ES2349399T3 - STEEL COMPOSITIONS, METHOD FOR OBTAINING SAME AND PARTS MADE FROM SAME. - Google Patents

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ES2349399T3 ES01949617T ES01949617T ES2349399T3 ES 2349399 T3 ES2349399 T3 ES 2349399T3 ES 01949617 T ES01949617 T ES 01949617T ES 01949617 T ES01949617 T ES 01949617T ES 2349399 T3 ES2349399 T3 ES 2349399T3
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Abstract

Composición de acero caracterizada porque comprende, expresados en porcentajes en peso: 5 C 0,30-1,00% Si 3,50-4,50% Mn 7,00-10,00% Ni 3,50-4,50% Cr 20,00-27,00% 10 W 0,50-4,50% Nb 0-2,50% Co 0-1,00% N 0,20-0,50%, 15 estando constituido el complemento por hierro y por impurezas inevitables.Steel composition characterized in that it comprises, expressed in percentages by weight: 5 C 0.30-1.00% Yes 3.50-4.50% Mn 7.00-10.00% Ni 3.50-4.50% Cr 20.00-27.00% 10 W 0.50-4.50% Nb 0.-2.50% Co 0-1.00% N 0.20-0.50%, 15 the complement being constituted by iron and for inevitable impurities.

Description

La presente invención se refiere a un acero destinado mas particularmente a la realización de piezas mecánicas que pueden ser utilizadas en unas condiciones severas de uso, en instalaciones nucleares pero también en las industrias tales como las 5 agroalimentarias, las energéticas o la construcción mecánica. The present invention relates to a steel intended more particularly for the realization of mechanical parts that can be used in severe conditions of use, in nuclear installations but also in industries such as agrifood, energy or mechanical construction.

En efecto, cuando unas piezas mecánicas deben ser sometidas a unas tensiones de uso que exigen una fuerte resistencia al desgaste por abrasión o erosión, una fuerte resistencia a la corrosión y un buen comportamiento frente al calor hasta 900ºC, los únicos materiales susceptibles de ser adecuados en tales condiciones son las aleaciones a base 10 de cobalto. Por otra parte, se puede destacar que incluso cuando se requieren únicamente dos de estas cualidades, no existe en la actualidad ninguna alternativa satisfactoria a estas aleaciones. In fact, when some mechanical parts must be subjected to tensions of use that require a strong resistance to wear by abrasion or erosion, a strong resistance to corrosion and a good behavior against heat up to 900ºC, the only materials capable of being suitable Under such conditions are cobalt-based alloys. Moreover, it can be noted that even when required only two of these qualities, there is at present no satisfactory alternative to these alloys.

Ahora bien, las aleaciones a base de cobalto plantean problemas tanto económicos como técnicos. En efecto, el cobalto es una materia prima onerosa cuyas fuentes de 15 aprovisionamiento son poco numerosas. Por otra parte, este elemento es altamente indeseable en el medio nuclear puesto que forma isótopos de larga vida que son liberados por el desgaste de las piezas y son una de las principales fuentes de exposición a las radiaciones por parte de las personas que trabajan en estas instalaciones. Por lo tanto, el contenido en cobalto debe de ser limitado al máximo en los aceros o aleaciones que se 20 utilizan en particular en esta industria para la realización de asientos de válvula. However, cobalt-based alloys pose both economic and technical problems. Indeed, cobalt is an expensive raw material whose sources of supply are few. On the other hand, this element is highly undesirable in the nuclear environment since it forms long-lived isotopes that are released by the wear of the pieces and are one of the main sources of radiation exposure by people working in these installations. Therefore, the cobalt content must be limited to the maximum in steels or alloys that are used in particular in this industry for the realization of valve seats.

La patente US nº 3.912.503 describe unas composiciones de aceros inoxidables resistentes al desgaste y a la corrosión. Comprenden 0,12% en peso como máximo de carbono, 7 a 13% en peso de manganeso, 3 a 5% en peso de silicio, 12 a 19% en peso de cromo, 4 a 12% en peso de níquel, 0,03 a 0,3% en peso de nitrógeno, estando constituido 25 el complemento por hierro. Estas composiciones tienen un coeficiente de rozamiento cercano al de las aleaciones a base de cobalto pero presentan una dureza a temperatura ambiente únicamente de 200 Vickers, dureza que cae a 150 Vickers a partir de los 200ºC. Además, su ductilidad es mucho mayor para permitir una utilización para la realización de piezas mecánicas sometidas a fuertes tensiones. 30 US Patent No. 3,912,503 describes stainless steel compositions resistant to wear and corrosion. They comprise a maximum of 0.12% by weight of carbon, 7 to 13% by weight of manganese, 3 to 5% by weight of silicon, 12 to 19% by weight of chromium, 4 to 12% by weight of nickel, 0, 03 to 0.3% by weight of nitrogen, the complement being constituted by iron. These compositions have a coefficient of friction close to that of cobalt-based alloys but have a hardness at room temperature of only 200 Vickers, hardness that falls to 150 Vickers from 200 ° C. In addition, its ductility is much greater to allow a use for the realization of mechanical parts subjected to strong tensions. 30

La patente US nº 4.814.140 describe el mismo tipo de acero que la patente US nº 3.912.503 y permite mejorar la resistencia al gripado. Las composiciones reivindicadas comprenden como máximo 0,25% en peso de carbono, 2 a 7% en peso de 4,814,140 US patent describes the same type of steel US Patent No. 3,912,503 and improves the scuffing load. The claimed compositions comprise a maximum of 0.25% by weight of carbon, 2 to 7% by weight of

manganeso, 1 a 5% en peso de silicio, 12 a 20% en peso de cromo, 2 a 7,75% en peso de níquel, 0,35% en peso como máximo de nitrógeno, estando constituido el complemento por hierro. Pero las propiedades mecánicas, entre las que figuran la ductilidad, la dureza a temperatura ambiente y en caliente, son similares a las de las composiciones de la patente US nº 3.912.503 y éstas son por lo tanto también insuficientes para las aplicaciones 5 previstas. manganese, 1 to 5% by weight of silicon, 12 to 20% by weight of chromium, 2 to 7.75% by weight of nickel, 0.35% by weight of maximum nitrogen, the complement being constituted by iron. But the mechanical properties, which include ductility, hardness at room temperature and hot, are similar to those of the compositions of US Patent No. 3,912,503 and these are therefore also insufficient for the intended applications.

Por lo tanto existe una necesidad de un material metálico de sustitución de las aleaciones a base de cobalto y que contenga la menor cantidad posible, incluso nada, pero que presente la asociación de las características de este tipo de aleación, a saber una resistencia a la abrasión y al desgaste elevada, una buena resistencia a la corrosión y 10 una buena dureza a temperatura ambiente y en caliente para unas temperaturas comprendidas entre 300 y 900C, mejorándolas si es posible. Therefore, there is a need for a cobalt-based alloy metal substitution material that contains the smallest possible amount, even nothing, but which presents the association of the characteristics of this type of alloy, namely a resistance to abrasion and high wear, good corrosion resistance and good hardness at room temperature and hot for temperatures between 300 and 900C, improving them if possible.

Por lo tanto la presente invención tiene esencialmente como objetivo poner a disposición un material de este tipo. Therefore, the present invention is essentially intended to make such a material available.

Con este fin, un primer objeto de la invención está constituido por una composición 15 de acero que comprende, expresados en porcentajes en peso: To this end, a first object of the invention is constituted by a composition 15 of steel comprising, expressed in percentages by weight:

C 0,30-1,00% C 0.30-1.00%

Si 3,50-4,50% Yes 3.50-4.50%

Mn 7,00-10,00% 20 Mn 7.00-10.00% 20

Ni 3,50-4,50% Ni 3.50-4.50%

Cr 20,00-27,00% Cr 20.00-27.00%

W 0,50-4,50% W 0.50-4.50%

Nb 0-2,50% Nb 0-2.50%

Co 0-1,00% 25 Co 0-1.00% 25

N 0,20-0,50%, N 0.20-0.50%,

estando constituido el complemento principalmente por hierro y por impurezas inevitables. the complement being constituted mainly by iron and by inevitable impurities.

En un modo de realización preferido de la invención, la composición de acero 30 comprende, expresados en porcentajes en peso: In a preferred embodiment of the invention, the steel composition 30 comprises, expressed in percentages by weight:

C 0,50-0,80% C 0.50-0.80%

Si 3,50-4,50% Yes 3.50-4.50%

Mn 7,00-10,00% Mn 7.00-10.00%

Ni 3,50-4,50% Ni 3.50-4.50%

Cr 24,00-26,00% 5 Cr 24.00-26.00% 5

W 0,50-1,50% W 0.50-1.50%

Nb 0-2,50% Nb 0-2.50%

Co 0-0,50% Co 0-0.50%

N 0,20-0,50% N 0.20-0.50%

10  10

estando constituido el complemento principalmente por hierro y por impurezas inevitables. the complement being constituted mainly by iron and by inevitable impurities.

Entre las impurezas inevitables, se citarán en particular el azufre y el fósforo que conviene mantener en los niveles más bajos compatibles con el procedimiento de fabricación o las materias primas empleadas. 15 Among the unavoidable impurities, sulfur and phosphorus that should be maintained at the lowest levels compatible with the manufacturing process or the raw materials used will be mentioned in particular. fifteen

Se obtienen las excelentes propiedades observadas para las composiciones de acero según la invención gracias al equilibrado preciso de los elementos. The excellent properties observed for the steel compositions according to the invention are obtained thanks to the precise balancing of the elements.

El carbono está presente en un contenido relativamente elevado de 0,30 a 1,00% en peso. Esto permite, en particular, obtener la dureza necesaria para las piezas mecánicas, en particular gracias a la formación de precipitados de tipo carburo que 20 refuerza la estructura del material. Una buena dureza permite, entre otras cosas, obtener un acero resistente al desgaste. Dependiendo de las composiciones y del tratamiento térmico aplicado, la durezas obtenidas con los aceros según la invención están comprendidas entre 350 y 550 Vickers. Carbon is present in a relatively high content of 0.30 to 1.00% by weight. This allows, in particular, to obtain the necessary hardness for the mechanical parts, in particular thanks to the formation of carbide-type precipitates that reinforce the structure of the material. A good hardness allows, among other things, to obtain a wear-resistant steel. Depending on the compositions and the heat treatment applied, the hardnesses obtained with the steels according to the invention are between 350 and 550 Vickers.

En un modo de realización preferido de la invención, el contenido en carbono de los 25 aceros según la invención está comprendido entre 0,40 y 0,50% en peso, cuando las piezas a realizar no necesitan una dureza y una resistencia al desgaste muy elevadas. En otro modo de realización preferido de la invención, el contenido en carbono de los aceros según la invención está comprendido entre 0,50 y 0,60% en peso, cuando las piezas a realizar necesitan una dureza y una resistencia al desgaste un poco más elevadas. En otro 30 modo de realización preferido de la invención, el contenido de carbono está comprendido entre 0,70 y 0,80% en peso para unas aplicaciones en las que la dureza y la resistencia al desgaste deben ser elevadas. Por lo tanto, se constata que se pueden ajustar estas dos In a preferred embodiment of the invention, the carbon content of the 25 steels according to the invention is comprised between 0.40 and 0.50% by weight, when the parts to be made do not need a hardness and wear resistance very high. In another preferred embodiment of the invention, the carbon content of the steels according to the invention is comprised between 0.50 and 0.60% by weight, when the pieces to be made need a bit more hardness and wear resistance. high. In another preferred embodiment of the invention, the carbon content is between 0.70 and 0.80% by weight for applications where the hardness and wear resistance must be high. Therefore, it is found that these two can be adjusted

características del acero variando este contenido en carbono, dentro de ciertos límites predefinidos. characteristics of steel varying this carbon content, within certain predefined limits.

El silicio está presente en un contenido de 3,50 a 4,00% en peso. Desempeña una función determinada en la mejora del rozamiento y la resistencia al gripado debido a la formación de película adherente de óxido en la superficie de las piezas. Tiene asimismo 5 una función que favorece la resistencia a la corrosión. Silicon is present in a content of 3.50 to 4.00% by weight. It plays a specific role in the improvement of friction and resistance to seizing due to the formation of an adherent oxide film on the surface of the pieces. It also has a function that favors corrosion resistance.

El níquel es un elemento gammágeno que participa en el equilibrado de la composición. Está presente en un contenido de 3,50 a 4,50% en peso y asegura a las composiciones de acero una buena resistencia a la corrosión. Nickel is a gammogen element that participates in the balancing of the composition. It is present in a content of 3.50 to 4.50% by weight and assures steel compositions good corrosion resistance.

El manganeso está presente en un contenido de 7,00 a 10,00% en peso. Su 10 función es similar a la del níquel. Manganese is present in a content of 7.00 to 10.00% by weight. Its function is similar to that of nickel.

El cromo está presente en una cantidad de 20,00 a 27,00% en peso, preferentemente de 24 a 26% en peso. También desempeña una función importante en la buena resistencia contra la corrosión de los aceros según la invención. Se podrá eventualmente reemplazar una parte del cromo presente en la composición por molibdeno 15 sobre la base de 1% de molibdeno por 3% de cromo. Chromium is present in an amount of 20.00 to 27.00% by weight, preferably 24 to 26% by weight. It also plays an important role in the good corrosion resistance of steels according to the invention. A part of the chromium present in the composition may eventually be replaced by molybdenum 15 on the basis of 1% molybdenum with 3% chromium.

El tungsteno está presente en una cantidad de 0,50 a 4,50% en peso, preferentemente de 0,50 a 1,50% en peso. Permite en particular obtener un buen comportamiento en caliente de las composiciones según la invención. Tungsten is present in an amount from 0.50 to 4.50% by weight, preferably 0.50 to 1.50% by weight. It allows in particular to obtain a good hot behavior of the compositions according to the invention.

El niobio está presente en una cantidad de 0 a 2,5% en peso. Es un elemento 20 carburígeno que contribuye a la dureza de la clase de acero y presentando a la vez una acción favorable respecto al comportamiento en caliente de las composiciones de acero. Niobium is present in an amount of 0 to 2.5% by weight. It is a carburgenic element 20 that contributes to the hardness of the steel class and at the same time presenting a favorable action with respect to the hot behavior of the steel compositions.

El nitrógeno está presente en una cantidad de 0,20 a 0,50% en peso en las composiciones según la invención. Contribuye al equilibrio de la composición por su influencia gammágena, y a la dureza por su participación en la formación de carbonitruros 25 de niobio en particular. Nitrogen is present in an amount of 0.20 to 0.50% by weight in the compositions according to the invention. It contributes to the balance of the composition due to its gammagenic influence, and to the hardness due to its participation in the formation of niobium carbonitrides in particular.

El cobalto es un elemento indeseable cuyo contenido está limitado al 1% en peso como máximo, preferentemente 0,5% en peso. Su contenido será limitado tanto como sea posible técnicamente y será, de manera particularmente preferida, reducido al estado de trazas. 30 Cobalt is an undesirable element whose content is limited to a maximum of 1% by weight, preferably 0.5% by weight. Its content will be limited as much as technically possible and will be, particularly preferably, reduced to the state of traces. 30

Un segundo objeto de la invención está constituido por un procedimiento de preparación de piezas mecánicas caracterizado porque comprende las siguientes etapas: A second object of the invention is constituted by a method of preparing mechanical parts characterized in that it comprises the following steps:

a) constituir una carga destinada a obtener una composición química según cualquiera de las variantes expuestas anteriormente, a) constitute a charge intended to obtain a chemical composition according to any of the variants set forth above,

b) elaborar dicha carga; b) prepare said load;

c) conformar un semielaborado de dicha pieza mecánica por moldeado, c) forming a semi-finished part of said mechanical part by molding,

d) mecanizar dicha pieza mecánica a partir del semielaborado, 5 d) machining said mechanical part from semi-finished, 5

e) como opción, realizar un tratamiento térmico de empleo de dicha pieza mecánica. e) as an option, perform a heat treatment using said mechanical part.

En un modo de realización preferido, un procedimiento de preparación de piezas mecánicas se caracteriza porque comprende las siguientes etapas: In a preferred embodiment, a method of preparing mechanical parts is characterized in that it comprises the following steps:

10  10

a- constituir una carga destinada a obtener una composición química según cualquiera de las variantes expuestas anteriormente, a- constitute a charge intended to obtain a chemical composition according to any of the variants set forth above,

b- fundir dicha carga en un crisol, b- melt said load in a crucible,

c- moldear por centrifugación un semielaborado de dicha pieza mecánica, y c- centrifuging a semi-finished part of said mechanical part, and

d- mecanizar dicha pieza mecánica a partir del semielaborado, 15 d- machining said mechanical part from semi-finished, 15

e- como opción, realizar un tratamiento térmico de empleo de dicha pieza mecánica. e- as an option, perform a heat treatment using said mechanical part.

Se utiliza este procedimiento de moldeado por centrifugación tradicionalmente para formar las aleaciones a base de cobalto, puesto que presenta grandes ventajas. Consiste en introducir progresivamente la masa de metal en fusión en una camisa calentada en 20 rotación, de tal manera que una capa muy fina de metal, del orden de una décima de milímetro se deposita en cada giro en el interior de la camisa. Cada capa se solidifica por lo tanto independientemente de las capas depositas anteriormente, lo cual permite obtener un semielaborado de una estructura fina e isótropa, sin microporosidades. Las piezas acabadas obtenidas después del mecanizado del semielaborado están exentas de 25 rechupes, son muy resistentes y presentan un muy buen estado de superficie. This centrifugal molding process is traditionally used to form cobalt-based alloys, since it has great advantages. It consists of progressively introducing the mass of molten metal into a heated jacket in 20 rotation, in such a way that a very thin layer of metal, of the order of one tenth of a millimeter is deposited in each turn inside the jacket. Each layer therefore solidifies independently of the previously deposited layers, which allows to obtain a semi-finished one of a fine and isotropic structure, without microporosities. The finished parts obtained after the semi-finished machining are exempt from 25 rechupes, are very resistant and have a very good surface condition.

Por lo tanto los presentes inventores han constatado de forma completamente sorprendente que era perfectamente posible moldear por centrifugación las piezas mecánicas a realizar en las composiciones según la invención. Therefore the present inventors have found in a completely surprising way that it was perfectly possible to mold by centrifugation the mechanical parts to be made in the compositions according to the invention.

Sin embargo, resulta evidente que se pueden moldear estas piezas mecánicas en 30 colada estática, en particular para las piezas de gran tamaño para las que la centrifugación no es posible debido al tamaño limitado de la camisa calentada. También se puede realizar el moldeado a la cera perdida. However, it is clear that these mechanical parts can be molded in static casting, in particular for large parts for which centrifugation is not possible due to the limited size of the heated jacket. It is also possible to perform the lost wax molding.

En cuanto a la fusión de las composiciones de acero, ésta se puede llevar a cabo mediante cualquier procedimiento conocido, en particular en un horno de arco. As for the melting of steel compositions, this can be accomplished by any known method, in particular an arc furnace.

En particular, se pueden encontrar las composiciones de acero según la invención en tres formas diferentes en función de su estado térmico. Se trata del estado denominado "bruto de colada", del estado de puesta en solución a unas temperaturas de 1.050 a 1.150 5 ºC y del estado de estabilidad obtenido practicando uno o varios tratamientos de estabilización de 700 a 900ºC sobre una pieza en estado bruto de colada o en estado de puesta en solución. In particular, the steel compositions according to the invention can be found in three different forms depending on their thermal state. This is the state called "raw casting", the state of solution solution at temperatures of 1,050 to 1,150 5 ° C and the state of stability obtained by practicing one or more stabilization treatments of 700 to 900 ° C on a piece in the raw state of casting or in a state of solution solution.

El estado térmico depende esencialmente de las condiciones en las que la pieza será utilizada. Así, para una utilización en caliente, se realizará preferentemente un 10 tratamiento de estabilización por envejecimiento, que comprende una puesta en solución seguida de un enfriamiento lento en un fluido tal como aire. Este tratamiento permite la formación de precipitados en la matriz del acero que ya no variará a continuación en dureza o en dimensiones. The thermal state depends essentially on the conditions in which the part will be used. Thus, for hot use, an aging stabilization treatment will preferably be carried out, which comprises a solution followed by slow cooling in a fluid such as air. This treatment allows the formation of precipitates in the steel matrix that will no longer vary in hardness or dimensions.

Un tercer objeto de la invención está constituido por las piezas mecánicas 15 realizadas en las composiciones y/o con la ayuda de los procedimientos descritos anteriormente. Se citarán en particular, a título de ejemplos, los asientos de válvulas, de compuertas, los anillos y discos de rozamiento, los compuestos de turbina a gas, los punzones y las herramientas de corte para trabajos en caliente, los cuchillos y hojas de cizallas que trabajan a alta temperatura. 20 A third object of the invention is constituted by the mechanical parts 15 made in the compositions and / or with the help of the procedures described above. In particular, for example, valve seats, gates, friction rings and discs, gas turbine compounds, punches and hot-work cutting tools, knives and shear blades They work at high temperature. twenty

ENSAYOS ESSAYS

Los símbolos utilizados en la continuación de la descripción tienen los siguientes significados: 25 The symbols used in the continuation of the description have the following meanings:

Rm = resistencia máxima Rm = maximum resistance

Rp0,2 = límite elástico convencional a 0,2% de deformación, Rp0.2 = conventional elastic limit at 0.2% deformation,

A = alargamiento, A = elongation,

Z = estricción 30 Z = strictness 30

HV = dureza Vickers HV = Vickers hardness

HRC = dureza Rocwell. HRC = Rocwell hardness.

Todos los porcentajes mencionados son porcentajes en peso. All the percentages mentioned are percentages by weight.

Se han realizado los diferentes ensayos sobre una composición de acero según la invención denominado clase de acero ES cuya composición es la siguiente: The different tests have been carried out on a steel composition according to the invention called ES steel class whose composition is as follows:

C 0,50% 5 C 0.50% 5

Si 3,50% Yes 3.50%

Mn 9,00% Mn 9.00%

Ni 4,00% Ni 4.00%

Cr 26,00% Cr 26.00%

W 1,20% 10 W 1.20% 10

Nb 1,50% Nb 1.50%

Co 0,12% Co 0.12%

N 0,25%, N 0.25%,

estando constituido el complemento por hierro. 15 the complement being constituted by iron. fifteen

Se han realizado los ensayos sobre unas muestras de acero que se encuentran en los tres estados térmicos definidos anteriormente, a saber estado bruto de colada, estado de puesta en solución y estado estabilizado. The tests have been carried out on steel samples that are in the three thermal states defined above, namely the raw casting state, the state of solution solution and the stabilized state.

El material de referencia de la técnica anterior seleccionado a título comparativo es una aleación a base de cobalto CoCr29W5, cuya composición es la siguiente: 20 The reference material of the prior art selected for comparison is a CoCr29W5 cobalt-based alloy, the composition of which is as follows:

C 1,10% C 1.10%

Cr 29,00% Cr 29.00%

W 5,00% W 5.00%

25  25

estando constituido el complemento por cobalto. the complement being constituted by cobalt.

1. Características mecánicas a temperatura ambiente 1. Mechanical characteristics at room temperature

Mediante unos ensayos habituales bien conocidos por el experto en la materia, se 30 han determinado las características mecánicas a temperatura ambiente respectivas de tres muestras de la clase de acero ES en diferentes estados térmicos y de una muestra de aleación a base de cobalto. Los resultados están agrupados en la tabla 1. By means of usual tests well known to those skilled in the art, the respective mechanical characteristics at room temperature have been determined of three samples of the ES steel class in different thermal states and of a cobalt-based alloy sample. The results are grouped in table 1.

Tabla 1 Table 1

Clase de acero ES según la invención CoCr29W5  ES steel class according to the invention CoCr29W5

BC1) MS2) S3) S3)  BC1) MS2) S3) S3)

Dureza (HV)  Hardness (HV)
340 320 460 450  340 320 460 450

Rm (MPa)  Rm (MPa)
820 850 900 900  820 850 900 900

Rp0,2 (MPa)  Rp0.2 (MPa)
550 600 680 650  550 600 680 650

A (%)  TO (%)
5 8 2 2  5 8 2 2

Z (%)  Z (%)
8 10 4 2,5  8 10 4 2.5

1) estado bruto de colada 1) gross state of laundry

2) estado de puesta en solución 5 2) status of solution 5

3) estado estabilizado 3) stabilized state

Se constata que las características mecánicas a temperatura ambiente de las composiciones de acero según la invención son completamente similares a las obtenidas con las aleaciones a base de cobalto tal como el CoCr29W5. 10 It is found that the mechanical characteristics at room temperature of the steel compositions according to the invention are completely similar to those obtained with cobalt-based alloys such as CoCr29W5. 10

2. Dureza en caliente 2. Hot hardness

Se han ensayado unas muestras estabilizadas de la clase de acero ES y de CoCr29W5 para unas temperaturas comprendidas entre 100 y 600ºC. Los resultados 15 están agrupados en la tabla 2. Stabilized samples of the ES and CoCr29W5 steel class have been tested for temperatures between 100 and 600 ° C. Results 15 are grouped in table 2.

Tabla 2 Table 2

Dureza (HRC)  Hardness (HRC)
Clase de acero ES CoCr29W5  ES steel class CoCr29W5

A 100ºC  At 100 ° C
42 40  42 40

A 200ºC  At 200 ° C
38,5 37,5  38.5 37.5

A 300ºC  At 300 ° C
35 35  35 35

A 400ºC  At 400 ° C
31 32  31 32

A 500ºC  At 500 ° C
27 28,5  27 28.5

A 600ºC  At 600 ° C
23,5 25,5  23.5 25.5

3. Comportamiento frente a la corrosión 3. Corrosion behavior

Se han sometido tres muestras de la clase de acero ES y una muestra de CoCr29W5 a un ensayo en niebla salina según la norma NFX 41-002. Los resultados, que han sido agrupados en la tabla 3, se indican en forma de un número que corresponde al 5 aspecto del material al final del ensayo: Three samples of the ES steel class and a CoCr29W5 sample have been subjected to a salt spray test according to NFX 41-002. The results, which have been grouped in table 3, are indicated in the form of a number that corresponds to the aspect of the material at the end of the test:

- 10 corresponde a un material sin ninguna traza de corrosión, - 10 corresponds to a material without any trace of corrosion,

- 9 corresponde a un material que presenta algunas picaduras dispersas, y - 9 corresponds to a material that has some scattered bites, and

- 8 corresponde a un material que presenta algunos "puntos" alrededor de las 10 picaduras. - 8 corresponds to a material that has some "points" around the 10 bites.

Tabla 3 Table 3

Clase de acero ES según la invención CoCr29W5  ES steel class according to the invention CoCr29W5

Tiempo de exposición  Exhibithion time
BC1) MS2) S3) S3)  BC1) MS2) S3) S3)

24 horas  24 hours
9 10 10 10  9 10 10 10

56 horas  56 hours
8 10 9 10  8 10 9 10

288 horas  288 hours
8 10 9 10  8 10 9 10

15  fifteen

1) estado bruto de colada 1) gross state of laundry

2) estado de puesta en solución 2) status of solution

3) estado estabilizado 3) stabilized state

Se constata que también en este caso el comportamiento frente a la corrosión 20 alcanzado por las composiciones según la invención es del mismo nivel que el obtenido con la aleación a base de cobalto. It is found that also in this case the corrosion behavior 20 achieved by the compositions according to the invention is of the same level as that obtained with the cobalt-based alloy.

4. Ensayos de rozamiento y de resistencia al desgaste 4. Friction and wear resistance tests

25  25

Se han realizado los ensayos sobre unas muestras estabilizadas de la clase de acero ES y de CoCr29W5 según la norma ASTM G99-95a, con la ayuda de un tribómetro de tipo pasador-disco, bajo una carga máxima de 10 N, en seco y con una velocidad lineal Tests have been carried out on stabilized samples of the ES and CoCr29W5 steel class according to ASTM G99-95a, with the help of a pin-disk type tribometer, under a maximum load of 10 N, dry and with a linear speed

de contacto de 0,1 m/s para una distancia total recorrida de 1.008 m. Los resultados son agrupados en la tabla 4. of contact of 0.1 m / s for a total distance traveled of 1,008 m. The results are grouped in table 4.

Tabla 4 Table 4

5  5

Clase de acero Es CoCr29W5  Steel class Es CoCr29W5

Coeficiente de rozamiento  Coefficient of friction
Ensayo 1 0,705 0,684  Test 1 0.705 0.684

Ensayo 2  Essay 2
0,710 0,625  0.710 0.625

Ensayo 3  Essay 3
0,702 0,703  0.702 0.703

Media  Half
0,707 0,671  0.707 0.671

Desgaste (10-3mm3)  Wear (10-3mm3)
Ensayo 1 5 10  Trial 1 5 10

Ensayo 2  Essay 2
5 9  5 9

Ensayo 3  Essay 3
6 13  6 13

Media  Half
5,33 10,66  5.33 10.66

Inicialmente se constata que el coeficiente de rozamiento de las clases de acero según la invención es similar al del CoCr29W5. Por el contrario, la tasa de desgaste de estas mismas composiciones es dos veces menor que la de CoCr29W5, lo cual es completamente sorprendente. 10 Initially it is found that the coefficient of friction of the steel classes according to the invention is similar to that of CoCr29W5. On the contrary, the wear rate of these same compositions is twice lower than that of CoCr29W5, which is completely surprising. 10

También se constatará la gran reproductibilidad de los ensayos cuando se refieren a las clases de acero según la invención, contrariamente a lo que se produce con la aleación a base de cobalto. Esta característica puede ser ventajosa en particular para el fabricante cuando debe suministrar las características de una pieza o de un producto semiacabado, puesto que entonces no es necesario realizar varios ensayos para 15 determinar el coeficiente de rozamiento y/o la tasa de desgaste. The great reproducibility of the tests will also be verified when they refer to the steel classes according to the invention, contrary to what is produced with the cobalt-based alloy. This characteristic can be advantageous in particular for the manufacturer when it is necessary to provide the characteristics of a part or of a semi-finished product, since then it is not necessary to carry out several tests to determine the coefficient of friction and / or the rate of wear.

Además de las calidades que se acaban de mencionar, se observará asimismo que los aceros según la invención son amagnéticos para los estados bruto de colada y puesto en solución, lo cual permite su utilización para ciertas piezas sensibles, como en particular las piezas para submarinos. 20 In addition to the qualities just mentioned, it will also be noted that the steels according to the invention are non-magnetic for the crude states of casting and placed in solution, which allows their use for certain sensitive parts, such as submarine parts. twenty

Resulta evidente que las formas de realización de la invención que se han descrito anteriormente se han proporcionado a título puramente indicativo y en absoluto limitativo, y que el experto en la materia podrá aportar fácilmente numerosas modificaciones sin apartarse por ello del marco de la invención. It is evident that the embodiments of the invention described above have been provided purely indicative and not at all limiting, and that the person skilled in the art can easily make numerous modifications without departing from the scope of the invention.

Claims (12)

Reivindicaciones Claims
1. Composición de acero caracterizada porque comprende, expresados en porcentajes en peso: 1. Composition of steel characterized by comprising, expressed in percentages by weight:
5  5 C 0,30-1,00% C 0.30-1.00% Si 3,50-4,50% Yes 3.50-4.50% Mn 7,00-10,00% Mn 7.00-10.00% Ni 3,50-4,50% Ni 3.50-4.50% Cr 20,00-27,00% 10 Cr 20.00-27.00% 10 W 0,50-4,50% W 0.50-4.50% Nb 0-2,50% Nb 0-2.50% Co 0-1,00% Co 0-1.00% N 0,20-0,50%, N 0.20-0.50%, 15  fifteen estando constituido el complemento por hierro y por impurezas inevitables. the complement being constituted by iron and by inevitable impurities.
2. Composición de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende de 24 a 26% en peso de cromo. 2. Steel composition according to claim 1, characterized in that it comprises 24 to 26% by weight of chromium.
20  twenty
3. Composición de acero según una u otra de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque comprende de 0,50 a 1,50% de tungsteno. 3. Steel composition according to one or another of claims 1 or 2, characterized in that it comprises from 0.50 to 1.50% tungsten.
4. Composición de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque comprende de 3,50 a 4,00% en peso de silicio. 25 4. Steel composition according to any of claims 1 to 3, characterized in that it comprises from 3.50 to 4.00% by weight of silicon. 25
5. Composición de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque comprende de 0,40 a 0,50% en peso de carbono. 5. Steel composition according to any of claims 1 to 4, characterized in that it comprises from 0.40 to 0.50% by weight of carbon.
6. Composición de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, 30 caracterizada porque comprende de 0,50 a 0,60% en peso de carbono. 6. Steel composition according to any of claims 1 to 4, 30 characterized in that it comprises from 0.50 to 0.60% by weight of carbon.
7. Composición de acero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, 7. Steel composition according to any of claims 1 to 4,
caracterizada porque comprende de 0,70 a 0,80% en peso de carbono. characterized in that it comprises from 0.70 to 0.80% by weight of carbon.
8. Composición de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende, expresados en porcentajes en peso: 8. Steel composition according to claim 1, characterized in that it comprises, expressed in percentages by weight:
5  5 C 0,50-0,80% C 0.50-0.80% Si 3,50-4,50% Yes 3.50-4.50% Mn 7,00-10,00% Mn 7.00-10.00% Ni 3,50-4,50% Ni 3.50-4.50% Cr 24,00-26,00% 10 Cr 24.00-26.00% 10 W 0,50-1,50% W 0.50-1.50% Nb 0-2,50% Nb 0-2.50% Co 0-0,50% Co 0-0.50% N 0,20-0,50%, N 0.20-0.50%, 15  fifteen estando constituido el complemento por hierro y por impurezas inevitables. the complement being constituted by iron and by inevitable impurities.
9. Procedimiento de fabricación de piezas mecánicas, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: 9. Mechanical parts manufacturing procedure, characterized in that it comprises the following stages:
20  twenty a- constituir una carga destinada a obtener una composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, a- constituting a charge intended to obtain a chemical composition according to any of claims 1 to 8, b- elaborar dicha carga, b- elaborate said load, c- conformar un semielaborado de dicha pieza mecánica por moldeado, c- forming a semi-finished part of said mechanical part by molding, d- mecanizar dicha pieza mecánica a partir del semielaborado, 25 d- machining said mechanical part from semi-finished, 25 e- como opción, realizar un tratamiento térmico de empleo de dicha pieza mecánica. e- as an option, perform a heat treatment using said mechanical part.
10. Procedimiento de fabricación de piezas mecánicas según la reivindicación 9, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: 10. Method of manufacturing mechanical parts according to claim 9, characterized in that it comprises the following steps:
30  30
a- constituir una carga destinada a obtener una composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, a- constituting a charge intended to obtain a chemical composition according to any of claims 1 to 8,
b- fundir dicha carga en un crisol, b- melt said load in a crucible,
c- moldear por centrifugación un semielaborado de dicha pieza mecánica, y c- centrifuging a semi-finished part of said mechanical part, and
d- mecanizar dicha pieza mecánica a partir del semielaborado, d- machining said mechanical part from semi-finished,
e- como opción, realizar un tratamiento térmico de empleo de dicha pieza mecánica. e- as an option, perform a heat treatment using said mechanical part.
11. Piezas de acero que tienen una composición según cualquiera de las 5 reivindicaciones 1 a 8. 11. Steel parts having a composition according to any one of claims 1 to 8.
12. Piezas de acero según la reivindicación 11, caracterizadas porque se obtienen mediante un procedimiento según una u otra de las reivindicaciones 9 ó 10. 12. Steel parts according to claim 11, characterized in that they are obtained by a method according to one or the other of claims 9 or 10.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201716640D0 (en) * 2017-10-11 2017-11-22 Rolls Royce Plc Cobalt-free alloys
CN111850428B (en) * 2019-04-28 2022-01-25 重庆三爱海陵实业有限责任公司 Valve alloy material and valve

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2686116A (en) * 1952-06-18 1954-08-10 Crucible Steel Company Age hardening austenitic steel
FR1314540A (en) * 1961-11-30 1963-01-11 Universal Cyclops Steel Corp Stainless steel alloy
GB2116209B (en) * 1981-12-23 1985-08-29 Toyo Engineering Corp Composite steel tube for thermally cracking or reforming hydrocarbons
US4803045A (en) * 1986-10-24 1989-02-07 Electric Power Research Institute, Inc. Cobalt-free, iron-base hardfacing alloys
JP3721637B2 (en) * 1996-04-22 2005-11-30 大同特殊鋼株式会社 Method for producing Ca-containing austenitic heat resistant steel
JPH10280907A (en) * 1997-04-07 1998-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Steam turbine rotor blade

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