ES2309219T3 - Aceros martensiticos nano-compuestos. - Google Patents
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Abstract
Un acero al carbono de aleación que tiene una temperatura de inicio de martensita de al menos 300ºC y que comprende granos de martensita-austenita de 5 a 9 micrómetros de diámetro, uniéndose cada grano por una carcasa de austenita y teniendo una microestructura que contiene listones de martensita que se alternan con películas delgadas de austenita en una orientación uniforme única a lo largo de dicho grano y cualquier carburo presente en dicho acero al carbono de aleación son precipitados de menos de 50 nm (500 ºA).
Description
Aceros martensíticos
nano-compuestos.
Esta invención se refiere al campo de las
aleaciones de acero, particularmente de aquellas con alta robustez,
dureza, resistencia a la corrosión y capacidad de conformación en
frío y también a la tecnología del procesamiento de aleaciones de
acero para formar microestructuras que proporcionen al acero
propiedades físicas y químicas particulares.
Las aleaciones de acero de alta robustez y
dureza y capacidad de conformación en frío cuyas microestructuras
son compuestos de fases de martensita y austenita se describen en
las siguientes patentes de Estados Unidos:
- 4.170.497 (Gareth Thomas y Bangaru V. N. Rao), expedida el 9 de octubre de 1979 sobre una solicitud presentada el 24 de agosto de 1977
- 4.170.499 (Gareth Thomas y Bangaru V. N. Rao), expedida el 9 de octubre de 1979 sobre una solicitud presentada el 14 de septiembre de 1978 como una continuación parcial de la anterior solicitud presentada el 24 de agosto de 1977
- 4.619.714 (Gareth Thomas, Jae-Hwan Ahn y Nack-Joon Kim), expedida el 28 de octubre de 1986 sobre una solicitud presentada el 29 de noviembre de 1984, como una continuación parcial de una solicitud presentada el 6 de agosto de 1984
- 4.671.827 (Gareth Thomas, Nack J. Kim y Ramamoorthy Ramesh), expedida el 9 de junio de 1987 sobre una solicitud presentada el 11 de octubre de 1985
- 6.273.968 B1 (Gareth Thomas), expedida el 14 de agosto de 2001 sobre una solicitud presentada el 28 de marzo de 2000.
La microestructura juega un papel clave al
establecer las propiedades de una aleación de acero particular y,
por tanto, la robustez y la dureza de la aleación no dependen
solamente de la selección y las cantidades de los elementos de
aleación, sino también de las fases cristalinas presentes y su
disposición. Las aleaciones que tienen por objeto el uso en
determinados entornos requieren mayor robustez y dureza y, en
general, una combinación de propiedades que a menudo están en
conflicto, ya que determinados elementos de aleación que
contribuyen a una propiedad pueden ir en detrimento de otra.
Las aleaciones descritas en las patentes que se
han enumerado anteriormente son aleaciones de acero al carbono que
tienen microestructuras que consisten en listones de martensita que
se alternan con películas delgadas de austenita. En algunos casos,
la martensita está dispersa con granos finos de carburos producidos
por autoatemperado. La disposición en la que los listones de una
fase están separados por películas delgadas de la otra se denomina
una estructura de "listón dislocado" y se forma calentando en
primer lugar la aleación en el intervalo de austenita, enfriando
después la aleación por debajo de la temperatura de inicio de
martensita M_{S}, que es la temperatura a la que la fase de
martensita se comienza a formar por primera vez, a un intervalo de
temperaturas en el que la austenita se transforma en paquetes que
consisten en listones de martensita separados por películas
delgadas de austenita no transformada, estabilizada. Esto se
acompaña por procesamiento metalúrgico convencional, tal como
moldeo, tratamiento térmico, laminado y forjado para conseguir la
conformación deseada del producto y para perfeccionar la
disposición alterna de listón y película delgada. Esta
microestructura es preferible a la alternativa de una estructura de
martensita de tipo macla, ya que la estructura de listón tiene mayor
dureza. Las patentes también describen que el exceso de carbono en
las regiones de listón precipita durante el proceso de enfriamiento
para formar cementita (carburo de hierro, Fe_{3}C) mediante un
fenómeno conocido como "autoatemperado". La patente '968
describe que el autoatemperado se puede evitar limitando la
selección de elementos de aleación de tal forma que la temperatura
de inicio de martensita M_{S} sea 350ºC o superior. En
determinadas aleaciones, los carburos producidos por el
autotemperado se añaden a la dureza del acero, mientras que en
otras, los carburos limitan la dureza.
La estructura de listón dislocado produce un
acero de alta robustez que es tanto duro como dúctil, calidades que
se necesitan para la resistencia a la propagación de grietas y para
una suficiente capacidad de conformación para permitir la
fabricación exitosa de compuestos industriales del acero. El control
de la fase de martensita para conseguir una estructura de listón
dislocado en vez de una estructura de tipo macla es uno de los
medios más eficaces para conseguir los niveles necesarios de
robustez y dureza, mientras que las películas delgadas de austenita
retenida contribuyen a las cualidades de ductilidad y capacidad de
conformación. La obtención de una microestructura de listón
dislocado de este tipo en vez de la estructura de tipo macla menos
deseable se consigue por una selección cuidadosa de la composición
de la aleación que, a su vez, afecta al valor de M_{S}.
La estabilidad de la austenita en la
microestructura de listón dislocado es un factor en la capacidad de
la aleación para conservar su dureza, particularmente cuando la
aleación se expone a condiciones mecánicas y ambientales rigurosas.
En determinadas condiciones, la austenita es inestable a
temperaturas por encima de aproximadamente 300ºC, tendiendo a
transformarse en precipitados de carburo que convierten la aleación
en relativamente quebradiza y menos capaz de resistir a tensiones
mecánicas. Esta inestabilidad es uno de los aspectos abordados por
la presente invención.
Ahora se ha descubierto que los granos de
aleación de acero al carbono que tienen la microestructura de listón
dislocado que se ha descrito anteriormente tienden a formar
múltiples regiones dentro de una única estructura de grano que
difirieren en la orientación de las películas de austenita. Durante
la deformación de transformación que acompaña a la formación de la
estructura de listón dislocado, diferentes regiones de la estructura
cristalina de austenita se someten a cizalla en diferentes planos
de la disposición cúbica de cara centrada (fcc) que es
característica de la austenita. Mientras que no pretende quedar
limitado por esta explicación, los inventores de la presente
memoria creen que esto provoca que la fase de martensita se forme
por cizalla en diversas direcciones diferentes a lo largo del
grano, formado de ese modo regiones en las que las películas de
austenita están con un ángulo común dentro de cada región, pero con
un ángulo diferente entre regiones adyacentes. Debido a la
estructura de cristal de austenita, el resultado puede ser hasta
cuatro regiones, cada una con un ángulo diferente. Esa confluencia
de regiones produce estructuras cristalinas en las que las películas
de austenita tienen una estabilidad limitada. Obsérvese que los
propios granos se incluyen en carcasas de austenita en sus límites
de grano, mientras que las regiones inter-grano de
diferentes orientaciones de película de austenita no están
encerradas en la austenita.
Se ha descubierto adicionalmente que los granos
de martensita-austenita de una estructura de listón
dislocado con películas de austenita en una orientación única se
pueden conseguir limitando el tamaño de grano hasta 10 micrómetros
o menos y que las aleaciones de acero al carbono con granos de esta
descripción tienen mayor estabilidad después de la exposición a
temperaturas elevadas y deformación mecánica. Esta invención, por lo
tanto, se refiere a aleaciones de acero al carbono que contienen
granos de microestructuras de listón dislocado, teniendo cada grano
una orientación única de las películas austenita, es decir, siendo
cada grano una variante única de la microestructura de listón
dislocado. La invención se da en las reivindicaciones adjuntas.
La invención se refiere adicionalmente a un
método para preparar tales microestructuras por inmersión en
caliente (austenitización de) la composición de la aleación a una
temperatura que pone el hierro completamente en la fase de
austenita y todos los elementos de aleación en solución, deformando
después la fase de austenita mientras que se mantiene esta fase a
una temperatura justo por encima de su temperatura de
recristalización de austenita para formar granos pequeños de
5-9 micrómetros de diámetro. Esto es seguido por el
enfriamiento de la fase de austenita rápidamente hasta la
temperatura de inicio de martensita y a través de la región de
transición de martensita para convertir partes de la austenita a la
fase de martensita en la disposición de listón dislocado. Este
último enfriamiento se realiza preferiblemente a una velocidad lo
suficientemente rápida para evitar la formación de bainita y
perlita y la formación de cualquier precipitado a lo largo de los
límites entre las fases. La microestructura resultante consiste en
granos individuales unidos por carcasas de austenita, teniendo cada
grano la orientación de listón dislocado de variante única en vez de
la orientación de variante múltiple que limita la estabilidad de la
austenita. Las composiciones de la aleación adecuadas para usar en
esta invención son las que permiten que la estructura de listón
dislocado se forme en este tipo de procesamiento. Estas
composiciones tienen elementos de aleación y niveles seleccionados
para conseguir una temperatura de inicio de martensita M_{S} de
al menos aproximadamente 300ºC y preferiblemente al menos
aproximadamente 350ºC.
La Figura 1 es un esquema que representa la
microestructura de las aleaciones de la técnica anterior.
La Figura 2 es un esquema que representa la
microestructura de las aleaciones de la presente invención.
Para ser capaz de formar la microestructura de
listón dislocado, la composición de aleación tiene que ser aquella
cuya M_{S} sea 300ºC o superior y preferiblemente 350ºC o
superior. Mientras que los elementos de aleación afectan
generalmente a la M_{S}, el elemento de aleación que tiene la
mayor influencia sobre la M_{S} es el carbono y la limitación de
la M_{S} hasta el intervalo deseado se consigue fácilmente
limitando el contenido de carbono de la aleación hasta un máximo
del 0,35% en peso. En realizaciones preferidas de la invención, el
contenido de carbono está dentro del intervalo de aproximadamente el
0,03% a aproximadamente el 0,35% y en realizaciones más preferidas,
el intervalo es de aproximadamente el 0,05% a aproximadamente el
0,33%, todos en peso.
Se prefiere adicionalmente que la composición de
aleación se seleccione para evitar la formación de ferrita durante
el enfriamiento inicial de la aleación desde la fase de austenita,
es decir, para la evitar la formación de granos de ferrita antes
del enfriamiento adicional de la austenita para formar la
microestructura de listón dislocado. También se prefiere incluir
uno o más elementos de aleación del grupo de estabilización de
austenita, que consiste en carbón (posiblemente ya incluido como se
ha indicado anteriormente), nitrógeno, manganeso, níquel, cobre y
cinc. Entre los elementos de estabilización de austenita se
prefieren particularmente manganeso y níquel. Cuando está presente
níquel, su concentración está preferiblemente dentro del intervalo
de aproximadamente el 0,25% a aproximadamente el 5%, y cuando está
presente manganeso, sus concentraciones están preferiblemente
dentro del intervalo de aproximadamente el 0,25% a aproximadamente
el 6%. También se incluye cromo en muchas realizaciones de la
invención y, cuando está presente, su concentración varía
preferiblemente del 0,5% a aproximadamente el 12%. De nuevo, todas
las concentraciones en la presente memoria son en peso. La presencia
y los niveles de cada elemento de aleación pueden afectar a la
temperatura de inicio de martensita de la aleación y, como se ha
señalado anteriormente, las aleaciones útiles en la práctica de esta
invención son aquellas en las que la temperatura de inicio de
martensita es al menos aproximadamente 350ºC. En consecuencia, la
selección de los elementos de aleación y sus cantidades se
realizará teniendo en cuenta esta limitación. El elemento de
aleación que tiene el mayor efecto sobre la temperatura de inicio de
martensita es el carbono y la limitación del contenido de carbono
hasta un máximo del 0,35% garantizará generalmente que la
temperatura de inicio de martensita esté dentro del intervalo
deseado. También pueden estar presentes elementos de aleación
adicionales, tales como molibdeno, titanio, niobio y aluminio en
cantidades suficientes para servir como sitios de nucleación para
formación de granos finos aunque en concentraciones suficientemente
bajas para no afectar a las propiedades de la aleación final por su
presencia.
Las aleaciones preferidas de esta invención
tampoco contienen sustancialmente carburos. La expresión
"sustancialmente sin carburos" se usa en la presente memoria
para indicar que si de hecho hay algún carburo presente, la
distribución y la cantidad de precipitados son tales que los
carburos tienen un efecto insignificante sobre las características
del rendimiento, y particularmente las características de corrosión,
de la aleación final. Cuando están presentes carburos, existen como
precipitados incluidos en la estructura cristalina y su efecto
perjudicial sobre el rendimiento de la aleación se minimizará si
los precipitados tienen un diámetro inferior a 500 \ring{A}. Se
prefiere particularmente evitar precipitados localizados a lo largo
de los límites de fase.
Como se ha señalado anteriormente, los granos de
martensita-austenita de una variante única de la
microestructura de listón dislocado, es decir, con los listones de
martensita y las películas de austenita orientados en una
orientación única dentro de cada grano, se consiguen disminuyendo el
tamaño de grano hasta 5-9 micrómetros. El tamaño de
grano está dentro del intervalo de 5 micrómetros a 9
micrómetros.
Mientras que está invención se extiende a
aleaciones que tienen las microestructuras que se han descrito
anteriormente sin tener en cuenta las etapas de procesamiento
metalúrgico particulares usadas para conseguir la microestructura,
se prefieren determinados procedimientos de procesamiento. Estos
procedimientos preferidos comienzan combinando los componentes
apropiados que se necesitan para formar una aleación con la
composición deseada, homogeneizando después ("sumergiendo") la
composición durante un periodo de tiempo suficiente y a una
temperatura suficiente para conseguir una estructura austenítica
uniforme con todos los elementos y componentes en solución sólida.
La temperatura será una temperatura por encima de la temperatura de
recristalización de austenita, que puede variar con la composición
de la aleación, pero en general será evidente para los especialistas
en la técnica. En la mayoría de los casos se conseguirán los
mejores resultados sumergiendo a una temperatura dentro del
intervalo de 1050ºC a 1200ºC. Sobre la aleación se realizan de forma
opcional laminado, forjado o ambos o esta temperatura.
Una vez que se haya completado la
homogeneización, la aleación se somete a una combinación de
enfriamiento y perfeccionamiento de grano hasta el tamaño de grano
deseado, que, como se ha señalado anteriormente, es de
5-9 micrómetros. El perfeccionamiento de grano se
puede realizar en etapas, pero el perfeccionamiento de grano final
se consigue generalmente a una temperatura intermedia que está por
encima, aunque próxima, a la temperatura de recristalización de
austenita. En este proceso preferido, la aleación en primer lugar se
lamina (es decir, se somete a recristalización dinámica) a la
temperatura de homogeneización, después se enfría hasta la
temperatura intermedia y se vuelve a laminar para recristalización
dinámica adicional. Para aleaciones de acero al carbono de esta
invención en general, esta temperatura intermedia está entre la
temperatura de recristalización de austenita y una temperatura que
está aproximadamente 50 grados por encima de la temperatura de
recristalización de austenita. Para las composiciones de aleación
preferidas que se han señalado anteriormente, la temperatura de
recristalización de austenita es de aproximadamente 900ºC y, por lo
tanto, la temperatura hasta la que se enfría la aleación en esa
etapa es preferiblemente una temperatura dentro del intervalo de
aproximadamente 900º a aproximadamente 950ºC y mucho más
preferiblemente una temperatura dentro del intervalo de
aproximadamente 900º a aproximadamente 925ºC. Se consigue la
recristalización dinámica por medios convencionales, tales como
laminado controlado, forjado o ambos. La disminución creada por el
laminado comprende el 10% o más y en muchos casos la disminución es
de aproximadamente el 30% a aproximadamente el 60%.
Una vez que se ha conseguido el tamaño de grano
deseado, la aleación se inactiva rápidamente por enfriamiento desde
por encima de la temperatura de recristalización de austenita hasta
M_{S} y a través del intervalo de transición de martensita para
convertir los cristales de austenita en la microestructura de listón
de paquete dislocado. Los paquetes resultantes tienen
aproximadamente el mismo tamaño pequeño que los granos de austenita
producidos durante las etapas de laminado, pero la única austenita
remanente en estos granos está en las películas delgadas y en la
carcasa que rodea cada grano. Como se ha señalado anteriormente, el
tamaño pequeño del grano garantiza que el grano es solamente una
única variante en la orientación de las películas delgadas de
austenita.
Como una alternativa a la recristalización
dinámica, el perfeccionamiento de grano se puede realizar por un
tratamiento térmico doble en el que el tamaño de grano deseado se
consigue mediante solamente un tratamiento térmico. En esta
alternativa, la aleación se inactiva como se ha descrito en el
párrafo precedente, después se recalienta hasta una temperatura
próxima a la temperatura de recristalización de austenita o
ligeramente por debajo, después se inactiva de nuevo para
conseguir, o volver a la, la microestructura de listón dislocado.
La temperatura de recalentamiento está preferiblemente dentro de
aproximadamente 50 grados Celsius de la temperatura de
recristalización de austenita, por ejemplo, aproximadamente
870ºC.
En realizaciones preferidas de la invención, la
etapa de inactivación de cada uno de los procesos que se han
descrito anteriormente se realiza a una velocidad de enfriamiento lo
suficientemente elevada para evitar la formación de precipitados de
carburo tales como bainita y perlita, así como precipitados de
nitruro y carbonitruro, dependiendo de la composición de la
aleación y también la formación de cualquier precipitado a lo largo
de los límites de fase. Las expresiones "precipitación de
interfase" y "precipitados de interfase" se usan en la
presente memoria para indicar precipitación a lo largo de los
límites de fase y se refiere a la formación de pequeños depósitos
de compuestos en localizaciones entre las fases de martensita y
austenita, es decir, entre los listones y las películas delgadas
que separan los listones. Los "precipitados de interfase" no se
refieren a las propias películas de austenita. La formación de
todos estos diversos tipos de precipitados, incluyendo precipitados
de bainita, perlita, nitruro y carbonitruro, así como precipitados
de interfase, se denominan de forma conjunta en la presente memoria
"autoatemperado".
Las velocidades de enfriamiento mínimas
necesarias para evitar el autoatemperado son evidentes a partir del
diagrama de temperatura de transformación-tiempo
para la aleación. El eje vertical del diagrama representa la
temperatura y el eje horizontal representa el tiempo y las curvas en
el diagrama indican las regiones donde cada fase existe por sí
misma o en combinación con otra fase o fases. Un diagrama típico de
este tipo se muestra en la patente de Estados Unidos Nº 6.273.968
B1 de Thomas, a la que se ha hecho referencia anteriormente. En
tales diagramas, la velocidad de enfriamiento mínima es una línea
diagonal de temperatura descendente a lo largo del tiempo que
sobresale en el lado izquierdo de una curva con forma de C. La
región a la derecha de la curva representa la presencia de carburos
y, por lo tanto, las velocidades de enfriamiento aceptables son las
representadas por líneas que permanecen a la izquierda de la curva,
la más lenta de las cuales tiene la menor pendiente y sobresale en
la curva.
Dependiendo de la composición de la aleación,
una velocidad de enfriamiento que es suficientemente elevada para
cumplir ese requerimiento puede ser una que requiera enfriamiento
con agua o una que se pueda conseguir por enfriamiento con aire. En
general, si los niveles de determinados elementos de aleación en una
composición de aleación que se puede enfriar por aire y que tiene
todavía una velocidad de enfriamiento suficientemente elevada se
disminuyen, será necesario aumentar los niveles de otros elementos
de aleación para conservar la capacidad de usar el enfriamiento por
aire. Por ejemplo, la disminución de uno o varios de elementos de
aleación, tales como carbono, cromo o silicio se pueden compensar
aumentando el nivel de un elemento tal como manganeso. Sin embargo,
cualquiera que sea el ajuste que se realice en elementos de aleación
individuales, la composición de aleación final tiene que ser una
que tenga una M_{S} por encima de aproximadamente 300ºC y
preferiblemente por encima de aproximadamente
350ºC.
350ºC.
Los procedimientos de procesamiento y las
condiciones que se indican en las patentes de Estados Unidos a las
que se ha hecho referencia se pueden usar en la práctica de la
presente invención para tales etapas como el calentamiento de la
composición de la aleación hasta la fase de austenita, enfriamiento
de la aleación con laminado o forjado controlado para conseguir la
disminución y el tamaño de grano deseados e inactivación de los
granos de austenita por la región de transición de martensita para
conseguir la estructura de listón dislocado. Estos procedimientos
incluyen moldeo, tratamiento térmico y trabajo en caliente de la
aleación tal como por forjado o laminado, terminación a la
temperatura controlada para el perfeccionamiento óptimo de grano. El
laminado controlado sirve para varias funciones, incluyendo la
ayuda en la difusión en los elementos de aleación para formar una
fase cristalina de austenita homogénea y en el almacenamiento de
energía de deformación en los granos. En las etapas de inactivación
del proceso, el laminado controlado conduce a la fase de martensita
recién formada a una disposición de listón dislocado de listones de
martensita separados por películas delgadas de austenita retenida.
El grado de disminución por laminado puede variar y será fácilmente
evidente para los especialistas en la técnica. La inactivación se
realiza preferiblemente de forma suficientemente rápida para evitar
precipitados de bainita, perlita y de interfase. En los cristales de
listón dislocado de martensita-austenita, las
películas de austenita retenida constituirán de aproximadamente el
0,05% a aproximadamente el 15% en volumen de la microestructura,
preferiblemente de aproximadamente el 3% a aproximadamente el 10% y
mucho más preferiblemente un máximo de aproximadamente el 5%.
Una comparación de las Figuras 1 y 2 demuestra
la diferencia entre la presente invención y la técnica anterior. La
Figura 1 representa la técnica anterior, que muestra un grano único
(11) con una estructura de listón dislocado. El grano contiene
cuatro regiones internas (12), (13), (14), (15), cada una de las
cuales consiste en listones dislocados (16) de martensita separados
por películas delgadas (17) de austenita, teniendo las películas de
austenita en cada región una orientación diferente (es decir,
siendo una variante diferente) que las de las regiones restantes.
Por tanto, las regiones contiguas tienen una discontinuidad en la
microestructura de listón dislocado. El exterior del grano es una
carcasa (18) de austenita, mientras que los límites entre las
regiones (indicadas por líneas discontinuas) (19) no están ocupados
por ninguna estructura de cristal separada de precipitados sino que
indican solamente dónde termina una variante y dónde comienza
otra.
La Fig. 2 ilustra dos granos (21), (22) de la
presente invención, consistiendo cada grano en listones dislocados
(23) de martensita separados por películas delgadas (24) de
austenita en solamente una variante única en términos de
orientación de película de austenita y todavía con la carcasa
externa (25) de austenita. La variante de un grano (21) difiere de
la del otro (22), pero dentro de cada grano hay solamente una única
variante.
Lo anterior se ofrece principalmente con
propósitos de ilustración. Se pueden realizar modificaciones y
variaciones adicionales de los diversos parámetros de la
composición de aleación y los procedimientos y condiciones de
procesamiento pueden que todavía realicen los conceptos básicos y
nuevos de esta invención. Los mismos sucederán de forma sencilla a
los especialistas en la técnica y se incluyen dentro del alcance de
esta invención.
Claims (12)
1. Un acero al carbono de aleación que tiene una
temperatura de inicio de martensita de al menos 300ºC y que
comprende granos de martensita-austenita de 5 a 9
micrómetros de diámetro, uniéndose cada grano por una carcasa de
austenita y teniendo una microestructura que contiene listones de
martensita que se alternan con películas delgadas de austenita en
una orientación uniforme única a lo largo de dicho grano y cualquier
carburo presente en dicho acero al carbono de aleación son
precipitados de menos de 50 nm (500 \ring{A}).
2. Un acero al carbono de aleación de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que dicha temperatura de inicio de
martensita es de al menos 350ºC.
3. Un acero al carbono de aleación de acuerdo
con la reivindicación 1 o con la reivindicación 2, que tiene un
máximo del 0,35% en peso de carbono.
4. Un acero al carbono de aleación de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende
adicionalmente del 1% al 6% en peso de un miembro seleccionado de
níquel y manganeso.
5. Un acero al carbono de aleación de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende del
0,05% al 0,33% de carbono, del 0,5% al 12% de cromo, del 0,25% al 5%
de níquel, del 0,26% al 6% de manganeso y menos del 1% de silicio,
todos en peso.
6. Un proceso para fabricar un acero al carbono
de aleación de alta robustez, resistente a corrosión, duro,
comprendiendo dicho proceso:
(a) formar una composición de aleación de acero
al carbono que tenga una temperatura de inicio de martensita de al
menos 300ºC;
(b) calentar dicha composición de aleación de
acero al carbono hasta una temperatura suficiente para provocar que
dicha composición de aleación asuma una fase de austenita homogénea
con todos los elementos de aleación en solución;
(c) laminar y enfriar dicha fase de austenita
homogénea mientras que dicha fase de austenita esté por encima de
su temperatura de recristalización de austenita para conseguir un
tamaño de grano de 5 a 9 micrómetros; y
(d) enfriar dicha fase de austenita a través de
dicho intervalo de transición de martensita para convertir dicha
fase de austenita en una microestructura de granos fundidos,
teniendo cada grano un diámetro de 5 a 9 micrómetros y conteniendo
listones de martensita que se alternan con películas de austenita
retenida en una orientación uniforme a lo largo de dicho grano, y
cualquier carburo presente en dicho acero al carbono de aleación
son precipitados de menos de 50 nm (500 \ring{A}).
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
6, en el que la etapa (b) comprende calentar dicha composición de
aleación de acero al carbono hasta una temperatura dentro del
intervalo de 1050ºC a 1200ºC, y dicho proceso comprende
adicionalmente enfriar dicha fase de austenita homogénea después de
la etapa (b) hasta una temperatura intermedia dentro del intervalo
de 900ºC a 950ºC y realizar al menos una parte de dicho laminado de
la etapa (c) a dicha temperatura intermedia.
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 6
o la reivindicación 7, en el que dicho acero al carbono de aleación
comprende del 0,05% al 0,33% de carbono, del 0,5% al 12% de cromo,
del 0,25 al 5% de níquel, del 0,26% al 6% de manganeso y menos del
1% de silicio, todos en peso.
9. Un acero al carbono de aleación que tiene una
temperatura de inicio de martensita de al menos 300ºC y que
comprende grados de martensita de 5 a 9 micrómetros de diámetro,
estando unido cada grano por una carcasa de austenita y teniendo
una microestructura que contiene listones de martensita que se
alternan con películas delgadas de austenita en una orientación
uniforme única a lo largo de dicho grano y cualquier carburo
presente en dicho acero al carbono de aleación son precipitados de
menos de 50 nm (500 \ring{A}), donde dicho acero al carbono de
aleación comprende del 0,03% al 0,35% de carbono, del 0,5% al 12% de
cromo, del 0,25% al 5% de níquel, del 0,26% al 6% de manganeso y
menos del 1% de silicio, todos en peso.
10. Un acero al carbono de aleación de acuerdo
con la reivindicación 9, en el que dicho acero al carbono de
aleación comprende del 0,05% al 0,33% de carbono.
11. Un acero al carbono de aleación de acuerdo
con la reivindicación 9 o la reivindicación 10, que se obtiene
por:
(a) formar una composición de aleación de acero
al carbono que tiene una temperatura de inicio de martensita de al
menos 300ºC y que comprende del 0,03 al 0,35% de carbono, del 0,5%
al 12% de cromo, del 0,25% al 5% de níquel, del 0,26% al 6% de
manganeso y menos del 1% de silicio, todos en peso;
(b) calentar dicha composición de aleación de
acero al carbono hasta una temperatura suficiente para provocar que
dicha composición de aleación asuma una fase de austenita homogénea
con todos los elementos de aleación en solución;
(c) laminar y enfriar dicha fase de austenita
homogénea mientras que dicha fase de austenita esté por encima de
su temperatura de recristalización de austenita para conseguir un
tamaño de grano de 5 a 9 micrómetros; y
(d) enfriar dicha fase de austenita a través de
dicho intervalo de transición de martensita para convertir dicha
fase de austenita en una microestructura de granos fundidos,
teniendo cada grano un diámetro de 5 a 9 micrómetros y conteniendo
listones de martensita que se alternan con películas de austenita
retenida en una orientación uniforme a lo largo de dicho grano, y
cualquier carburo presente en dicho acero al carbono de aleación
son precipitados de menos de 50 nm (500 \ring{A}).
12. Un acero al carbono de aleación de acuerdo
con la reivindicación 11, en el que la etapa (b) comprende calentar
dicha composición de aleación de acero al carbono hasta una
temperatura dentro del intervalo de 1050ºC a 1200ºC, y dicho
proceso comprende adicionalmente enfriar dicha fase de austenita
homogénea después de la etapa (b) hasta una temperatura intermedia
dentro del intervalo de 900ºC a 950ºC y realizar al menos una parte
de dicho laminado de la etapa (c) a dicha temperatura
intermedia.
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