preferentemente a no más de aproximadamente 0,30% cada
uno y, mejor aún, a no más de aproximadamente 0,15% cada uno porque
pueden afectar de forma no recomendable al equilibrio de fase de la
aleación y la combinación conveniente de propiedades proporcionada
por el artículo de pulvimetalurgia.
El equilibrio de la aleación es hierro excepto
por las impurezas normales que se encuentran en grados comerciales
de aceros pensados para servicio similar. Entre semejantes
impurezas está el fósforo, que se restringe a no más de 0,040%,
preferentemente a no más de aproximadamente 0,010%, porque afecta
adversamente a las propiedades mecánicas de artículos fabricados
según esta invención, en concreto la rigidez.
El artículo de pulvimetalurgia según esta
invención se fabrica fundiendo una hornada de la aleación
anteriormente descrita. La fusión se realiza preferentemente
mediante fusión por inducción en vacío (VIM) bajo una presión
parcial de gas argón. La aleación fundida se atomiza,
preferentemente con gas argón, y se enfría bajo una cubierta de gas
argón en la cámara de atomización para impedir la oxidación
superficial de las partículas de polvo de la aleación. Después de
enfriarse, el polvo de aleación se tamiza a un tamaño conveniente y
se puede combinar con otras hornadas de polvo de la composición
conveniente para proporcionar una mezcla homogénea. El tamaño
máximo de partícula de polvo puede ser hasta aproximadamente -40 de
malla (420 \mum) cuando el polvo de aleación está muy limpio, es
decir, muy pocas inclusiones. Preferentemente, se usa un tamaño de
partícula de aproximadamente -80 de malla (177 \mum) para reducir
el número de inclusiones gruesas. Para mejores resultados, el polvo
se tamiza a aproximadamente -100 de malla (149 \mum). Después de
tamizarse y combinarse, el polvo de aleación se carga dentro de un
contenedor de acero compatible. El material del contenedor es
preferentemente acero inoxidable T304, pero puede fabricarse
también de acero dulce. El polvo de aleación se carga dentro del
contenedor a temperatura ambiente. Antes de sellar, el contenedor
lleno se evacua a una presión de menos de 1 mm Hg y una temperatura
elevada de, al menos, aproximadamente 250ºF (121ºC) y
preferentemente a aproximadamente 400ºF (204ºC) para retirar
oxígeno y cualquier humedad del bote. Se pueden también usar
temperaturas de hasta aproximadamente 2.100ºF (1.149ºC) para
maximizar la retirada de humedad.
El contenedor se sella después y se consolida en
caliente para proporcionar un material compacto fundamentalmente
totalmente denso. El procedimiento de consolidación en caliente
preferido es compactación isostática en caliente (HIP), que se
lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de aproximadamente
2.000-2.200ºF (1.093-1.204ºC) y a
una presión suficiente para asegurar el enlace de las partículas de
polvo, preferentemente a aproximadamente 15 ksi (103 MPa) durante
aproximadamente 4 horas. Se pueden usar otras presiones y periodos
de tiempo dependiendo de las capacidades del recipiente de HIP y el
tiempo de ciclo conveniente. El ciclo de HIP se selecciona para
proporcionar un material compacto que sea, al menos,
aproximadamente 94-95% de densidad teórica, es
decir, uno que no tenga esencialmente ninguna porosidad.
El material compactado mediante HIP después se
trabaja en caliente, como, por ejemplo, mediante laminación en
caliente, forjado o prensado, para formar palanquilla, que después
se lamina en caliente adicionalmente para formar alambrón en rollo.
El trabajo en caliente y/o el laminado en caliente se llevan a cabo
desde una temperatura de aproximadamente
2.000-2.100ºF (1.093-1.149ºC). En
algún punto después del laminado en caliente, el revestimiento de
acero inoxidable formado por el contenedor se retira mediante
cualquier procedimiento adecuado, como, por ejemplo, raspado.
El alambrón en rollo se puede procesar para
volver a extraer hilo intermedio mediante una variedad de
procedimientos. En un procedimiento preferido, el alambrón en rollo
laminado en caliente se trata en solución según se describe a
continuación, seguido por raspado y pulido. Cuando el artículo se
forma a partir de polvo de aleación con la composición de Aleación
A en la Tabla 1, preferentemente se recuece por solubilización por
lotes a aproximadamente 1.400-1.600ºF
(760-871ºC) durante desde un cuarto de hora a
aproximadamente 2 horas y después se refrigera por agua. Un
artículo fabricado a partir de polvo de aleación con la composición
de la Aleación B se somete preferentemente a un tratamiento de
solidificación profunda después de que se haya refrigerado, para
desarrollar más la resistencia elevada que es característica de este
artículo. El tratamiento de solidificación profunda enfría la
aleación a una temperatura suficientemente por debajo de la
temperatura final de martensita para asegurar la terminación de la
transformación en martensita y la minimización de austenita
retenida. Cuando se usa, el tratamiento de solidificación profunda
consiste en enfriar la aleación a aproximadamente -100ºF (-73ºC) o
inferior, durante aproximadamente 1 a 8 horas, dependiendo del
tamaño de sección transversal del artículo. La necesidad del
tratamiento de solidificación profunda depende en parte de la
temperatura final de martensita de la aleación. Si la temperatura
final de martensita es suficientemente elevada, la transformación
desde austenita a martensita continuará hasta la terminación sin la
necesidad de un tratamiento de solidificación profunda.
En un procedimiento alternativo, el alambrón en
rollo se cepilla y se pule y después se sobreenvejece para impedir
fisuración durante la limpieza en ácido o trabajo en frío
posterior. El tratamiento de sobreenvejecimiento consiste en
calentar el material a una temperatura suficiente para poner el
material en el estado sobreenvejecido. Se han obtenido buenos
resultados sobreenvejeciendo a aproximadamente 1.150ºF (621ºC)
durante hasta 4 horas seguido de enfriamiento en aire. El alambrón
en rollo después se trabaja en frío, preferentemente mediante
extracción, para formar un hilo de tamaño intermedio. Después del
trabajo en frío inicial, el hilo intermedio se recuece en
solución.
Cualquiera que sea el procedimiento para producir
el hilo intermedio vuelto a extraer recocido en solución, el hilo
se extrae o trabaja en frío adicionalmente para formar tamaños de
sección transversal menores. Se pueden aplicar tratamientos de
recocido intermedios entre reducciones sucesivas. El hilo se puede
después formar en formas de producto útiles. Por ejemplo, el hilo
preparado según esta invención es especialmente adecuado para
fabricar agujas quirúrgicas. Las agujas se pueden taladrar
fácilmente para unión al material de sutura. Independientemente de
la forma del producto final, se endurece con la edad para lograr la
resistencia elevada conveniente. El endurecimiento con la edad se
realiza preferentemente calentando los productos a una temperatura
de envejecimiento adecuada durante una cantidad de tiempo adecuada,
seguido por enfriamiento en aire. La temperatura de envejecimiento
preferida está en el intervalo de aproximadamente
800-1.100ºF (427-593ºC). Se han
logrado buenos resultados cuando los artículos se mantienen a
temperatura durante aproximadamente 4 horas.
Ejemplos
Para demostrar la combinación única de
propiedades proporcionada por el artículo de pulvimetalurgia
fabricado según esta invención, se formó hilo a partir de cuatro
aleaciones con las composiciones en tanto por ciento en peso
expuestas a continuación en la Tabla 2.
| Elemento | Ejemplo 1 | Ejemplo 2 | Hornada A | Hornada B |
| C | 0,004 | 0,005 | 0,004 | 0,012 |
| Mn | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Si | 0,03 | 0,04 | 0,04 | 0,04 |
| P | 0,002 | 0,006 | 0,002 | 0,006 |
| S | 0,027 | 0,0209 | 0,109 | 0,0751 |
| Cr | 11,42 | 11,60 | 11,48 | 11,60 |
| Ni | 8,26 | 11,07 | 8,33 | 11,04 |
| Mo | 0,02 | 0,95 | 0,02 | 0,95 |
| Cu | 2,16 | 0,01 | 2,17 | <0,01 |
| Ti | 1,12 | 1,51 | 1,10 | 1,51 |
| Nb | 0,23 | 0,01 | 0,23 | 0,01 |
| N | 0,0018 | 0,0010 | 0,0019 | 0,0021 |
| O | 0,0242 | 0,0241 | 0,0243 | 0,0382 |
| B | 0,0019 | 0,0028 | 0,0021 | 0,0030 |
| Al | 0,08 | 0,08 | 0,09 | 0,08 |
Hornadas de 300 libras (nominal) de los Ejemplos
1 y 2 y Hornadas comparativas A y B se fundieron por inducción en
vacío bajo una presión parcial de gas argón. Cada hornada se
atomizó con gas argón y se enfrió en una atmósfera de argón en la
cámara de atomización. El polvo de cada hornada se tamizó a -100 de
malla, se combinó y se llenaron botes de acero inoxidable T304
redondos de 8 pulgadas en aire. Los botes llenos se evacuaron a
menos de 1 mm Hg, se calentaron a 400ºF (204ºC) y después se
sellaron. Cada bote se compactó mediante HIP a 2.050ºF (1.121ºC) y
15 ksi (103 MPa) durante 4 horas para formar un material compacto de
7,2 pulgadas (18,3 cm) de diámetro nominal.
Los materiales compactos compactados mediante HIP
del Ejemplo 1 y Hornada A se forjaron en rotación desde una
temperatura de 2.000ºF (1.093ºC) en palanquilla redonda de 4,25
pulgadas (10,8 cm) de diámetro. Las palanquillas se calentaron a
1.148ºF (620ºC) durante 4 horas para sobreenvejecerlas y después se
enfriaron en aire. La operación de sobreenvejecimiento se realizó
para impedir la fisuración de la palanquilla durante el corte
abrasivo. Las palanquillas del Ejemplo 1 y Hornada A se laminaron
en caliente después desde 2.100ºF (1.149ºC) en alambrón en rollo de
0,2656 pulgadas (6,75 mm) y las palanquillas del Ejemplo 2 y
Hornada B se laminaron en caliente desde 2.000ºF (1.093ºC) a la
misma dimensión. El material de alambrón en rollo de cada hornada
se raspó y pulió a 0,244 pulgadas (6,2 mm) de diámetro para retirar
el revestimiento de acero inoxidable, se sobreenvejeció a 1.148ºF
(620ºC) durante 4 horas y se enfrió en aire y después se limpió en
ácido. El alambrón en rollo de cada hornada después se extrajo en
frío en hilo de 0,218 pulgadas (5,5 mm) de diámetro y después se
recoció por solubilización en vacío. El hilo del Ejemplo 1 y Hornada
A se recoció por solubilización a 1.508ºF (820ºC) durante 2 horas y
se enfrió por agua. El hilo del Ejemplo 2 y Hornada B se recoció
por solubilización a 1.796ºF (980ºC) durante 1 hora, se enfrió por
agua, se solidificó profundamente a -100ºF (-73ºC) durante 8 horas
y después se calentó en aire. Todo el hilo se limpió después en
ácido.
El hilo de cada hornada se extrajo redondo en
frío a 0,154 (3,9 mm) de diámetro y después se recoció en línea. El
recocido en línea del hilo del Ejemplo 1 y Hornada A se llevó a
cabo a 1.750ºF (954ºC) a una tasa de transporte de 8 pies por
minuto (fpm) (2,4 m/min.). El hilo del Ejemplo 2 y Hornada B se
recoció en línea a 1.900ºF (1.038ºC) a una tasa de transporte de 8
fpm (2,4 m/min.). El hilo de cada hornada se extrajo después en
frío redondo a 0,128 pulgadas (3,25 mm) de diámetro, seguido de
limpieza en línea.
No se encontró ningún problema, como, por
ejemplo, fisuración o desgarre, durante el procesado de estas
hornadas. El hilo de los Ejemplos 1 y 2 se sometió a extracción en
frío adicional en hilo redondo de 0,024 pulgadas (0,6 mm) de
diámetro sin problemas aparentes. No obstante, el hilo de las
Hornadas A y B experimentaron rotura al someterse a una cantidad
similar de extracción en frío. Así, parece que un artículo de
pulvimetalurgia formado por una aleación de acero inoxidable de
elevada resistencia endurecible por solubilización de un componente
que contenga aproximadamente 0,1% de azufre no proporciona adecuada
facilidad de empleo al someterse a fuerte extracción en frío.
Los términos y expresiones que se han empleado se
usan como términos de descripción y no de limitación, y no existe
intención, en el uso de semejantes términos, de excluir ningún
equivalente de las características mostradas y descritas o
porciones de éstas, sino que se reconoce que son posibles diversas
modificaciones dentro del alcance de la invención reivindicada.
Claims (16)
1. Un artículo de pulvimetalurgia consolidado que
comprende una aleación de acero inoxidable endurecible por
solubilización de un componente que consta, en tanto por ciento en
peso, de
y el hierro de equilibrio y las impurezas
normales, conteniendo dicho artículo de pulvimetalurgia una
dispersión fina de diminutas partículas de sulfuro que no son
mayores de 5 \mum en la dimensión mayor.
2. Un artículo de pulvimetalurgia según la
Reivindicación 1 que contiene, en tanto por ciento en peso,
3. Un artículo de pulvimetalurgia según la
Reivindicación 1 que contiene, en tanto por ciento en peso,
4. Hilo formado a partir de un artículo de
pulvimetalurgia consolidado que comprende una aleación de acero
inoxidable endurecible por solubilización de un componente que
consta, en tanto por ciento en peso, de
\newpage
y el hierro de equilibrio y las impurezas
normales, conteniendo dicho artículo de pulvimetalurgia una
dispersión fina de diminutas partículas de sulfuro que no son
mayores de 5 \mum en la dimensión mayor.
5. Hilo formado a partir de un artículo de
pulvimetalurgia según la Reivindicación 4 que contiene, en tanto
por ciento en peso,
6. Hilo formado a partir de un artículo de
pulvimetalurgia según la Reivindicación 4 que contiene, en tanto
por ciento en peso,
7. Un procedimiento para fabricar hilo de acero
que comprende las etapas de:
fundir una aleación de acero inoxidable
endurecible por solubilización de un componente que consta, en
tanto por ciento en peso, de
\newpage
y el hierro de equilibrio y las impurezas
normales;
atomizar por gas dicha aleación para formar un
polvo de aleación;
consolidar dicho polvo de aleación en condiciones
de temperatura, presión y tiempo suficientes para formar un
artículo intermedio que fundamentalmente es totalmente denso; y
trabajar mecánicamente dicho artículo intermedio
para formar hilo a partir del mismo.
8. El procedimiento según la Reivindicación 7 en
el que la etapa de consolidar el polvo de aleación comprende la
etapa de compactar isostáticamente en caliente el polvo de
aleación.
9. El procedimiento según la Reivindicación 7 en
el que la etapa de fundir la aleación se realiza bajo una presión
parcial de gas argón.
10. El procedimiento según la Reivindicación 7 en
el que la etapa de atomización se realiza con gas argón.
11. El procedimiento según la Reivindicación 7
que comprende además las etapas de:
llenar de polvo de aleación un bote de metal;
evacuar el bote de metal a una presión subatmosférica; y después
sellar el bote.
12. El procedimiento según la Reivindicación 7 en
el que la etapa de trabajar mecánicamente el artículo intermedio
comprende las etapas de:
trabajar en caliente el artículo intermedio a una
temperatura en el intervalo de 2.000-2.100ºF
(1.093-1.149ºC); y retirar el bote del artículo
intermedio.
13. El procedimiento según la Reivindicación 7 en
el que la aleación de acero contiene, en tanto por ciento en
peso,
y el artículo intermedio se trata en solución
calentando a una temperatura en el intervalo de
1.400-1.600ºF (760-871ºC) durante ¼
hora a 2 horas y después se refrigera.
14. El procedimiento según la Reivindicación 7 en
el que la aleación de acero contiene, en tanto por ciento en
peso,
y el artículo intermedio se trata en solución
calentando a una temperatura en el intervalo de
1.700-1.900ºF (927-1.038ºC) durante
aproximadamente una hora y después se refrigera.
15. El procedimiento según la Reivindicación 14
que comprende además la etapa de enfriar el artículo intermedio
tratado en solución a una temperatura de -100ºF (-73ºC) o inferior
durante 1 a 8 horas.
16. El procedimiento según la Reivindicación 7
que comprende además la etapa de sobreenvejecer el artículo
intermedio calentando a una temperatura de aproximadamente 1.150ºF
(621ºC) durante hasta aproximadamente 4 horas.
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