ES2545488T3

ES2545488T3 - Material metálico resistente a la cementación por el carbono

Info

Publication number: ES2545488T3
Application number: ES09715929.7T
Authority: ES
Inventors: Yoshitaka Nishiyama; Takahiro Osuki; Satoshi Matsumoto
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2015-09-11
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: KR20100092498A; JP4329883B1; EP2246454A1; JPWO2009107585A1; WO2009107585A1; US20100034690A1; DK2246454T3; EP2246454A4; CA2711415C; CN101946016B; EP2246454B1; CN101946016A; CA2711415A1; KR101210113B1

Abstract

Un material metálico resistente a la cementación, caracterizado porque, en % en peso, consta de C: del 0,08 al 0,4 %, Si: del 0,6 al 2,0 %, Mn: del 0,05 al 2,5 %, P: el 0,04 % o menos, S: el 0,015 % o menos, Cr: del 18 al 30 %, Ni: el 20 % o más y menos del 30 %, Cu: del 0,5 al 10,0 %, Al: del 0,01 al 1 %, Ti: del 0,01 al 1 %, N: el 0,15 % o menos y O (oxígeno): el 0,02 % o menos, opcionalmente por lo menos un tipo de un componente elegido entre por lo menos un grupo del primer al quinto grupos descritos a continuación, el resto es Fe e impurezas y que cumple la expresión (1), C >= 0,062 x Si + 0,033 x Cu - 0,004 x Cr + 0,043 (1) en la que los símbolos de los elementos de la expresión (1) representan el contenido de dichos elementos en % en peso; primer grupo: Co: 10 % o menos, segundo grupo: Mo: 2,5 % o menos y W: 5 % o menos, tercer grupo: B: 0,1 % o menos, V: 0,5 % o menos, Zr: 0,1 % o menos, Nb: 2 % o menos y Hf: 0,5 % o menos, cuarto grupo: Mg: 0,1 % o menos y Ca: 0,1 % o menos y quinto grupo: Y: 0,15 % o menos, La: 0,15 % o menos, Ce: 0,15 % o menos y Nd: 0,15 % o menos.

Description

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Cr: del 18 al 30 % o con preferencia del 22 al 30 %

El Cr (cromo) forma una cascarilla de óxido, por ejemplo de Cr2O3, de modo estable y tiene el efecto de aislar el gas de cementación. Por lo tanto, incluso en un entorno severo de gas de cementación, el cromo proporciona una resistencia suficiente a la cementación, resistencia a la formación de polvillo de metal y resistencia a la coquización. Además, el cromo mejora la soldabilidad porque se combina con el carbono para formar carburos. En particular, cuando los contenidos de Si y Cu son elevados, este efecto es importante. Para lograr este efecto de modo suficiente, tendrá que estar presente el 18 % o más de Cr. No obstante, dado que una adición excesiva disminuye no solo la procesabilidad sino también la estabilidad estructural, el límite superior de Cr se situará en el 30 %. El límite inferior del contenido del Cr se sitúa con preferencia en el 19 %, con mayor preferencia en el 22 % y con preferencia especial en el 23 %. Además, el límite superior del contenido del Cr se sitúa con preferencia en el 28 %, con mayor preferencia en el 27 %.

Ni: 20 % o superior y menos del 30 %

El Ni (níquel) es un elemento necesario para obtener una microestructura austenítica estable en función del contenido del Cr y por lo tanto deberá estar presente el 20 % o más de Ni. Además, cuando el carbono penetra dentro del material metálico, el níquel tiene la función de reducir la velocidad de penetración. Por otro lado, el níquel actúa asegurando la resistencia a la alta temperatura de la microestructura metálica. Sin embargo, un contenido de níquel superior al necesaria puede acarrear un incremento de los costes y mayores dificultades de fabricación y además puede acelerar la coquización y la formación de polvillo metálico, en especial en un entorno de gas que contenga hidrocarburos. Por lo tanto, el límite superior del contenido del Ni está restringido a menos del 30 %. Con preferencia, el contenido de Ni se sitúa en el 22,5 % o superior y menos del 30 %. Con mayor preferencia, el contenido de Ni se situará entre más del 25 % y el 29,5 % o menos.

Cu: del 0,5 al 10,0 %

El Cu (cobre) es uno de los elementos importantes de la presente invención. El cobre restringe la reacción entre el gas de cementación y la superficie del metal y mejora en gran manera la resistencia a la formación de polvillo de metal y similares. Además, dado que el cobre es un elemento generador de carácter austenítico, una parte del Ni podrá reemplazarse por Cu. Para lograr el efecto de mejora de la resistencia a la formación de polvillo de metal tendrá que estar presente un 0,5 % o más de Cu. No obstante, si está presente una cantidad de Cu que supera el 10,0 %, entonces disminuye la soldabilidad, de modo que el límite superior del contenido del Cu se situará en el 10,0 %. El contenido del Cu se sitúa con preferencia entre el 1,0 y el 6,0 %, con mayor preferencia entre el 2,1 y el 4,0 %.

Al: del 0,01 al 1 %

El Al (aluminio) es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a las temperaturas elevadas. Además, el aluminio tiene un efecto desoxidante porque tiene una gran afinidad con el oxígeno. Además, el aluminio actúa como uno de los elementos constitutivos de la cascarilla de óxido y mejora las propiedades de aislamiento del gas. Este efecto puede preverse en especial en un entorno, en el que sean fuertes las propiedades cementantes. Para lograr este efecto es eficaz que el contenido de Al sea del 0,01 % o más. Por otro lado, si el contenido del Al supera el 1 %, se desequilibra la soldabilidad. Por lo tanto, el contenido del Al se situará en el intervalo del 0,01 al 1 %. El contenido del Al se sitúa con preferencia en el intervalo comprendido entre el 0,12 y el 0,8 %, con mayor preferencia en el intervalo entre el 0,2 y el 0,6 %.

Ti: del 0,01 al 1 %

El Ti (titanio) es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a las temperaturas elevadas. Además, dado que el titanio tiene afinidad con el oxígeno, actuará como uno de los elementos constitutivos de la cascarilla de óxido y mejorará las propiedades de aislamiento del gas. Este efecto puede preverse en especial en un entorno, en el que sean fuertes las propiedades cementantes. Por lo tanto, el titanio estará presente con resultados positivos. Para lograr este efecto es eficaz que esté presente un 0,01 % o más de Ti. Sin embargo, si está presente un exceso de titanio, entonces disminuyen la procesabilidad y la soldabilidad, de modo que el límite superior del contenido del Ti se situará en el 1 %. El contenido del Ti se sitúa con preferencia en el intervalo comprendido entre el 0,12 y el 0,8 %, con mayor preferencia en el intervalo entre el 0,2 y el 0,6 %.

N: 0,15 % o menos

El N (nitrógeno) no necesariamente estará presente. Si está presente el nitrógeno, entonces actúa intensificando la resistencia del material metálico a las temperaturas altas. No obstante, si el contenido del N supera el 0,15 %, entonces se desequilibra la procesabilidad. Por lo tanto, el límite superior del contenido del N se situará en el 0,15 %. El límite superior preferido del mismo es el 0,05 %. Para lograr el efecto de mejora de la resistencia del material metálico a las temperaturas altas estará presente con preferencia el 0,0005 % o more, con mayor preferencia el 0,001 % o más de N.

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O: 0,02 % o menos

El O (oxígeno) es un elemento de tipo impureza procedente de las materias primas o similares cuando se funde el material metálico. Si el contenido de O supera el 0,02 %, entonces habrá grandes cantidades de inclusiones de óxido dentro del material metálico, de modo que disminuirá la procesabilidad y además pueden aparecer fisuras la superficie de material metálico. Por lo tanto, el límite superior del contenido de O se situará en el 0,02 %.

A continuación, además del método de la invención (1) o la invención (2), se explica la invención (3) relativa a un material metálico, que tiene una resistencia, ductilidad y tenacidad mejoradas.

La invención (3) se refiere a un material metálico resistente a la cementación, caracterizado además porque contiene, en % en peso, por lo menos un tipo de un componente elegido por lo menos entre un grupo del tercer al quinto grupo descritos a continuación, en un material metálico especificado en la invención (1) o (2):

primer grupo: Co: 10 % o menos, segundo grupo: Mo: 2,5 % o menos y W: 5 % o menos, tercer grupo: B: 0,1 % o menos, V: 0,5 % o menos, Zr: 0,1 % o menos, Nb: 2 % o menos y Hf: 0,5 % o menos, cuarto grupo: Mg: 0,1 % o menos y Ca: 0,1 % o menos, quinto grupo: Y: 0,15 % o menos, La: 0,15 % o menos, Ce: 0,15 % o menos y Nd: 0,15 % o menos.

A continuación se describen estos elementos que se añaden a título opcional.

Primer grupo (Co: 10 % o menos, en % en peso)

El Co (cobalto) actúa estabilizando la fase austenítica, de modo que puede reemplazar a una parte del componente Ni. Por lo tanto, el cobalto podrá estar presente, si fuera necesario. Sin embargo, si el contenido de Co supera el 10 %, entonces el cobalto deteriora la procesabilidad en caliente. Por consiguiente, si el cobalto está presente, su contenido será del 10 % o menos. Desde el punto de vista de la procesabilidad en caliente, el contenido de Co se sitúa con preferencia en el intervalo comprendido entre el 0,01 y el 5 %, con mayor preferencia en el intervalo entre el 0,01 y el 3 %.

Segundo grupo (Mo: 2,5 % o menos y W: 5 % o menos, en % en peso)

El Mo (molibdeno) y el W (volframio o tungsteno) son elementos que refuerzan la solución sólida, de modo que uno de ellos o ambos podrán estar presentes, si fuera necesario. Sin embargo, cuando está presente el molibdeno, el molibdeno deteriora la procesabilidad y desequilibra la estabilidad estructural cuando su contenido supera el 2,5 %. Por lo tanto, si el molibdeno está presente, su contenido será del 2,5 % o menos. El contenido del Mo se situará con preferencia entre el 0,01 y el 2,3 %. Además, si está presente el tungsteno, el tungsteno deteriora la procesabilidad y desequilibra la estabilidad estructural cuando su contenido supera el 5 %. Por lo tanto, cuando está presente el tungsteno, su contenido será del 5 % o menos. El contenido de W se sitúa con preferencia entre el 0,01 y el 2,3 %.

Tercer grupo (B: 0,1 % o menos, V: 0,5 % o menos, Zr: 0,1 % o menos, Nb: 2 % o menos y Hf: 0,5 % o menos, en % en peso)

El B (boro), el V (vanadio), el Zr (circonio), el Nb (niobio) y el Hf (hafnio) son elementos eficaces para mejorar las características de resistencia a temperaturas elevadas, de modo que pueden estar presentes uno, dos o más tipos de estos elementos. No obstante, cuando está presente en boro, el boro deteriora la soldabilidad si su contenido supera el 0,1 %. Por lo tanto, si está presente el boro, su contenido será del 0,1 % o menos. El contenido de B se situará con preferencia entre el 0,001 y el 0,05 %. Si está presente el vanadio, el vanadio deteriora la soldabilidad cuando su contenido supera el 0,5 %. Por lo tanto, si está presente el vanadio, su contenido será del 0,5 % o menos. El contenido de V se situará con preferencia entre el 0,001 y el 0,1 %. Cuando está presente el circonio, el circonio deteriora la soldabilidad si su contenido supera el 0,1 %. Por lo tanto, si está presente el circonio, su contenido será del 0,1 % o menos. El contenido de Zr se situará con preferencia entre el 0,001 y el 0,05 %. Cuando está presente el niobio, el niobio deteriora la soldabilidad si su contenido supera el 2 %. Por lo tanto, si está presente el niobio, su contenido será del 2 % o menos. El contenido de Nb se situará con preferencia entre el 0,001 y el 0,1 %. Además, cuando está presente el hafnio, el hafnio deteriora la soldabilidad si su contenido supera el 0,5 %. Por lo tanto, si está presente el hafnio, su contenido será del 0,5 % o menos. El contenido de Hf se situará con preferencia entre el 0,001 y el 0,1 %.

Cuarto grupo (Mg: 0,1 % o menos y Ca: 0,1 % o menos, en % en peso)

El Mg (magnesio) y el Ca (calcio) tienen el efecto de mejorar la procesabilidad en caliente, de modo que pueden estar presentes, si fuera necesario, uno, dos o más tipos de estos elementos. No obstante, si está presente el magnesio, el magnesio deteriora la soldabilidad cuando su contenido supera el 0,1 %. Por lo tanto, cuando está presente el magnesio, su contenido será del 0,1 % o menos. El contenido de Mg se situará con preferencia entre el

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0,0005 y el 0,1 %. Además, cuando está presente el calcio, el calcio deteriora la soldabilidad si su contenido supera el 0,1 %. Por lo tanto, si está presente el calcio, su contenido será del 0,1 % o menos. El contenido de Ca se situará con preferencia entre el 0,0005 y el 0,1 %.

Quinto grupo (Y: 0,15 % o menos, La: 0,15 % o menos, Ce: 0,15 % o menos y Nd: 0,15 % o menos, en % en peso)

El Y (itrio), La (lantano), Ce (cerio) y Nd (neodimio) tienen el efecto de mejorar la resistencia a la oxidación, de modo que, si fuera necesario, podrán estar presentes uno, dos o más tipos de estos elementos. No obstante, cuando están presentes estos elementos, estos elementos deterioran la procesabilidad cuando el contenido de uno cualquiera de dichos elementos supera el 0,15 %. Por lo tanto, cuando están presentes estos elementos, el contenido de uno cualquiera de dichos elementos será del 0,15 % o menos. El contenido se situará con preferencia entre el 0,0005 y el 0,15 %.

El material metálico de la presente invención, que tiene la función de restringir la reacción entre el gas de cementación y la superficie del metal, tiene que cumplir solamente los requisitos especificados en los anteriores párrafos (f) y (g) porque el material metálico tiene problemas de formación de polvillo metálico, cementación y coquización.

El material metálico de la presente invención puede moldearse para que adopte cualquier forma requerida, por ejemplo una plancha gruesa, una lámina, un tubo sin soldadura, un tubo soldado, un producto de forja y una varilla de alambre mediante la fusión, la colada, el procesado en caliente, el laminado en frío, la soldadura y similares. Además, el material metálico puede moldearse para que adquiera la forma requerida mediante la metalurgia de material en polvo, la colada centrífuga y similares. La superficie del material metálico que se ha sometido a un tratamiento térmico final puede recibir también un tratamiento de la superficie, por ejemplo un decapado, un granallado, un chorreado con perdigones, un corte mecánico, un amolado (rectificado) o un electropulido. Además, sobre la superficie del material metálico de la presente invención, pueden generarse una, dos o más formas irregulares, por ejemplo formas salientes (de relieve o de protrusión). Por otro lado, el material metálico de la presente invención puede combinarse con varios tipos de acero al carbono, de acero inoxidable, de aleaciones basadas en el Ni, de aleaciones basadas en el Co, de aleaciones basadas en el Cu y similares para moldearse en la forma requerida. En este caso, el método de combinación del material metálico de la presente invención con los diversos tipos de aceros y aleaciones no está sujeto a ninguna limitación. Pueden llevarse a cabo por ejemplo la unión mecánica de tipo soldadura a presión y la “unión a caja y espiga” y la unión térmica, por ejemplo la soldadura y el tratamiento de difusión.

A continuación se ilustra la presente invención con mayor detalle tomando los ejemplos como referencia. La presente invención no se limita a estos ejemplos.

Ejemplo 1

Se funde un material metálico que tiene la composición química indicada en la tabla 1 empleando un horno de calentamiento por alta frecuencia en vacío y se fabrica una plancha metálica que tiene un grosor de 6 mm por forjado en caliente y laminado en caliente. Se somete la plancha metálica a un tratamiento térmico de solución sólida entre 1160 y 1230ºC durante 5 minutos, una parte de la misma se corta para producir la probeta de ensayo.

Del material metálico descrito en la tabla 1 se corta una probeta de ensayo que mide 15 mm de anchura y 20 mm de longitud. Se mantiene esta probeta de ensayo en condiciones isotérmicas a 650ºC en un atmósfera de gas formada por un 45 % de CO, un 42,5 % de H2, un 6,5 % de CO2 y un 6 % de H2O (porcentajes en volumen). Después de transcurridas 200 horas se retira la probeta de ensayo y se examina mediante observación visual y mediante observación con microscopio óptico la presencia de un hoyo formado en la superficie de dicha probeta de ensayo. Los resultados se recogen en la tabla 2.

Tabla 1

nº: Composición química (% en peso, el resto es Fe e impurezas) parte derecha de la expresi ón (1)

C: Si Mn P S Cr Ni Cu Al Ti N O otros

1: 0,18 1,16 1,2 3 0,021 0,001 0 25,4 25,2 2,9 1 0,49 0,57 0,0 1 <0,0 1 0,005C a, 0,002B 0,109

2: 0,18 1,16 1,2 1 0,021 0,001 0 25,2 29,9 2,9 2 0,48 0,54 0,0 1 <0,0 1 0,004C a 0,110

3: 0,11 0,98 1,1 8 0,024 0,001 2 23,8 25,3 2,7 5 0,36 0,47 0,0 1 <0,0 1 - 0,099

4: 0,16 1,07 0,1 0,019 0,001 24,8 25,6 3,0 0,35 0,40 0,0 <0,0 - 0,111

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5: 6 5 1 1

5: 0,14 0,95 1,8 1 0,014 0,001 1 23,2 28,7 2,1 8 0,47 0,46 0,0 2 <0,0 1 1,9Mo 0,081

6: 0,23 0,62 1,1 4 0,012 0,000 2 27,5 24,4 4,6 1 0,03 0,12 0,0 1 <0,0 1 1,1W 0,117

7: 0,09 0,65 0,7 5 0,022 0,000 4 23,7 21,6 1,4 6 0,02 0,03 0,1 2 <0,0 1 0,11V, 1,4Co 0,030

8: 0,18 1,15 0,9 8 0,022 0,001 5 24,9 25,6 2,5 1 0,16 0,25 0,0 1 0,02 - 0,098

9: 0,18 1,04 0,9 7 0,017 0,001 3 23,8 26,7 1,9 7 0,40 0,37 0,0 1 <0,0 1 0,003M g, 1,1Mo 0,077

1 0: 0,16 1,13 1,0 4 0,005 0,001 0 25,3 25,7 2,8 8 0,41 0,46 0,0 1 <0,0 1 0,032N d, 0,003C a 0,107

1 1: 0,21 1,16 1,3 4 0,013 0,001 0 24,9 29,3 1,4 4 0,32 0,33 0,0 2 <0,0 1 0,4Nb, 0,027C e 0,063

1 2: 0,15 0,89 1,2 8 0,026 0,001 2 26,5 26,0 1,2 5 0,35 0,39 0,0 1 <0,0 1 0,2Hf, 0,003B, 0,02Zr 0,033

1 3: 0,10 0,87 1,2 9 0,035 0,008 3 22,4 24,8 1,2 1 0,39 0,75 0,0 2 <0,0 1 - 0,047

1 4: 0,12 0,94 1,2 2 0,021 0,000 5 23,2 29,3 0,6 2 0,88 0,52 0,0 1 <0,0 1 0,005C a 0,029

1 5: 0,16 1,44 1,1 7 0,009 0,001 1 25,0 24,5 3,2 4 0,42 0,55 0,0 1 <0,0 1 0,011La , 0,023C e 0,139

1 6: 0,18 1,01 0,6 4 0,019 0,001 0 28,6 22,4 2,6 7 0,46 0,56 0,0 1 <0,0 1 5,3Co 0,079

1 7: 0,21 0,89 1,4 8 0,024 0,003 2 26,3 27,5 3,3 2 0,41 0,51 0,0 1 <0,0 1 0,8W, 0,8Nb 0,103

1 8: 0,27 1,16 0,8 2 0,024 0,001 6 26,1 25,6 3,0 5 0,35 0,50 0,0 1 <0,0 1 - 0,111

1 9: 0,24 1,74 1,2 9 0,019 0,001 4 28,6 25,2 2,7 7 0,39 0,42 0,0 1 <0,0 1 - 0,128

2 0: 0,12 0,61 1,1 6 0,022 0,001 2 24,9 27,1 2,5 8 0,48 0,40 0,0 1 <0,0 1 - 0,066

2 1: 0,11 0,97 1,1 2 0,018 0,000 7 25,5 25,8 2,9 7 0,46 0,48 0,0 1 <0,0 1 0,035Y 0,099

2 2: 0,15 0,96 0,5 2 0,022 0,000 9 20,4 27,2 3,0 5 0,47 0,49 0,0 1 <0,0 1 - 0,122

2 3: 0,15 0,92 0,4 7 0,019 0,000 7 18,5 25,7 3,1 1 0,48 0,52 0,0 1 <0,0 1 0,3Nb 0,129

2 4: 0,06 * 0,30 * 1,2 0 0,021 0,001 4 25,2 25,8 2,9 7 0,50 0,54 0,0 1 <0,0 1 0,002C a 0,059

2 5: 0,12 1,62 0,8 7 0,020 0,000 2 23,6 27,9 3,1 1 0,31 0,44 0,0 1 <0,0 1 - 0,152*

2 6: 0,11 0,40 * 0,6 3 0,017 0,001 5 23,5 25,6 2,9 6 0,52 0,52 0,0 1 <0,0 1 0,001B, 0,02Nd 0,071

2 7: 0,09 0,40 * 0,6 3 0,051 * 0,000 4 24,3 26,7 3,0 0 0,82 0,43 0,0 1 <0,0 1 - 0,070

2 8: 0,17 0,87 1,1 4 0,021 0,001 0 25,2 24,3 0,3 2* 0,32 0,37 0,0 1 <0,0 1 - 0,007

2 9: 0,21 0,68 1,2 1 0,018 0,001 1 25,8 20,5 12, 30* 0,44 0,06 0,0 2 0,04 * 2,6W, 0,08Zr 0,382*

3 0: 0,21 2,51 * 1,2 7 0,019 0,001 5 26,2 26,6 2,8 7 0,22 0,49 0,0 1 <0,0 1 0,003B, 0,003C a 0,189

3 1: 0,16 1,15 1,1 0 0,023 0,023 0* 25,7 26,8 3,0 2 0,35 0,47 0,0 1 <0,0 1 1,3Mo 0,111

3: 0,17 1,23 1,0 0,025 0,002 25,5 25,9 2,7 <0,01 0,56 0,0 <0,0 - 0,108

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2: 8 2 4 * 1 1

3 3: 0,15 1,04 0,6 3 0,024 0,001 5 26,1 25,5 2,2 1 0,52 <0,01 * 0,0 1 <0,0 1 0,004M g, 0,5Hf 0,076

Nota: los valores marcados con un asterisco * están fuera del alcance de la presente invención

Tabla 2

nº: 650ºC, 200 h, en un 45 % de CO, un 42,5 % de H2, un 6,5 % de CO2 y un 6 % de H2O 650ºC, 10 h, en un 30 % de C3H6 y un 70 % de H2 gas ensayo de fisuración por soldadura guiada

presencia de hoyo o no
presencia de hoyo o no: (número de fisuras en la HAZ) / (número de secciones transversales observadas)

1: ausente ausente 0/10

2: ausente ausente 0/10

3: ausente ausente 0/10

4: ausente ausente 0/10

5: ausente ausente 0/10

6: ausente ausente 0/10

7: ausente ausente 0/10

8: ausente ausente 0/10

9: ausente ausente 0/10

10: ausente ausente 0/10

11: ausente ausente 0/10

12: ausente ausente 0/10

13: ausente ausente 0/10

14: ausente ausente 0/10

15: ausente ausente 0/10

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5 De la tabla 2 se desprende que entre los materiales metálicos de los nº 24 a 33, cuya composición química que se desvía de la condición especificada en la presente invención, los materiales metálicos de los nº 24, 26, 28, 32 y 33 tienen un hoyo que se forma después de transcurridas 200 horas. Por lo tanto, la resistencia a la formación de polvillo de metal es pobre en un entorno de gas sintético que contiene CO. Por otro lado, en ninguno de los materiales metálicos especificados en la presente invención se forma hoyo alguno y por consiguiente, estos

10 materiales metálicos tienen una excelente resistencia a la formación de polvillo de metal.

Ejemplo 2

Se funde un material metálico que tiene la composición química indicada en la tabla 1 empleando un horno de

15 calentamiento por alta frecuencia con vacío y se fabrica una plancha metálica que tiene un grosor de 6 mm por forjado en caliente y laminado en caliente. Se somete la plancha metálica a un tratamiento térmico de solución sólida entre 1160 y 1230ºC durante 5 minutos, se corta una parte de la misma para producir la probeta de ensayo. Del material metálico descrito en la tabla 1 se corta una probeta de ensayo, que mide 15 mm de anchura y 20 mm de longitud. Se mantiene esta probeta de ensayo en condiciones isotérmicas a 650ºC en una atmósfera gaseosa de un

20 30 % de C3H8 y un 70 % de H2 (porcentajes en volumen). Pasadas 10 horas se retira la probeta de ensayo y por observación visual y también por observación con microscopio óptico se examina la presencia de un hoyo formado en la superficie de dicha probeta de ensayo. Los resultados se recogen en la tabla 2.

5

10

15

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25

30

35

40

45

E09715929

17-08-2015

De la tabla 2 se desprende que entre los materiales metálicos de los nº 24 a 33, cuya composición química que se desvía de la condición especificada en la presente invención, los materiales metálicos de los nº 24, de 26 a 28 y de 31 a 33 tienen un hoyo que se forma en el ensayo de 10 horas. Por lo tanto, la resistencia a la formación de polvillo de metal es pobre en un entorno de gas de hidrocarburos. Por otro lado, en ninguno de los materiales metálicos especificados en la presente invención se forma hoyo alguno y por consiguiente estos materiales metálicos tienen una excelente resistencia a la formación de polvillo de metal.

Ejemplo 3

Se funde un material metálico que tiene la composición química indicada en la tabla 1 empleando un horno de calentamiento por alta frecuencia con vacío y con cada material metálico se fabrican dos planchas metálicas, cada una de ellas tiene un grosor de 12 mm, una anchura de 50 mm y una longitud de 100 mm, por forjado en caliente y laminado en caliente. Se someten las planchas metálicas a un tratamiento térmico de solución sólida entre 1200ºC durante 5 minutos, se corta una parte de las mismas para producir la probeta de ensayo.

Después, por un lado de la dirección longitudinal de la probeta de ensayo se prepara una arista o canto de tipo V, que tiene un ángulo de 30 grados y un grosor de raíz de 1,0 mm. A continuación, se somete a soldadura guiada la periferia de las probetas de ensayo sobre una plancha metálica comercial de SM400C especificada en la norma JIS G3106 (2004) que mide 25 mm de grosor, 150 mm de anchura y 150 mm de longitud empleando un electrodo revestido (de vaina fundente) de DNiCrMo-3 especificado en la norma JIS Z3224 (1999). Después se realizan soldaduras multicapa de tipo TIG aplicando una aportación de calor de 6 kJ/cm empleando un alambre de soldar de tipo TIG de YNiCrMo-3 especificado en la norma JIS Z3334 (1999). Después de la soldadura recién mencionada, de cada probeta de ensayo se cortan diez probetas de ensayo para observar la microestructura transversal de la unión soldada, se pulen con brillo especular las secciones transversales de las mismas y se corroen. De este modo con un microscopio óptico de 500 aumentos se puede observar la presencia de fisuras en la HAZ. Los resultados se recogen en la tabla 2.

De la tabla 2 se desprende que en el material metálico nº 24, cuyo contenido de C se desvía de la condición especificada en la presente invención y en el material metálico nº 24, que no cumple la expresión (1), se observan fisuras en la HAZ. Se desprende además que en los materiales metálicos de los nº de 28 a 31, cuyos contenidos de Cu, Si y S se desvían de la condición especificada en la presente invención a pesar de que el contenido de C cumple la condición especificada, el efecto restringente de la fisuración de la HAZ es pequeño. Por otro lado, en ninguno de los materiales metálicos especificados en la presente invención, no se genera fisura alguna en la HAZ. Por consiguiente, la soldabilidad de los mismos es excelente.

Aplicabilidad industrial

Se proporciona un material metálico que tiene el efecto de restringir la reacción entre el gas de cementación y la superficie del metal, tiene una excelente resistencia a la formación de polvillo de metal, resistencia a la cementación y resistencia a la coquización y además tiene una soldabilidad mejorada. Este material metálico puede emplearse para componentes estructurales soldados de hornos de craqueo, hornos de reformado, hornos de calentamiento, intercambiadores de calor, etc. del refino del petróleo, de plantas petroquímicas y similares y puede mejorar de modo significativo la durabilidad y la eficacia de funcionamiento de los aparatos.

Claims

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