ES2322207T3 - Cubierto de comer y/o servir con una capa marginal de martensita. - Google Patents

Abstract

Cubierto de comer y/o servir de un material de acero ferrítico con una capa marginal que está formada mediante tratamiento térmico por nitruración y mediante enfriamiento ulterior y que es esencialmente de martensita, con la condición de que la dureza superficial de la capa marginal, determinada según el ensayo de dureza de Vickers HV3 (norma DIN ISO EN 6507), sea mayor en el 30 al 300% que la dureza mínima del núcleo ferrítico medida según HV3.

Description

Cubierto de comer y/o servir con una capa marginal de martensita.

La invención se refiere a cubiertos de comer y/o servir de un material de acero que está formado por un núcleo ferrítico con una capa marginal esencialmente de martensita. En el caso del cubierto de comer y/o servir de la invención, la dureza superficial de la capa marginal, determinada mediante el ensayo de dureza Vickers HV3, es mayor en el 30 al 300% que la dureza mínima del núcleo, medida también según Vickers HV3.

Por lo general, en los cubiertos de comer y/o servir, en especial los cuchillos, el material base de la hoja hecha mayormente de acero se templa mediante un tratamiento térmico con el fin de mejorar la capacidad de corte y la duración del filo. La forma del tratamiento térmico depende aquí también del acero usado, es decir, de si se trata de un acero de baja aleación o de un acero de alta aleación.

Como procedimientos de tratamiento térmico se tienen en cuenta básicamente los procedimientos clásicos, por ejemplo, un tratamiento a temperatura en un horno. La temperatura de temple, que se ha de usar en este tipo de procedimientos, depende aquí del tipo de acero y puede superar los 1000ºC.

En el estado de la técnica ya se han dado a conocer también procedimientos de temple, en los que el temple se realiza mediante rayo láser y/o rayo de electrones.

Sin embargo, la práctica ha demostrado que estos procedimientos de tratamiento térmico y/o los demás procedimientos de temple mencionados arriba en relación con los cubiertos de comer y/o servir no siempre dan resultados satisfactorios. Esto se debe principalmente a que mediante los procedimientos de temple mencionados arriba se obtiene, por lo general, un templado completo del material de acero, afectándose así la utilidad requerida en total en los cubiertos de comer y/o servir de tal modo que las piezas individuales, por ejemplo, un cuchillo o un tenedor, se ven afectados especialmente en relación con sus propiedades elásticas. Se ha demostrado además que la dureza superficial, posible de obtener de esta forma, no resulta suficiente en muchos casos para impedir un rayado de los cubiertos de comer y/o servir durante un uso continuo. En algunos casos se observó también una oxidación de la superficie.

Un procedimiento de temple de un acero martensítico (AISI 410) se conoce de la publicación Corrosion Science, Nº 48 (2006) 2036-2049 de C. X. Li et al. Asimismo, de la publicación ASM Handbook, volumen 4, Heating Treating de 1991, de Davis et al., ASM International US, se conoce también la nitruración de aceros del tipo AISI 430 y 460 a temperaturas máximas de hasta 595ºC.

Del documento JP-57098674 se conoce un cubierto de comer de acero fino ferrítico con una superficie carburada.

Por tanto, existe una gran necesidad de mejorar los cubiertos de comer y/o servir a fin de disponer también de una alta elasticidad durante el uso continuo, manteniéndose simultáneamente una calidad excelente de la superficie en relación con la resistencia al rayado y la resistencia a la corrosión.

Partiendo de esto, la presente invención tiene el objetivo de dar a conocer cubiertos de comer y/o servir que presentan una elasticidad superior al estado de la técnica y simultáneamente una dureza superficial tan alta y una calidad superficial tal que se evita en gran medida el rayado y se obtiene una resistencia a la corrosión, incluso durante el uso continuo.

Este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas muestran variantes ventajosas.

Según la invención se propone que en los cubiertos de comer y/o servir de la invención se use un material de acero, compuesto de un núcleo ferrítico con una capa marginal esencialmente de martensita. En este caso, la capa marginal puede estar configurada en uno o varios lados o de manera que envuelva el núcleo. La invención incluye también formas de realización, en las que la capa marginal presenta además un pequeño porcentaje de austenita residual, en dependencia del contenido acumulado de carbono y de nitrógeno del material de acero. Para la invención resulta esencial que entre la dureza superficial de la capa marginal y la dureza mínima del núcleo exista una diferencia de dureza, medida según Vickers HV3, de al menos el 30 al 300%. Los cubiertos de comer y/o servir, según la invención, se caracterizan además por una diferencia relativa al módulo de elasticidad entre la capa marginal de martensita y el núcleo del material, independientemente de la diferencia de dureza mencionada antes. Según la invención, la capa marginal de martensita presenta un módulo de elasticidad, medido en kN/mm^{2}, que es mayor en el 1 al 100% que el módulo de elasticidad del material del núcleo.

Por tanto, se ha demostrado que los cubiertos de comer y/o servir, que cumplen las condiciones mencionadas arriba, consiguen el objetivo planteado según la presente invención. Esto se debe claramente a que según la invención, el núcleo se deja relativamente elástico, es decir, está formado a partir de un material ferrítico que posee por sí mismo propiedades inherentes del material de acero no tratado, y a que sólo la capa marginal está configurada de manera que aquí hay una diferencia de dureza o una diferencia del módulo de elasticidad, como se describió arriba. El solicitante pudo comprobar mediante ensayos que no sólo existe una elasticidad muy alta en los cubiertos de comer y/o servir, según la invención, sino también que se puede evitar en gran medida un rayado de la superficie.

En los cubiertos de comer y/o servir, según la invención, se prefiere que la diferencia de dureza entre la dureza superficial de la capa marginal y la dureza mínima del núcleo sea del 80 al 250%, preferentemente del 100 al 250%. En este caso, la dureza superficial de la capa marginal de martensita se puede situar preferentemente en el intervalo de 320 a 650 HV3 y la dureza mínima del núcleo, en el intervalo de 160 a 260 HV3. En relación con el ensayo de dureza de Vickers se remite a las normas conocidas según DIN EN ISO 6507.

Para el módulo de elasticidad resulta especialmente ventajoso que entre la capa marginal de martensita y el núcleo de material exista un módulo de elasticidad con la condición de que el módulo de elasticidad en la capa marginal sea mayor en el 1 al 50% que el módulo del núcleo. El módulo de elasticidad en kN/mm^{2} se determinó aquí a 20ºC.

Según la invención, la capa marginal de los cubiertos de comer y/o servir de la invención está definida por una profundidad de cementación (PC) que se extiende desde la dureza mínima del núcleo, medida según HV3 + 30%, hasta la superficie de la capa marginal. En la presente invención, la profundidad de cementación (PC) se sitúa en el intervalo de 0,005 mm a 1,0 mm, preferentemente 0,01 mm a 0,4 mm y con especial preferencia en el intervalo de 0,01 mm a 0,3 mm.

Otra característica de la capa marginal, según la invención, es que la dureza, así como el módulo de elasticidad dentro de la capa marginal de martensita se reduce a partir de la superficie en dirección al núcleo, como se definió arriba. La reducción de la dureza o del módulo de elasticidad se puede producir de manera continua y/o también gradual. El mayor causante de la reducción de la dureza o del módulo de elasticidad se encuentra aquí en la zona de la capa marginal cercana a la superficie.

En los cubiertos de comer y/o servir, según la invención, se prefiere además que la superficie de la capa marginal de martensita tenga un acabado áspero y/o mate. La aspereza superficial se puede situar aquí en el intervalo de 1,5 \mum a 4,0 \mum. Se prefieren asperezas de 1,9 \mum a 2,8 \mum (cinta Scotch) o de 1,7 \mum a 2,1 \mum (cepillado). Las superficies pulidas, por el contrario, presentan una aspereza de 0,8 \mum a 1,3 \mum.

Se ha demostrado que incluso en los cubiertos de comer y/o servir con acabado mate, ya existentes, se reduce el daño superficial por rayado debido al uso prolongado, también, por ejemplo, debido al lavavajillas. Esto se debe a la configuración, ya descrita arriba, de la capa marginal de martensita en combinación con el núcleo flexible o elástico.

Desde el punto de vista del material, se pueden usar en principio todos los aceros ferríticos en los cubiertos de comer y servir según la invención.

Como ejemplos de aceros ferríticos se puede mencionar el acero 1.4000, 1.4016 y 1.4024. En este caso se prefiere el acero 1.4016. Una ventaja esencial del cubierto de comer y servir, según la invención, radica en que se puede seleccionar un acero que presenta una dureza relativamente baja y, por tanto, una gran elasticidad y en que la capa marginal de martensita se configura a continuación mediante el procedimiento de tratamiento descrito más adelante. Con la capa marginal de martensita se obtiene un aumento evidente de la dureza, manteniéndose el núcleo elástico, lo que proporciona calidades superiores respecto a la resistencia al rayado y la corrosión.

Se ha comprobado además que la superficie de la capa marginal presenta una configuración estructural que se distingue por un tamaño mayor del grano en comparación con los aceros no tratados, así como por la no existencia de segregaciones de carburo de cromo en los límites de grano.

En relación con el cubierto de comer y servir, la invención abarca básicamente todos los objetos correspondientes que son de conocimiento del técnico, por ejemplo, cuchillos, cucharas, tenedores, palas para bizcocho y tarta, cucharones, pinzas y cubiertos de trinchar.

En el caso de los cubiertos de comer y servir, según la invención, la capa marginal de martensita se puede configurar mediante un tratamiento térmico, preferentemente mediante una llamada "nitruración". La nitruración de materiales de acero se conoce en sí del estado de la técnica y se describe, por ejemplo, en el documento EP0652300A1 o también en el documento DE4033706.

Durante la nitruración del borde se procede de manera que el material de acero se somete a un tratamiento a una temperatura de 1000ºC a 1200ºC en una atmósfera de gas con contenido de nitrógeno y se enfría a continuación.

Se ha comprobado sorprendentemente que un procedimiento de este tipo (conocido también, por ejemplo, como "procedimiento SolNit" en el estado de la técnica) da como resultado calidades superiores en relación con los cubiertos de comer y servir. En este sentido resulta esencial, como ya se explicó antes, que en los cubiertos de comer y servir de la invención se cumplen las condiciones mencionadas arriba.

La invención se explica detalladamente a continuación por medio de las figuras 1a y 1b, sin limitar el objeto de la invención a esto.

La figura 1 muestra tanto el desarrollo de dureza después de un tratamiento térmico mediante el ejemplo del tipo de acero 1.4016 en forma de una representación gráfica y la figura 1b representa una muestra metalográfica transversal en la escala 50:1.

En el ejemplo de la figura 1, una cuchara de mesa de la firma WMF del tipo de acero 1.4016 se sometió a un procedimiento de nitruración con nitrógeno a temperaturas superiores a 1050ºC, se enfrió bruscamente o se congeló y se sometió al procedimiento de revenido. El material 1.4016, X7 cromo 17, es un acero ferrítico con 0,06 a 0,1% de carbono. Debido a la acumulación de nitrógeno se producen tensiones en la rejilla y durante el procedimiento de revenido se obtiene martensita que, como se puede observar en la figura 1b, disminuye hacia el núcleo en correspondencia con las acumulaciones.

Según se deriva de la figura 1a, la cuchara de mesa presenta una dureza superficial de 594 HV3. La profundidad de cementación en este ejemplo es de 106 \mum. La profundidad de cementación se calcula según la invención de manera que se parte de la dureza mínima del núcleo, medida asimismo conforme a HV3 + 30%. Por tanto, el valor inicial en este ejemplo es de 240 HV3.

La figura 1b muestra de forma muy gráfica la configuración estructural, en la que se puede observar la capa marginal de martensita y el núcleo esencialmente ferrítico. La superficie tratada presenta un diámetro promedio de grano de 28 a 40 \mum, medido según el procedimiento de diámetro promedio. El diámetro de grano del elemento tratado es linealmente de 15 a 20 \mum en el núcleo y el del material de partida no tratado, de 10 a 14 \mum.

Se comprobó sorprendentemente que un cubierto de comer y/o servir con la configuración superficial descrita arriba presenta resistencias superiores a la corrosión y al rayado.

Claims (15)

1. Cubierto de comer y/o servir de un material de acero ferrítico con una capa marginal que está formada mediante tratamiento térmico por nitruración y mediante enfriamiento ulterior y que es esencialmente de martensita, con la condición de que la dureza superficial de la capa marginal, determinada según el ensayo de dureza de Vickers HV3 (norma DIN ISO EN 6507), sea mayor en el 30 al 300% que la dureza mínima del núcleo ferrítico medida según HV3.

2. Cubierto de comer y/o servir según la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia de dureza entre la dureza superficial de la capa marginal y la dureza mínima del núcleo es del 80 al 250%, preferentemente del 100 al 250%.

3. Cubierto de comer y/o servir según la reivindicación 2, caracterizado porque la dureza superficial de la capa marginal se sitúa en el intervalo de 320 a 650 HV3 y la dureza mínima del núcleo, en el intervalo de 160 a 260 HV3.

4. Cubierto de comer y/o servir según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa marginal está definida mediante una profundidad de cementación (PC) que se extiende desde la dureza mínima del núcleo, medida según HV3 + 30%, hasta la superficie de la capa marginal.

5. Cubierto de comer y/o servir según la reivindicación 4, caracterizado porque la profundidad de cementación (PC) se sitúa en el intervalo de 0,005 mm a 1,00 mm, preferentemente de 0,01 mm a 0,4 mm y con especial preferencia de 0,01 mm a 0,3 mm.

6. Cubierto de comer y/o servir según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa marginal de martensita presenta un módulo de elasticidad en kN/mm^{2} que es mayor en el 1 al 100% que el módulo de elasticidad en kN/mm^{2} del material del núcleo.

7. Cubierto de comer y/o servir según la reivindicación 4, caracterizado porque el módulo de elasticidad en la capa marginal de martensita es mayor en el 1 al 50% que el módulo de elasticidad del núcleo.

8. Cubierto de comer y/o servir según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dentro de la capa marginal de martensita, a partir de la superficie, la dureza y/o el módulo de elasticidad se reducen hacia el núcleo.

9. Cubierto de comer y/o servir según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la superficie de la capa marginal de martensita tiene un acabado áspero y/o mate.

10. Cubierto de comer y/o servir según la reivindicación 9, caracterizado porque la aspereza superficial se sitúa en el intervalo de 1,5 \mum a 4,0 \mum medida según la norma DIN ISO EN 4287.

11. Cubierto de comer y/o servir según la reivindicación 10, caracterizado porque el material de acero está seleccionado de 1.4016, 1.4000 y 1.4024.

12. Cubierto de comer y/o servir según al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la superficie de la capa marginal de martensita no presenta segregaciones de carburo de cromo en el límite de grano.

13. Cubierto de comer y/o servir según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la superficie de la capa marginal de martensita presenta un tamaño de grano mayor en comparación con una superficie sin templar.

14. Cubierto de comer y/o servir según al menos una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la capa marginal de martensita se ha obtenido mediante un tratamiento térmico.

15. Cubierto de comer y/o servir según al menos una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque es un cuchillo, un tenedor o una cuchara.