ES2240945T3

ES2240945T3 - Bloque de acero para la fabricacion de moldes para inyeccion de materiales plasticos o para la fabricacion de piezas para el trabajo de metales.

Info

Publication number: ES2240945T3
Application number: ES03740548T
Authority: ES
Inventors: Jean Beguinot
Original assignee: Industeel France SAS
Current assignee: Industeel France SAS
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2023-04-01
Also published as: JP2009024260A; TWI328045B; AU2003258841B2; JP4323324B2; DE60300867D1; HK1067669A1; ATE298010T1; EP1490526B1; CN1646717A; CA2480651C; BRPI0308832B1; TW200305655A; DE60300867T2; AR039237A1; JP2005527703A; RU2309190C2; BR0308832A; FR2838138A1; PL199775B1; MXPA04009501A

Abstract

Bloque de acero destinado a la fabricación de moldes para la inyección de material plástico o para el moldeado de metales o para la fabricación de piezas para el trabajo de metales, de espesor superior a 20 mm, cuya estructura es enteramente martensítica o martensítico-bainítica, cuya dureza en todos los puntos está comprendida entre HB 430 y HB 530 y cuya composición química del acero comprende, en% en peso: 0, 180% < C :5 0, 400% Si < 0, 8% Mn :5 2, 5% Ni <-3% Cr :5 3, 5%, Mo+W/2 < 2, 8% V + Nb/2 + Ta/4 < 0, 5% Al :5 0, 4% Ti + Zr/2 < 0, 1 - boro con un contenido comprendido entre 0, 0005% y 0, 015%, - eventualmente uno o varios elementos tomados entre el azufre, selenio y teluro, siendo la suma de los contenidos de estos elementos inferior o igual a 0, 2%, - eventualmente uno o más elementos tomados entre el plomo, bismuto, siendo la suma de los contenidos de estos elementos inferior o igual a 0, 2%, - eventualmente calcio con un contenido inferior o igual a 0, 1%, siendo el resto hierroe impurezas que resultan de la fabricación, siendo el cobre una impureza, satisfaciendo la composición química, entre otras, las relaciones siguientes: en las que, para contenidos expresados en % Tr = 1, 8xC + 1, 1xMn + 0, 7xNi + 0, 6xCr + 1, 6xMo * + 0, 5 Dr = 54xC0, 25 + 24, 5x(Mo* + 3xV*)0, 30 + 1, 58xMn + 0, 74xNi + 1, 8xSi + 12, 5x(Cr)0, 20 U = 1600xC + 100x(0, 25xCr + Mo* + 4, 5xV*) 3, 2 <Tr < 9 85 < Dr < 95 U/Dr < 10, 0 MO* + 3XV* >- 0, 4%.

Description

Bloque de acero para la fabricación de moldes para inyección de materiales plásticos o para la fabricación de piezas para el trabajo de metales.

La presente invención se refiere a un bloque de acero utilizable, especialmente, para la fabricación de moldes para el moldeo por inyección de materiales plásticos o para el moldeo de metales tales como aleaciones ligeras o para la fabricación de piezas para el trabajo de metales.

Los moldes para el moldeo por inyección de materiales plásticos se fabrican, en general, de acero de dureza próxima a HB 300. Sin embargo, cuando estos moldes se utilizan para el moldeo de plásticos tales como los plásticos técnicos o plásticos termoendurecibles, es preferible utilizar aceros más duros que resisten mejor al desgaste. Se puede utilizar entonces un acero tal como el 55 NCDV 7 que contiene aproximadamente 0,55% de carbono, 1,75% de níquel, de cromo, de molibdeno y de vanadio que permite fabricar moldes cuya dureza es próxima a HB 400. Este acero presenta sin embargo varios inconvenientes: es difícil de mecanizar y de soldar. Además, este acero contiene a menudo segregaciones localizadas que constituyen puntos duros perjudiciales para su aptitud al pulido o granallado químico. Estos dos inconvenientes son particularmente molestos, por que la fabricación de moldes necesita fábricas importantes y los moldes se reparan generalmente mediante recargue por soldadura y pulido o granallado. Además, estos moldes deben poder endurecerse superficialmente, por ejemplo por nitruración, sin perder su dureza.

Para aplicaciones todavía más exigentes y particularmente cuando los plásticos inyectados están cargados de fibras muy duras, es preferible utilizar aceros todavía más duros, que resisten mejor al desgaste. De igual forma, el aumento de las presiones de inyección conduce igualmente a buscar los aceros más resistentes y por tanto más duros. Por último, para ciertas aplicaciones de inyección de aleaciones ligeras o de trabajo en frío o en caliente de metales, las tensiones mecánicas impuestas a las herramientas y las exigencias de comportamiento al desgaste conducen a adoptar niveles de dureza del acero superiores a HB 450. Se puede entonces intentar utilizar un acero de resistencia próxima a HB 450 véase HB 500,tal como por ejemplo las calidades AISI H11 o H13 que son igualmente utilizadas habitualmente para inyección de aleaciones ligeras. Estos aceros contienen aproximadamente: 0,4% de carbono, 5% de cromo, 1,25% de molibdeno, 0,3 a 1% de vanadio. Pero estos aceros presentan, a un grado todavía más elevado, los mismos inconvenientes que el 55NCDV 7, mencionados anteriormente.

Además, otro problema que se plantea de forma particularmente crucial con el aumento de la dureza, que va acompañado casi inevitablemente de una reducción de tenacidad: el riesgo de fisura entre los canales de enfriamiento y la superficie de la cavidad del molde, estos canales tienen por función enfriar eficazmente, pasando relativamente cerca de esta superficie.

El objeto de la presente invención es solucionar estos inconvenientes, proponiendo un acero para moldes o para la fabricación de piezas para el trabajo de metales más fácilmente soldable, más fácil de mecanizar, de pulir y granallar y mejor conductor del calor que los aceros según la técnica anterior, y que permita fabricar moldes o herramientas que tengan una dureza del orden de HB 450 a más de HB 500, incluyendo después una operación de endurecimiento superficial por nitruración, lo que impone que las características requeridas, especialmente de dureza, sean compatibles con un revenido a una temperatura superior a 530ºC.

Con este fin, la invención tiene por objeto un bloque de acero de espesor superior a 20 mm y que puede ir hasta 1500 mm, cuya estructura es martensítica o martensítico-bainítica, cuya dureza está comprendida entre HB 430 y HB 530 aproximadamente en todos los puntos, destinado a la fabricación de piezas para moldes o para herramientas, y cuya composición química comprende, en% en peso

0,180% \leq C \leq 0,400%

Si \leq 0,8%

Mn \leq 2,5%

Ni \leq 3%

Cr \leq 3,5%

Mo+W/2 \leq 2,8%

V + N b/2 + Ta/4 \leq 0,5%

Al \leq 0,4%

Ti + Zr/2 \leq 0,1%

- boro con un contenido comprendido entre 0,0005% y 0,015%,

- eventualmente uno o varios elementos tomados entre el azufre, selenio y teluro, siendo la suma de los contenidos de estos elementos inferior o igual a 0,2%,

- eventualmente uno o varios elementos tomados entre el plomo y bismuto, siendo la suma de los contenidos de estos elementos inferior o igual a 0,2%,

- eventualmente calcio con un contenido inferior o igual a 0,1%,

siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la fabricación, siendo el cobre una impureza, satisfaciendo la composición química, entre otras, las relaciones siguientes

3,2 \leq Tr \leq 9

85 \leq Dr \leq 95

U/Dr \leq 10,0

Mo* + 3xV* \geq 0,4%

en las que, para los contenidos expresados en %

Tr = 1,8xC + 1,1xMn + 0,7xNi + 0,6xCr + 1,6xMo* + 0,5

Dr = 54xC^{0,25}+ 24,5x(Mo* + 3xV*)^{0,30} + 1,58xMn + 0,74xNi + 1,8xSi + 12,5x(Cr)^{0,20}

U = 1600xC + 100x(0,25xCr + Mo* + 4,5xV*)

R = 3,8xC + 10xSi + 3,3xMn + 2,4xNi + 1,4x(Cr + Mo*)

Mo* = Mo + W/2

V* = V + Nb/2 + Ta/4

y los contenidos de boro, aluminio, titanio, circonio y nitrógeno, expresados en milésimas de % en peso, son tales que

B \geq \frac{1}{3} xK1+0,5

con: K1 = {}\hskip0,1cm Mín (I* ; J*)

I* =: Máx (0 ; I) \hskip1,5cm y \hskip1,5cm J* = Máx (0 ; J)

I =: Mín (N ; N-0,29(Ti+Zr/2-5))

J =: Mín (N ; 0,5 (N-0,52 Al + \sqrt{(N-0,52AI)^{2} + 283}))

Preferentemente, la composición química es tal que:

R > 11

Preferentemente igualmente, la composición química es tal que:

R \leq 2,7xTr

Es preferible que el contenido de silicio se quede estrictamente por debajo de 0,45% en peso.

Preferentemente, la composición química es tal que: R/(2,7xTr) \leq 0,90, más preferentemente R/(2,7xTr) \leq 0,80.

Preferentemente, la composición es tal que U/Dr \leq 9,0.

Además, es preferible que la composición química del acero sea tal que:

0,230% \leq C \leq 0,350%

Si \leq 0,30%

0,1% \leq C \leq 1,8%

Ni \leq 2,5%

0,2% \leq Cr \leq 3%

Mo + W/2 \leq 2,5%

V + Nb/2 + Ta/4 \leq 0,3%

Mo* + 3xV* \geq 0,8%

y mejor aún, tal que:

0,240% \leq C \leq 0,320%

Si \leq 0,15%

0,1% \leq Mn \leq 1,6%

Ni \leq 2%

0,2% \leq Cr \leq 2,5%

0,3% \leq Mo+W/2 \leq 2,5%

V + Nb/2 + Ta/4 \leq 0,3%

Mo* + 3xV* \geq 1,2%

Es incluso más preferible que la composición sea tal que Tr > 4,5.

La invención se refiere igualmente a una pieza de molde de acero mecanizada en un bloque según la invención, en la que al menos una parte de la superficie está endurecida por nitruración y cuya dureza en todos los puntos está comprendida entre HB 430 y HB 530.

El acero según la invención tiene la ventaja de tener una mejor conductividad térmica que los aceros según la técnica anterior. Esta mejor conductividad térmica permite prever canales de enfriamiento más alejados de la superficie de los moldes que lo que exige la utilización de aceros según la técnica anterior. Así, el riesgo de fisuras entre los canales y la superficie de la cavidad de los moldes se reduce sensiblemente. Además, debido a la mejor conductividad térmica, el enfriamiento de los moldes se realiza de forma más homogénea, lo que mejora la calidad del moldeado.

El acero según la invención está destinado igualmente a fabricar piezas para el trabajo de metales.

La invención va a describirse ahora de forma más precisa pero no limitativa y va a ilustrarse mediante ejemplos.

Las piezas para moldes o para el trabajo de metales se fabrican por mecanizado de bloques de acero macizos templados para obtener una estructura martensítica o martensítico-bainítica y revenidos para obtener las propiedades deseadas de dureza y ductilidad. Es entonces necesario utilizar un acero que tenga una templabilidad elevada y una aptitud al endurecimiento importante. Pero estos aceros endurecidos deben tener la maquinabilidad mejor posible y la conductividad térmica más elevada posible. Esta última propiedad es útil para mejorar la productividad de las operaciones de moldeado. A priori, la combinación de estas diferentes propiedades es contradictoria. En efecto, se conoce que el acero es tanto menos fácil de mecanizar cuanto más duro es, y se conoce mejorar la maquinabilidad añadiendo elementos de adición tales como el azufre, calcio, selenio, teluro o plomo. Pero, en los aceros de moldes estas adiciones deben limitarse por que, aunque sean aceptables cuando la superficie de las cavidades está granallada, son nefastas cuando las superficies están pulidas. En cualquier caso, tales adiciones son insuficientes. Se sabe igualmente que la conductividad térmica del acero y su templabilidad varían en sentido inverso en función de su composición. Estas exigencias son por tanto contradictorias. Sin embargo, los inventores han constatado de forma novedosa que es posible encontrar dominios de composición que permiten obtener combinaciones de propiedades sensiblemente mejores que las de los aceros conocidos. Estos dominios de composición se definen por una parte por horquillas de contenidos de cada uno de los elementos de la composición y, por otra, por las fórmulas a respetar.

Para obtener tales combinaciones de propiedades, el acero debe contener:

-: de 0,18% a 0,4% de carbono para formar carburos que endurecen sin no obstante deteriorar demasiado la soldabilidad, la tenacidad y la maquinabilidad, preferentemente este contenido está comprendido entre 0,230% y 0,350%, y mejor aún, comprendido entre 0,240% y 0,320%.

-: menos de 0,8%, preferentemente menos de 0,30% y mejor, menos de 0,15% de silicio. Este elemento, utilizado generalmente para desoxidar el acero durante la fabricación, tiene un efecto desfavorable sobre la conductividad térmica. Sin embargo, siempre está presente al menos en estado de trazas.

-: menos de 2,5% de manganeso, y preferentemente de 0,1% a 1,8%, y mejor, de 0,1% a 1,6%, para obtener una buena templabilidad sin no obstante crear demasiadas segregaciones que reducirían la aptitud para obtener buenos estados de superficie sobre los moldes. Este elemento siempre está presente al menos en estado de trazas. Además, es preferible que su contenido sea superior a 0,1% con el fin de atrapar el azufre siempre presente en estado de impurezas. Si se ha añadido azufre para mejorar la maquinabilidad, el contenido mínimo de manganeso debe adaptarse preferentemente en consecuencia y ser de al menos 5 veces, y preferentemente 7 veces el contenido de azufre.

-: Menos de 3% de níquel, preferentemente menos de 2,5% y mejor aún, menos de 2%. Este elemento permite aumentar la templabilidad pero es muy costoso. Puede estar presente en el estado de trazas. Sin embargo, en las aplicaciones que requieren una fuerte tenacidad y una muy buena homogeneidad de dureza, puede ser interesante reducir el contenido de manganeso en beneficio del níquel en razón de dos partes de níquel en sustitución de una parte de manganeso. Esta sustitución de una parte de manganeso por el níquel tiene también la ventaja de reducir las segregaciones.

-: Menos de 3,5% de cromo, y preferentemente de 0,2% a 3% de cromo, y más preferentemente aún, de 0,2% a 2,5%. Este elemento permite aumentar la templabilidad, pero en cantidad demasiado alta, tiene tendencia a enriquecer en cromo los carburos, en detrimento de otros elementos favorables tales como molibdeno, wolframio, vanadio, niobio y tantalio. Puede estar presente en el estado de trazas.

-: Molibdeno y/o wolframio en contenidos tales que la suma Mo* = Mo + W/2 sea inferior a 2,8%, y preferentemente inferior a 2,5%, es igualmente preferible que sea superior a 0,3%. Estos elementos mejoran fuertemente la templabilidad, además, reducen sensiblemente el ablandamiento del revenido, lo que es deseable especialmente cuando las cavidades de los moldes están sometidas a tratamientos de superficie tales como la nitruración a temperaturas de al menos 500ºC. Sin embargo, en demasiada cantidad, deterioran la aptitud al mecanizado.

-: Eventualmente, al menos un elemento tomado entre el vanadio, niobio y tantalio en contenidos tales que la suma V* = V + Nb/2 + Ta/4 sea inferior a 0,5%, y mejor, inferior a 0,3%. Estos elementos permiten aumentar la resistencia al ablandamiento del revenido, especialmente cuando el revenido se realiza por encima de 550ºC. Permiten igualmente mejorar el comportamiento al desgaste de las cavidades de los moldes. Pero en demasiada cantidad, deterioran la maquinabilidad y la soldabilidad.

-: de 0,0005% a 0,015% de boro. Este elemento aumenta sensiblemente la templabilidad sin perjudicar la conductividad térmica. Además su efecto, que desaparece a las temperaturas de austenización elevadas que se producen en soldadura, es favorable para una buena aptitud a la reparación por soldadura. Por debajo de 0,0005%, que es prácticamente el límite de detección por los medios de análisis, no hay efecto significativo. Por encima de 0,015% provoca una fragilización del acero sin aumentar la templabilidad.

Eventualmente hasta 0,4% de aluminio y eventualmente uno o varios elementos tomados entre el titanio y el circonio, pudiendo ir la suma Ti + Zr/2 hasta 0,1%. Estos elementos son desoxidantes fuertes. Además, fijan el nitrógeno siempre presente al menos a título de impureza con contenidos generalmente inferiores a 0,0250% pero pudiendo ir más allá, son embargo cuando el acero contiene boro el contenido de nitrógeno debe permanecer inferior a 0,0250%. La presencia de al menos un elemento tomado entre Al, Ti y Zr es deseable para que el boro tenga su eficacia plena.

Para que el aluminio, el titanio y el circonio tomados solos o encombinación de dos o tres de estos elementos protejan al boro contra el nitrógeno y le confieran así su eficacia plena, los contenidos de boro, aluminio, titanio, circonio y nitrógeno, expresados en milésimas de % en peso, deben ser tales que:

B \geq\frac{1}{3}xK1 + 0,5

con: K1 = {}\hskip0,1cm Mín (I* ; J*)

I* =: Máx (0 ; I) \hskip1,5cm y \hskip1,5cm J* = Máx (0 ; J)

I =: Mín (N ; N-0,29(Ti+Zr/2-5))

J =: Mín (N ; 0,5 (N-0,52 Al \sqrt{(N-0,52 AI)^{2} + 283}))

-: El cobre puede existir en el estado de trazas o de impureza hasta contenidos del orden de 0,3%.

-: Eventualmente uno o varios elementos tomados entre el azufre, selenio y teluro- en baja cantidad, siendo la suma de los contenidos de estos elementos inferior a 0,2%, Sin embargo, cuando el acero está destinado a la fabricación de moldes cuya superficie está pulida y granallada químicamente, la suma de los contenidos de estos elementos debe permanecer por debajo de 0,025%, o mejor, por debajo de 0,005%.

-: Eventualmente uno o varios elementos tomados entre el plomo y bismuto, siendo la suma de los contenidos de estos elementos inferior a 0,2%, Sin embargo, cuando el acero está destinado a la fabricación de moldes cuya superficie está pulida y granallada químicamente, es preferible que el acero no contenga tales elementos.

-: Eventualmente calcio en un contenido inferior a 0,1%. Sin embargo, cuando el acero está destinado a la fabricación de moldes cuya superficie está pulida y granallada químicamente, es preferible que el acero no contenga este elemento puesto que su acción positiva sobre la maquinabilidad se realiza junto con el azufre cuya adición está limitada preferentemente cuando el acero debe estar pulido o granallado.

-: el resto de la composición está constituida de hierro e impurezas resultantes de la fabricación. Conviene hacer notar que, para todos los elementos de adición en los que no se impone el contenido mínimo, cuando estos elementos no se adicionan, pueden siempre encontrarse al menos en forma de elementos residuales o impurezas, en contenidos muy bajos.

Dentro de los límites que se han definido, la composición del acero debe elegirse con el fin de obtener las características de uso deseadas. Para ello, la composición debe ser tal que:

-: la magnitud Tr = 1,8xC + 1,1xMn + 0,7xNi + 0,6xCr + 1,6xMo* + 0,5, sea superior a 3,2 y mejor superior a 4,5 para obtener una templabilidad suficiente. En particular, Tr debe ser superior a 4,5 para permitir obtener una estructura martensítico-bainítica sin traza de estructura perlítica sobre piezas cuyo espesor pueda sobrepasar 1000 mm y alcanzar 1500 mm.

-: La magnitud Dr = 54xC^{0,25} + 24,5x(Mo* + 3xV*)^{0,30}+ 1,58xMn + 0,74xNi + 1,8xSi + 12,5x(Cr)^{0,20} debe estar comprendida entre 85 y 95 con el fin de obtener endurecimiento por carburos suficiente sin no obstante deteriorar demasiado la maquinabilidad.

-: La magnitud U = 1600xC + 100x(0,25xCr + Mo* + 4,5xV*) que es un indicador de la maquinabilidad (cuanto más bajo, mejor es la maquinabilidad), debe ser tal que la proporción que da cuenta de la dificultad de mecanizado en relación al endurecimiento, U/Dr, permanezca inferior a 10,0 y preferentemente a 9,0.

-: La magnitud R = 3,8xC + 10xSi + 3,3xMn + 2,4xNi + 1,4x(Cr + Mo*) que varía como la resistividad térmica, es decir, la inversa de la conductividad térmica, debe permanecer, preferentemente, inferior o igual a 2,7xTr. Mejor, la proporción R/(2,7xTr) debe ser inferior o igual a 0,90 y, mejor aún, a 0,80. Sin embargo, teniendo en cuenta el conjunto de las exigencias de características deseadas para el acero, esta magnitud no puede, en general, descender por debajo de 11 también, la invención se refiere más particularmente a los aceros para los que R > 11, siendo lo más baja posible.

-: Teniendo en cuenta todas las tensiones, la suma Mo* + 3xV* debe ser superior a 0,4% ; cuando la composición del acero corresponde al análisis preferente:

0,230% \leq C \leq 0,350%

Si \leq 0,30%

0,1% \leq Mn \leq 1,8%

Ni \leq 2,5%

0,2% \leq Cr \leq 3%

Mo + W/2 \leq 2,5%

V + Nb/2 + Ta/4 \leq 0,3%

Mo* + 3xV* debe ser superior a 0,8% ; cuando el acero corresponde al análisis más preferente:

0,240% \leq C \leq 0,320%

Si \leq 0,15%

0,1% \leq Mn \leq 1,6%

Ni \leq 2%

0,2% \leq Cr \leq 2,5%

0,3% \leq Mo + W/2 \leq 2,5%

V + Nb/2 + Ta/4 \leq 0,3%

Mo* + 3xV* debe ser superior a 1,2%.

Para fabricar un molde con este acero, se elabora el acero, se cuela y se lamina o se forja en caliente deforma conocida y se le corta para obtener los bloques cuyo espesor es superior a 20 mm y puede sobrepasar 100 mm y alcanzar 400 mm, véase 600 mm, e incluso 1500 mm. Mencionemos que, para los espesores menos importantes, los bloques pueden ser chapas o pletinas grandes, y que para los espesores más grandes, son, en general, bloques forjados.

Los bloques se austenizan, eventualmente en el calor de la forja o de la laminación, a una temperatura superior a AC_{3} y preferentemente inferior a 950ºC, a continuación se templan al aire, al aceite o al agua según el espesor y la templabilidad del acero, de forma que se obtenga una estructura martensítica o martensítico-bainítica en toda la masa. Por último, se revienen a una temperatura superior a 500ºC y, preferentemente al menos igual a 550ºC, pero inferior a AC_{1}. Se obtiene así una dureza comprendida entre HB 430 y HB 530 aproximadamente.

En tales bloques se mecanizan de forma conocida piezas de moldes que incluyen cavidades que se pulen o eventualmente se granallan. Eventualmente, estas piezas se endurecen en superficie, por ejemplo por nitruración gaseosa. Después de la nitruración gaseosa, excepto el extremo superficial de las piezas que está nitrurado, la dureza del acero se queda comprendida entre HB 430 y HB 530 aproximadamente.

A título de ejemplo y de comparación, se consideran los análisis relacionados en la tabla 1, algunas de cuyas características se relacionan en la tabla 2.

Los ejemplos 9, 10 y 12 son conformes a la invención, los aceros 1 a 6, 11 y 14 a 16 no contienen boro, los ejemplos 17, 18, 20 y 21 se dan a título de comparación. Estos aceros no contienen adiciones de selenio, teluro, plomo, bismuto o calcio. Contienen sin embargo un poco de azufre, entre 0,010% y 0,020%.

Para todos estos aceros, se ha determinado igualmente la dureza HB en el estado temple-revenido, es decir, para una estructura martensítica o martensítico-bainítica revenida a 550ºC, así como la dureza HVZAT en zona afectada por el calor en la proximidad de una soldadura que se ha comparado con la dureza HV del metal de base no afectado por el calor. Estos resultados se relacionan igualmente en la tabla 1.

A la vista de estas dos tablas, se puede constatar que la dureza comparable (HB) y coeficiente de dureza Dr comparable, los aceros según la invención tienen una maquinabilidad mejor (relación U/Dr más baja) que los aceros dados a título de comparación. Además, tienen una aptitud para ser reparados por soldadura mejor y sobre todo una respuesta homogénea al pulido después de la reparación aún mejor que la de los aceros dados a título de comparación, ya que la dureza en ZAT es más baja y sobre todo que la relación HVZAT/HV base es más baja. Para los aceros según la invención, la relación HVZAT/HV base no sobrepasa en efecto 1,20 cuando el carbono es inferior o igual a 0,35%.

TABLA 1

1

*el boro, nitrógeno, el titanio y aluminio se expresan en milésimas de %.

TABLA 2

2

Estos aceros son aptos para la fabricación de piezas de moldes de inyección de materiales plásticos. Pero son aptos igualmente para la fabricación de piezas de herramientas para el trabajo de metales.

Claims

1. Bloque de acero destinado a la fabricación de moldes para la inyección de material plástico o para el moldeado de metales o para la fabricación de piezas para el trabajo de metales, de espesor superior a 20 mm, cuya estructura es enteramente martensítica o martensítico-bainítica, cuya dureza en todos los puntos está comprendida entre HB 430 y HB 530 y cuya composición química del acero comprende, en% en peso:

0,180% \leq C \leq 0,400%

Si \leq 0,8%

Mn \leq 2,5%

Ni \leq 3%

Cr \leq 3,5%,

Mo+W/2 \leq 2,8%

V + Nb/2 + Ta/4 \leq 0,5%

Al \leq 0,4%

Ti + Zr/2 \leq 0,1

- boro con un contenido comprendido entre 0,0005% y 0,015%,

- eventualmente uno o más elementos tomados entre el plomo, bismuto, siendo la suma de los contenidos de estos elementos inferior o igual a 0,2%,

- eventualmente calcio con un contenido inferior o igual a 0,1%,

siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la fabricación, siendo el cobre una impureza, satisfaciendo la composición química, entre otras, las relaciones siguientes:

3,2 \leq Tr < 9

85 \leq Dr \leq 95

U/Dr \leq 10,0

Mo* + 3xV* \geq 0,4%

en las que, para contenidos expresados en %

Tr = 1,8xC + 1,1xMn +0,7xNi + 0,6xCr + 1,6xMo* + 0,5

Dr = 54xC^{0,25} + 24,5x(Mo* + 3xV*)^{0,30} + 1,58xMn + 0,74xNi + 1,8xSi + 12,5x(Cr)^{0,20}

U = 1600xC + 100x(0,25xCr + Mo* + 4,5xV*)

R = 3,8xC + 10xSi + 3,3xMn + 2,4xNi + 1,4x(Cr + Mo*)

Mo* = Mo + W/2

V* = V + Nb/2 + Ta/4

Siendo los contenidos de boro, aluminio, titanio, circonio y nitrógeno, expresados en milésimas de % en peso, tales que

B \geq\frac{1}{3}x K1 + 0,5

con: K1 = {}\hskip0,1cm Mín (I* ; J*)

I* =: Máx (0 ; I) \hskip1,5cm y \hskip1,5cm J* = Máx (0 ; J)

I =: Mín (N ; N-0,29(Ti+Zr/2-5))

J =: Mín (N ; 0,5 (N-0,52 Al + \sqrt{N-0,52 AI)^{2} + 283}))

2. Bloque de acero según la reivindicación 1, cuya composición química es tal que

R > 11

3. Bloque de acero según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque

R \leq 2,7xTr

4. Bloque de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el contenido de silicio es estrictamente inferior a 0,45% en peso y el contenido de carbono inferior o igual a 0,35% en peso.

5. Bloque de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque R / (2,7xTr) \leq 0,90.

6. Bloque de acero según la reivindicación 5, caracterizado porque R / ( 2,7xTr) \leq 0,80.

7. Bloque de acero según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque U /Dr<9,0.

8. Bloque de acero según la reivindicación 7, caracterizado porque su composición es tal que

0,230% \leq C \leq 0,350%

Si \leq 0,30%

0,1% \leq Mn \leq 1,8%

Ni \leq 2,5%

0,2% \leq Cr \leq 3,0%

Mo + W/2 \leq 2,5%

V + Nb/2 + Ta/4 \leq 0,3%

Mo* + 3xV* \geq 0,8%

9. Bloque de acero según la reivindicación 8, caracterizado porque su composición es tal que

0,240% \leq C \leq 0,320%

Si \leq 0,15%

0,1% \leq Mn \leq 1,6%

Ni \leq 2,0%

0,2% \leq Cr \leq 2,5%

0,3% \leq Mo + W/2 \leq 2,5%

V + Nb/2 + Ta/4 \leq 0,3%

Mo* + 3xV* \geq 1,2%

10. Bloque de acero según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque Tr > 4,5.

11. Pieza de acero mecanizada en un bloque según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que al menos una parte de la superficie está endurecida por nitruración y cuya dureza en todos los puntos está comprendida entre HB 430 y HB 530.