MX2012010102A

MX2012010102A - Estabilizador solido, material de acero para el estabilizador solido y metodo de fabricacion del estabilizador solido.

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Publication number: MX2012010102A
Application number: MX2012010102A
Authority: MX
Inventors: Hiroyuki Mizuno; Atushi Sugimoto; Ichie Nomura; Takanori Kuno; Takayuki Sakakibara
Original assignee: Chuo Hatsujo Kk
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-11-21
Also published as: DE112011100846T5; WO2011111623A1; DE112011100846T8; CN102782172A; JP5631972B2; CN102782172B; US20120318409A1; JPWO2011111623A1

Abstract

Es un objetivo proveer un material de acero para un estabilizador sólido, que tiene alta curvabilidad, gran templabilidad y elevada resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo; un estabilizador sólido que tiene alta resistencia y un método de fabricación del estabilizador sólido. El material de acero para el estabilizador sólido contiene, en porcentaje en masa: de 0.24 a 0.40% de C; de 0.15 a 0.40% de Si; de 0.50 a 1.20% de Mn; 0.02% o menos de P; 0.30% o menos de Cr; de 0.01 a 0.03% de Ti y de 0.0010 a 0.0030% de B. El material de acero para el estabilizador sólido satisface la condición de la siguiente fórmula (1): 1.24<(2C+0. 1 Si+0.4Mn+0.4Cr)r{1 +(l .5B3OOB2)r24O}<1 .7 (1) La dureza en la porción de centro radial del material de acero para el estabilizador sólido, después de revenir, es 400 HV o más; y la proporción de martensita en la porción de centro radial, después de revenir, es de 80% o más.

Description

ESTABILIZADOR SÓLIDO, MATERIAL DE ACERO PARA EL ESTABILIZADOR SÓLIDO Y MÉTODO DE FABRICACIÓN DEL ESTABILIZADOR SÓLIDO Campo técnico La presente invención se refiere a estabilizadores sólidos que aseguran estabilidad durante la operación de un vehículo; a materiales de acero para los estabilizadores sólidos y a métodos de fabricación de los estabilizadores sólidos.

La técnica de antecedentes Los estabilizadores se acoplan con los brazos de suspensión que están localizados en ambos lados de un vehículo, en la dirección de la anchura del vehículo. Los estabilizadores suprimen el bamboleo del vehículo durante la operación del vehículo. Los estabilizadores incluyen estabilizadores sólidos que son fabricados de un material de acero sólido y estabilizadores huecos que son fabricados a partir de un material de acero hueco. En años recientes, los estabilizadores huecos han estado usándose cada vez más a fin de reducir el peso del vehículo. Por ejemplo, el documento de patente 1 describe un tubo de acero soldad por resistencia eléctrica, para un estabilizador hueco; y el documento de patente 2 describe un método de fabricar un estabilizador hueco.

Documentos de la técnica relacionada Documentos de patente Documento de patente 1: Publicación de la solicitud de patente japonesa No.2004-11009 (JP 2004-11009 A).

Documento de patente 2: Publicación de la solicitud de patente japonesa No.2005-76047 (JP 2005-7047 A).

Breve descripción de la invención El problema a resolver por la invención: Sin embargo, se puede asegurar la resistencia deseada de los estabilizadores sólidos más fácilmente en comparación con los estabilizadores huecos. Además, se pueden fabricar los estabilizadores sólidos a bajo costo. Consecuentemente, los estabilizadores sólidos todavía son usados con frecuencia, pese a la demanda creciente de los estabilizadores huecos. Estos dos tipos de estabilizadores son diferentes por cuanto uno de los dos tipos de estabilizadores tiene una estructura hueca y el otro tiene una estructura sólida. Consecuentemente, las propiedades requeridas para el material de acero también son diferentes entre los dos tipos de estabilizadores. Las diferencias en las propiedades requeridas se describirán específicamente más adelante.

Un método de fabricación de un estabilizador tiene un paso de formación, un paso de temple general instantáneo y un paso de revenido. En el paso de formación se curva un material de acero a la forma de un estabilizador. Los materiales de acero para los estabilizadores huecos tienen un hueco en sus porciones de centro radial. Consecuentemente, los materiales de acero para los estabilizadores huecos tienen esencialmente baja resistencia a la deformación por curvado o flexión. Así, los materiales de acero para estabilizadores huecos tienen elevada curvabilidad. Por otra parte, los materiales de acero para estabilizadores huecos tienen esencialmente baja resistencia a la deformación por curvado. De esa manera, los materiales de acero para los estabilizadores huecos tienen elevada curvabilidad. Por otra parte, los materiales de acero para estabilizadores sólidos son sólidos en su totalidad hasta las porciones de centro radial. Consecuentemente, los materiales de acero para estabilizadores sólidos tienen esencialmente alta resistencia a la deformación por curvado. Así pues, los materiales de acero para estabilizadores sólidos tienen mala curvabilidad y tienen una cantidad grande de recuperación elástica. Por lo tanto, los requerimientos para la recuperación elástica son más estrictos cuando se fabrican los estabilizadores sólidos, en comparación con el caso de la fabricación de los estabilizadores huecos. Además, se requiere de mayor resistencia para los estabilizadores sólidos que para los estabilizadores huecos, lo que incrementa la recuperación elástica en los estabilizadores sólidos.

Consecuentemente, en la fabricación de los estabilizadores huecos, la recuperación elástica no es suficientemente grande para provocar problemas. Sin embargo, en la fabricación de los estabilizadores sólidos, es necesario seleccionar un material, etc., en vista también de la cantidad de recuperación elástica.

En el paso de temple general instantáneo, el material de acero que ha sido curvado se endurece. Los estabilizadores huecos tienen un hueco en su porción central radial. Así pues, no es necesario que los materiales de acero para los estabilizadores huecos tengan gran curvabilidad. Por otra parte, las porciones de centro de los estabilizadores sólidos están rellenas de material de acero. Así pues, se requiere que los materiales de acero tengan una curvabilidad que sea suficientemente alta para que los materiales sólidos se endurezcan hasta sus porciones de centro radial.

Los estabilizadores huecos tienen un hueco en su porción de centro radial. Consecuentemente, cuando se enfrían rápidamente los estabilizadores huecos en el paso de temple general instantáneo, la diferencia en la cantidad de encogimiento (la diferencia en la velocidad de enfriamiento) es pequeña entre la superficie periférica exterior y la superficie periférica interior. Por lo tanto, es menos probable que ocurran grietas por temple general instantáneo en los estabilizadores huecos. Por otra parte, las porciones centrales radiales de los estabilizadores sólidos están rellenas con el material de acero. Consecuentemente, cuando se enfrían rápidamente los estabilizadores sólidos en el paso de temple general instantáneo, la diferencia en la cantidad de encogimiento (la diferencia en la velocidad de enfriamiento) es grande entre la superficie periférica exterior y la porción de centro radial. Por lo tanto, tiende a ocurrir grietas por temple general instantáneo en los estabilizadores sólidos. Por consiguiente, se requiere que los materiales de acero para los estabilizadores sólidos sean más resistentes a las grietas por temple general instantáneo que los materiales de acero para los estabilizadores huecos. Es decir, se requiere mayor resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo para los materiales de acero para los estabilizadores sólidos que para los materiales de acero para los estabilizadores huecos.

Además, como se describió antes, la resistencia deseada de los estabilizadores sólidos puede asegurarse más fácilmente en comparación con los estabilizadores huecos. Así, los estabilizadores sólidos frecuentemente son usados para vehículos para los cuales se requiere elevada resistencia. Sin embargo, a fin de mejorar la resistencia, se debe incrementar el contenido de carbono, etc., que sea efectivo para mejorar la resistencia, lo que provoca la degradación en la curvabilidad y la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo. Como consecuencia no se pueden obtener las propiedades pretendidas si se usa la técnica usada para los estabilizadores huecos, como tal, para fabricar los estabilizadores sólidos que tengan resistencia mayor que la de los estabilizadores huecos.

Como se describió anteriormente, las propiedades requeridas para los materiales de acero para estabilizadores huecos son completamente diferentes de las requeridas para los materiales de acero para estabilizadores sólidos. Consecuentemente, no se pueden satisfacer todos los requerimientos para las propiedades, tales como la curvabilidad, la templabilidad, la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo, ni siquiera si se usan materiales de acero para estabilizadores huecos, tal cual, como materiales de acero para estabilizadores sólidos.

Un estabilizador sólido, un material de acero para el estabilizador sólido y un método de fabricación del estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención, fueron completados en vista de los problemas citados arriba. Es un objetivo de a presente invención proveer un estabilizador sólido que tenga elevada resistencia y que no provoque los problemas de antes en términos de la curvabilidad, la templabilidad y la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo, cuando se está fabricando; un material de acero para el estabilizador sólido y un método de fabricación del estabilizador sólido.

Medios para solucionar el problema (1) A fin de conseguir el objetivo anterior, un estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención es un estabilizador sólido fabricado mediante formación en frío, temple general instantáneo y revenido de un material de acero para el estabilizador sólido. El estabilizador sólido se caracteriza porque el material de acero para el estabilizador contiene, en porcentaje en masa, de 0.24 a 0.40% de C, de 0.15 a 0.40% de Si, de 0.50 a 1.20% de Mn, 0.03% o menos de P, 0.30% o menos de Cr, de 0.01 a 0.03% de Ti y de 0.0010 a 0.0030% de B; y satisface una condición de la fórmula (1) siguiente; el resto del material de acero para el estabilizador sólido está formado por Fe y una impureza inevitable, y la dureza en una porción de centro radial del estabilizador sólido, después de revenir, es de 400 HV o más, y la proporción de martensita en la porción de centro radial del estabilizador sólido, después de revenir, es 80 por ciento o más. 1.24<(2C+0.1Si+0.4Mn+0.4Cr)r(1+(1.5B-300B2)r240)<1.7 (1) (2) De preferencia en la configuración anterior de (1), un límite inferior del C es 0.2%, un límite superior del Mn es 1.00% y un límite inferior de la fórmula (1) es 1.4. (3) De preferencia, en la configuración anterior de (1) o (2), se satisface una condición de la fórmula (2) siguiente: (Si/C) < 1.5 (2) (4) De preferencia, en la configuración anterior de cualquiera de (1) a (3), después de revenir, la resistencia a la tracción es de 1200 MPa o más; la carga de prueba a 0.2% es 1100 MPa o más, y un valor de impacto a la temperatura ambiente es de 70 J/cm2 o más. De acuerdo con esta configuración, se puede obtener un estabilizador sólido que tenga tanto elevada resistencia cuanto elevada tenacidad. (5) A fin de lograr el objetivo anterior, un material de acero para un estabilizador sólido se caracteriza en que el material de acero para el estabilizador sólido contiene, en porcentaje en masa: de 0.24 a 0.40% de C, de 0.15 a 0.40% de Si, de 0.50 a 1.20% de Mn, 0.03% o menos de P, 0.30% o menos de Cr, de 0.01 a 0.03% de Ti y de 0.0010 a 0.0030% de B; y satisface una condición de la siguiente fórmula (1); el resto del material de acero para el estabilizador sólido está formado de Fe y una impureza inevitable y, en laminado a especificaciones finales, el material de acero del estabilizador sólido se lamina a una temperatura de calentamiento de 1000 °C o menos, y la dureza del material de acero para el estabilizador sólido, después del laminado es de 200 HV o menos. 1.24<(2C+0.1Si+0.4Mn+0.4Cr)r{1+(1.5B-300B2)r240}<1.7 (1). (6) De preferencia, en la configuración anterior de (5), el límite inferior del C es 0.25%, el límite superior del Mn es 1.00% y el límite inferior de la fórmula (1) es 1.4. (7) De preferencia, en la configuración de (5) o (6), se satisface una condición de la fórmula (2) que sigue: (Si/C) < 1.5 (2) (8) A fin de lograr el objetivo anterior, un método para fabricar un estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención está caracterizado porque incluye: un paso de formación de curvar en frío un material de acero para el estabilizador sólido que contiene, en porcentaje en masa, de 0.24 a 0.40% de C, de 0.15 a 0.40% de Si, de 0.50 a 1.20% de Mn, 0.03% o menos de P, 0.30% o menos de Cr, 0.01 a 0.03% de Ti y de 0.0010 a 0.0030% de B, y que satisface una condición de la siguiente fórmula (1); donde el resto del material de acero para el estabilizador sólido está formado de Fe y una impureza inevitable, y en el laminado a especificaciones finales, el material de acero para el estabilizador sólido es laminado a una temperatura de calentamiento de 100 °C o menos, y la dureza del material de acero para el estabilizador sólido, después de laminar, es 200 HV o menos; incluyendo adicionalmente el método un paso de temple general instantáneo que tiempla instantáneamente el material de acero para el estabilizador sólido después de la formación, y un paso de revenido para revenir el material de acero para el estabilizador sólido después del enfriamiento. 1.24<(2C+0.1Si + 0.4Mn+0.4Cr)r{1+(1.5B-300B2)r240}<1.7 (1). (9) De preferencia, en la configuración anterior de (8), un límite inferior del C es 0.25%, un límite superior del Mn es 1.00% y un límite inferior de la fórmula (1) es 1.4. (10) De preferencia, en la configuración anterior de (8) o (9), se satisface una condición de la fórmula (2) que sigue: (Si/C) < 1.5 (2).

Efectos de la invención: En el material de acero para el estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención, se optimizan sus componentes, con lo que se puede obtener un desempeño que satisfaga las propiedades mecánicas, tales como: resistencia, tenacidad, etc., al mismo tiempo que se asegura la templabilidad requerida, la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo y la curvabilidad. El nivel de desempeño del material de acero para el estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención no necesariamente es obviamente mayor que el de los aceros convencionales, si la curvabilidad, la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo y las propiedades mecánicas del material de acero de acuerdo con la presente invención se comparan individualmente con las de los aceros convencionales. Sin embargo, los aceros convencionales satisfacen los niveles requeridos de algunas de las propiedades, aunque no necesariamente satisfacen las demás propiedades. En contraste, el aspecto más sobresaliente de la presente invención es que se desarrolló un diseño óptimo de producto a fin de satisfacer todas las propiedades requeridas.

Breve descripción de los dibujos [FIG. 1] La figura 1 es una vista en perspectiva de un estabilizador sólido de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

Modos de poner en práctica la invención Se describirá a continuación una modalidad de un estabilizador sólido, un material de acero para el estabilizador sólido y un método de fabricación del estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención.

Material de acero para el estabilizador sólido [Contenido de cada componente en el material de acero para el estabilizador sólido] Primero se describirá el contenido de cada componente en el material de acero para el estabilizador sólido.

(C) El carbono es un componente que es esencial para asegurar la resistencia requerida como estabilizador sólido, después del temple general instantáneo y el revenido. El contenido de C es de 0.24% en masa (en lo sucesivo abreviado como "%" cuando se requiere) o más, por las siguientes razones. Si el contenido de C es menor que 0.24$, se reduce la resistencia del estabilizador sólido y también se reduce la templabilidad de un material de acero para el estabilizador sólido. Por razones similares, se prefiere que el contenido de C sea 0.25% o más. El contenido de C es de 0.40% o menos por las siguientes razones. Si el contenido de C es mayor que 0.40%, se reduce la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo del material de acero para el estabilizador sólido, y también se reduce la tenacidad después de revenir. Además, la dureza del material de acero para el estabilizador sólido después del laminado a especificaciones finales (antes de la formación en frío) se incrementa y se reduce la curvabilidad durante la formación en frío.

(Si) El Si funciona como desoxidador en el momento de la formación del acero. El contenido de Si es 0.15% o más por las siguientes razones. Si el contenido de Si es menor que 0.15%, la templabilidad del material de acero para el estabilizador sólido se reduce, y también se reduce la resistencia del estabilizador sólido. Además, se incrementa la dureza del material de acero para el estabilizador sólido después del laminado a especificaciones finales (antes de la formación en frío) y se reduce la curvabilidad durante la formación en frío.

(Mn) Se añade Mn para mejorar la templabilidad del material de acero para el estabilizador sólido. El contenido de Mn es de 0.50% o más, por las siguientes razones. Si el contenido de Mn es menor que 0.50%, la templabilidad del material de acero para el estabilizador sólido se reduce, y también se reduce la resistencia del estabilizador sólido. Si el contenido de Mn sobrepasa el 1.20%, se reduce la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo del material de acero para el estabilizador sólido. Además, se incrementa la dureza del material de acero para el estabilizador sólido después del laminado a especificaciones finales (antes de la formación en frío), y se reduce la curvabilidad durante la formación en frío. Por razones similares, se prefiere que el contenido de Mn sea de 1.00% o menos.

(P) Se prefiere que el contenido de P sea lo más bajo posible. El contenido de P es 0.03% o menos por la siguiente razón. Si el contenido de P es mayor que 0.03%, se reduce la tenacidad después del revenido.

(Cr) Como el Mn, el Cr se añade para mejorar la templabilidad del material de acero para el estabilizador sólido. El contenido de Cr es 0.30% o menos por la siguiente razón. Si el contenido de Cr excede de 0.30%, se reduce la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo del material de acero para el estabilizador sólido. Además, se incrementa la dureza del material de acero para el estabilizador sólido después del laminado a especificaciones finales (antes de la formación en frío) y se reduce la curvabilidad durante la formación en frío.

(B) Como el Mn y el Cr, el B tiene un efecto de mejorar la templabilidad del material de acero para el estabilizador sólido. Además, B tiene el efecto de mejorar la resistencia del contorno de grano. El contenido de B es 0.0010% o más por las siguientes razones. Si el contenido de B es menor que 0.0010%, se reduce la templabilidad del material de acero para el estabilizador sólido, y también se reduce la resistencia del estabilizador sólido. El contenido de B es 0.0030% o menos por la siguiente razón: Los efectos producidos por la adición de B (el efecto de mejorar la templabilidad y el efecto de mejorar la resistencia) se saturan gradualmente a medida que se incrementa la cantidad de B que se añade. Así, se saturan los efectos aun si se añade más de 0.0030% de B. En vista de esto, en la fórmula (1) descrita más adelante también, se fija un término cuadrático además de un término lineal para el contenido de B.

(Ti) B tiende a unirse con el N contenido en el acero. Si B se une con N para producir BN, no se obtienen los efectos producidos por la adición de B. Consecuentemente, se añade Ti para permitir que Ti y N produzcan TiN, con lo que se aseguran los efectos producidos al añadir B.

El contenido de Ti es 0.01% o más por la siguiente razón: Si el contenido de Ti es menor que 0.01%, es difícil medir los efectos producidos al añadir B. El contenido de Ti es 0.03% o menos por la siguiente razón: Si el contenido de Ti excede de 0.03%, tiende a producirse TiN grueso, y se reduce la tenacidad.

Además de los componentes anteriores, el material de acero para el estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención puede contener, como impureza, una cantidad de Al (alrededor de 0.040% o menos) que se requiere para un proceso de desoxidación, esencial para la fabricación de acero.

La fórmula (1) Se describe a continuación la fórmula (1). La fórmula (1) es una fórmula empírica, obtenida mediante análisis de variables múltiples de los datos experimentales. Se puede optimizar la templabilidad y la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo del material de acero para el estabilizador sólido, fijando el contenido de cada componente de acuerdo con la fórmula (1).

El valor numérico obtenido sustituyendo el contenido de cada componente (el valor en porcentaje, por ejemplo 0.25 en el caso de 0.25%) en la fórmula (1), es mayor que 1.24 por las siguientes razones. Si este valor numérico es 1.24 o menos, la templabilidad no es suficientemente alta para usar el material como un estabilizador sólido, y es difícil asegurar una proporción de martensita de 80 por ciento o más en la totalidad hasta la porción de centro radial, después del revenido; con lo que se reduce la resistencia del estabilizador sólido. Por razones similares, se prefiere que el valor numérico de la fórmula (1) sea mayor que 1.4. El valor numérico obtenido al sustituir el contenido de cada componente en la fórmula (1), es menor que 1.7 por la siguiente razón. Si este valor numérico es 1.7 o más, hay la posibilidad de que no se prevenga por completo el agrietamiento por temple general instantáneo en el caso de fabricar estabilizadores sólidos que son más susceptibles a las grietas por temple general instantáneo que los estabilizadores huecos, por la razón descrita antes. Así, al usar la fórmula (1), se pueden asegurar niveles aceptables de templatibilidad y de resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo, cuando se fabrican los estabilizadores sólidos.

Fórmula (2) Se describirá ahora la fórmula (2). La fórmula (2) es una fórmula empírica, obtenida mediante análisis de variables múltiples de los datos experimentales. Se puede optimizar la dureza de superficie del material de acero para el estabilizador sólido fijando los contenidos de Si y C de acuerdo con la fórmula (2).

El valor numérico de la fórmula (2) es menor que 1.5 por las siguientes razones: Si el valor numérico es 1.5 o más, la cantidad de Si es grande con relación a C, con lo que tiende a ocurrir la descarburación Es decir, la resistencia de la superficie del estabilizador sólido se hace menor en comparación con la dureza de la parte interna del estabilizador sólido. Así, se puede suprimir la resistencia de la superficie del estabilizador sólido usando la fórmula (2).

Temperatura de calentamiento, dureza después de laminar La temperatura de calentamiento durante el laminado a especificaciones finales es de 1000 °C o menos, por la siguiente razón. Si la temperatura de calentamiento es mayor que 1000 °C, se incrementa la dureza después de laminar y se reduce la curvabilidad en frío del material de acero para el estabilizador sólido. Específicamente, se incrementa la recuperación elástica, lo que incrementa una variación en la forma después de curvar. La dureza después del laminado es 200 HV o menos por la siguiente razón: Si la dureza después del laminado es 200 HV o menos, se puede reducir la cantidad de recuperación elástica durante el curvado, a un valor de blanco o menos.

El estabilizador sólido El contenido de cada componente, la fórmula (1) y la fórmula (2) del material de acero para el estabilizador como material para el estabilizador sólido, son como se describió antes.

La figura 1 es una vista en perspectiva del estabilizador sólido de acuerdo con la modalidad de la presente invención. Como se muestra en la figura 1, la forma global de un estabilizador sólido 1, es una forma de U. El estabilizador sólido 1 incluye una porción de torsión 10 y un par de porciones de brazo 11. La porción de torsión 10 se extiende en la dirección de la anchura del vehículo. El par de porciones de brazo 11 está acoplado a ambos extremos axiales de la porción de torsión 10. Un par de anillos 12 están fijados mediante rizado, cerca de ambos extremos en la dirección de la anchura del vehículo, de la porción de torsión 11. Un par de bujes 13 están equipados en los lados externos, en la dirección de la anchura del vehículo, del par de anillos 12. Los bujes 13 están fijados a un chasis de vehículo (no mostrado). Están provistas porciones de ojillo 110 en los extremos distales respectivos del par de porciones de brazo 11. El par de porciones de o j i 11 o 110 está acoplado, individualmente, a un brazo de suspensión (no mostrado).

Dureza después del revenido, proporción de martensita Se determina la dureza después del revenido y la proporción de martensita en la porción de centro radial, por las siguientes razones: Es necesario que los estabilizadores sólidos tengan una estructura con sus porciones de centro radial endurecidas. Si la templabilidad no es suficientemente alta, los estabilizadores sólidos no tendrán una estructura con sus porciones de centro radial endurecidas, con lo que se reduce la dureza de los estabilizadores sólidos. Consecuentemente, si los estabilizadores sólidos tienen una estructura aceptable y una dureza aceptable en sus porciones de centro radial, se puede asegurar una proporción de martensita de 80 por ciento o más en las porciones que no sean la porción de centro radial, tal como en la superficie.

La dureza en la porción de centro radial, después del revenido, es de 400 HV o más, por la siguiente razón. Puesto que el objetivo de la presente invención es asegurar que la resistencia sea igual a o mayor que la de los estabilizadores huecos convencionales, la dureza de menos de 400 HV no es suficientemente alta para garantizar la resistencia. De manera similar, la proporción de martensita en la porción de centro radial, después del revenido, es de 80% o más por la siguiente razón. Si esta proporción de martensita es menor que 80%, no se puede obtener la resistencia pretendida.

Resistencia a la tracción, carga de prueba al 0.2%, valor de impacto.

La resistencia a la tracción es de 1200 MPa o más; la carga de prueba al 0.2% es de 1100 MPa o más y el valor de impacto a la temperatura ambiente es de 70 J/cm2 o más, por la siguiente razón. Si la resistencia a la tracción la carga de prueba al 0.2% y el valor de impacto son menores que esos límites inferiores, no se puede obtener al mismo tiempo la elevada resistencia y la elevada tenacidad que se requieren para los estabilizadores sólidos.

Es decir, con frecuencia los estabilizadores sólidos usados para vehículos, para los cuales se requieren elevada resistencia y elevada tenacidad, en comparación con los estabilizadores huecos. Consecuentemente, si la resistencia a la tracción, la carga de prueba al 0.2% y el valor de impacto son menores que los límites inferiores anteriores, hay la posibilidad de que no se pueda satisfacer los requisitos estrictos para los estabilizadores sólidos.

Método de fabricación del estabilizador sólido El método de fabricación del estabilizador sólido incluye un paso de formación, un paso de temple general instantáneo y un paso de revenido. En el paso de formación se somete el material de acero para el estabilizador sólido, después del laminado a las especificaciones finales, a curvado en frío, de manera que el material de acero para el estabilizador sólido tenga la forma del estabilizador sólido que se va a fabricar. En el paso de temple general instantáneo, se calienta primero el material de acero para el estabilizador sólido para austenitizar la estructura del material de acero, y luego se enfría rápidamente para obtener una estructura martensítica dura. En el paso de revenido siguiente se mejora la tenacidad del material de acero para el estabilizador sólido.

El contenido de cada componente del material de acero para el estabilizador sólido, la fórmula (1), la fórmula (2), la temperatura de calentamiento durante el laminado a las especificaciones finales y la dureza después del laminado a las especificaciones finales, son como se describió más atrás.

Otros La modalidad del estabilizador sólido, el material de acero para el estabilizador sólido y el método de fabricación del estabilizador sólido de acuerdo con la presente invención están descritos arriba. Sin embargo, las modalidades no están limitadas particularmente a la modalidad anterior. Quienes tengan experiencia en la materia pueden hacer varias modificaciones y mejoras.

Por ejemplo, si bien no está limitado particularmente un método de calentamiento en el paso de temple general instantáneo del método de fabricación del estabilizador sólido, se puede usar calentamiento en horno, calentamiento por electricidad, etc., como el método de calentamiento. Si bien no está limitado particularmente un medio de enfriamiento para el enfriamiento rápido en el paso de temple general instantáneo, se puede usar agua, una solución polimérica, etc., como medio de enfriamiento. Los patrones de temperatura del calentamiento y del enfriamiento en el paso de temple general instantáneo y en el paso de revenido no están limitados particularmente. Además, tampoco está limitada particularmente el curvado en frío en el paso de formación. Por ejemplo, se puede efectuar el curvado en frío usando un curvador NC, un dado curvador, etc.

Ejemplo 1 Se llevaron a cabo pruebas de evaluación para la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo, curvabilidad en frío, resistencia, durabilidad y tenacidad, en estabilizadores y materiales de acero para estabilizadores y se describirán a continuación.

Método de fabricación de las muestras Primero se describirá un método de fabricación de muestras (estabilizadores de los ejemplos 1 a 8 y de los ejemplos comparativos 1 a 7, 9 a 13). El método de fabricación de las muestras incluye un paso de forjado en caliente, un paso de formación, un paso de temple general instantáneo, un paso de revenido y un paso de acabado.

En el paso de forjado en caliente se cortó primero un material de acero a una longitud predeterminada. Luego se calentaron ambos extremos axiales del material de acero cortado y se forjaron en caliente, y se formaron en él agujeros. Como se muestra en la figura 1, se formó un par de porciones de ojillo 110 en ambos extremos axiales del material de acero, de esta manera.

En el paso de formación se efectuó el curvado en frío del material de acero. Específicamente, se curvó el material de acero a una forma de U. Como se muestra en la figura 1, la porción de torsión 10 y el par de porciones de brazo 11 fueron formadas de esta manera.

En el paso de temple general instantáneo se calentó el material de acero nuevamente y se enfrío lentamente. Se ajustó la temperatura máxima de calentamiento (temperatura de revenido) de manera que se obtenga una dureza deseada de 420 HV en la porción de centro radial del material de acero, después del revenido. Sin embargo, en el ejemplo comparativo 10 descrito más adelante, se incrementó la dureza sólo a 320 HV en el paso de temple general instantáneo. Consecuentemente, se determinó que sería imposible ajustar la dureza a 420 HV en el paso de revenido. Puesto que hubo la posibilidad de que el efectuar el revenido reduzca adicionalmente la dureza y, de esa manera, se pudiera incrementar adicionalmente la diferencia entre la dureza real y el valor buscado, no se efectuó el revenido en el ejemplo comparativo 10. En el ejemplo 7 se llevó a cabo el paso de pintar, que también involucra calentar el material de acero, como el paso de revenido. La temperatura de pintura, o sea la temperatura de revenido, fue 200 °C.

En el paso de acabado se ajustó primero finamente la forma del material de acero y luego se sometió la superficie del material de acero a granallado. Posteriormente se pintó la superficie del material de acero. Finalmente, como se muestra en la figura 1, se fijó el par de anillos 12 rizando a la porción de torsión 10. Se fabricaron de esta manera las muestras.

El ejemplo 8 comparativo es una muestra que se usa para evaluar la diferencia en la posibilidad de formación de grietas por templado general instantáneo entre los estabilizadores huecos y los sólidos. Se evaluó únicamente la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo para el ejemplo comparativo 8. Se describirá posteriormente un método de evaluación.

Composición de las muestras Se describirán a continuación las composiciones de las muestras. La tabla 1 muestra los datos acerca de los componentes, las condiciones de fabricación, los puntos de evaluación (resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo, curvabilidad en frío, resistencia, durabilidad y tenacidad) de los ejemplos 1 a 8 y de los ejemplos comparativos 1 a 13.

En la tabla, los valores numéricos señalados con el símbolo "*" indican que están fuera de las escalas de los valores numéricos de los componentes y de las propiedades como se definen en las reivindicaciones. Los valores numéricos señalados con el símbolo "#" significan que las propiedades correspondientes, aunque no estén definidas por las reivindicaciones, tienen un valor muy indeseable.

Tabla 1 Tabla 1 (continuación) Tabla 1 (continuación) Se describen a continuación, brevemente, las características de los ejemplos 1 a 8 y de los ejemplos comparativos 1 a 13. Los ejemplos 1 a 8 son estabilizadores sólidos de la presente invención. En el ejemplo comparativo 1, el contenido de C es más alto que el límite superior del rango de composición de la presente invención. En el ejemplo comparativo 2, el contenido de Cr es mayor que el límite superior del rango de composición de la presente invención y el valor numérico de la fórmula (1) es mayor que el límite superior del rango de composición de la presente invención. En el ejemplo comparativo 3, el contenido de Si es más alto que el límite superior del rango de composición de la presente invención. En el ejemplo comparativo 4, el valor numérico de la fórmula (1) es mayor que el límite superior del rango de composición de la presente invención. En el ejemplo comparativo 5, el contenido de Ti es más alto que el límite superior del rango de composición de la presente invención. En el ejemplo comparativo 6, el valor numérico de la fórmula (1) es menor que el límite inferior del rango de composición de la presente invención. El ejemplo comparativo 6 es un estabilizador sólido fabricado usando el mismo material que el material de acero que se usa convencionalmente en general para los estabilizadores sólidos. En el ejemplo comparativo 7, el contenido de Mn es superior al límite superior del rango de composición de la presente invención y el valor numérico de la fórmula (1) es mayor que el límite superior del rango de composición de la presente invención. El ejemplo comparativo 7 es un estabilizador sólido formado del mismo material de acero que el de un tubo de acero de base C en la tabla 1 del documento de patente 2. Es decir, es sustancialmente el mismo material de acero que el descrito en el documento de patente 2, ya que se preparó un material para un estabilizador sólido y se fabricó el estabilizador sólido a partir de ese material de acero. El ejemplo comparativo 8 será descrito posteriormente. En el ejemplo comparativo 9, el contenido de C es menor que el límite inferior del rango de composición de la presente invención, y el valor numérico de la fórmula (2) es mayor que el límite superior del rango de composición de la presente invención. En el ejemplo comparativo 10, los contenidos de Ti y B son inferiores a los límites inferiores respectivos para el rango de composición de la presente invención, y el valor numérico de la fórmula (1) es menor que el límite inferior del rango de composición de la presente invención. El ejemplo comparativo 10 es un estabilizador sólido formado de un material de acero que corresponde a un acero al carbono S33C JIS. En el ejemplo comparativo 11, los contenidos de C y de Cr son más altos que sus respectivos límites superiores para el rango de composición de la presente invención; los contenidos de Ti y de B son inferiores a sus límites inferiores respectivos para el rango de composición de la presente invención, y el valor numérico de la fórmula (1) es mayor que el límite superior del rango de composición de la presente invención. El ejemplo comparativo 11 es un estabilizador sólido, formado de un material de acero que corresponde a un acero de resorte SUP9 JIS. El ejemplo comparativo 12 es un estabilizador sólido formado del mismo material de acero que el del ejemplo 1. La temperatura de calentamiento durante el laminado a las especificaciones finales del material de acero es más alta que el límite superior de la presente invención. El ejemplo comparativo 13 es un estabilizador sólido, formado del mismo material de acero que el del ejemplo 3. La temperatura de calentamiento durante el laminado a especificaciones finales del material de acero es mayor que el límite superior de la presente invención.

Aun cuando no se muestra en la tabla 1, todos los materiales de acero usados para los ejemplos son materiales de acero desoxidados y, por lo tanto, contienen una cantidad pequeña de Al (de 0.010 a 0.035%). Si bien no se muestra en la tabla 1, todos los materiales de acero usados para los ejemplos contienen 0.03% o menos de P.

Puntos de evaluación y método de evaluación Los puntos de evaluación y el método de evaluación serán descritos a continuación con referencia a la tabla 1. Únicamente se evaluó la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo para el ejemplo comparativo 8.

Resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo Se evaluó la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo usando treinta piezas de prueba (que tenían un diámetro de 26 mm y una longitud de 100 mm) y que tenían una muesca en forma de V con una profundidad de 1 mm), que habían sido cortadas de un material de acero, después del laminado a especificaciones finales. Es decir, se usó 30 piezas de prueba por muestra. Se usó para el ejemplo comparativo 8 treinta piezas de prueba, cada una de las cuales tenía un diámetro de 26 mm y una longitud de 100 mm, que tenía una muesca en forma de V con una profundidad de 1 mm y que tenía un espesor de 4 mm en la dirección radial.

Primero se mantuvieron las treinta piezas de prueba a una temperatura de temple general instantáneo de 970 °C durante 30 minutos, y luego se enfriaron con agua. Después de enfriar con agua se observaron las piezas de prueba. El símbolo "í" representa el caso en que se observaron grietas por temple general instantáneo en al menos una de las treinta piezas de prueba; y el símbolo "" representa el caso en que no se observaron grietas por temple general instantáneo en ninguna de las 30 piezas de prueba.

Se formó la muesca en forma de V en las piezas de prueba por la siguiente razón. Esencialmente, no son aceptables las grietas por temple general instantáneo, ni siquiera si ocurren en sólo algunos de los productos producidos en masa, y ocurren más bien no frecuentemente. Por tanto, en el caso en que se usa un número pequeño de piezas de prueba, puede no haber diferencia entre ellas. Además, en muchos casos, ocurren grietas por temple general instantáneo real, debido a fracturas, tales como cortes pequeños. Por consiguiente, es necesario que no ocurran grietas por temple general instantáneo en los productos, ni siquiera si tienen dicha fractura.

Curvabilidad en frío.- Dureza después de laminado Se evaluó la dureza del material de acero después de laminar, mediante dureza Vickers (JIS Z 224 HV10), de las piezas de prueba que habían sido cortadas de los materiales de acero, después del laminado a especificaciones finales.

Recuperación elástica Se evaluó la curvabilidad en frío mediante la recuperación elástica. Esto se debe a que se incrementa una variación en la forma después del curvado a medida que aumenta la recuperación elástica, como se describió antes.

Se evaluó la recuperación elástica usando una proporción (ángulo real / ángulo designado) de un ángulo real entre la porción de torsión 10 y la porción de brazo 11, después del curvado real a un ángulo de rotación de una cabeza curvadora de un curvador NC (un ángulo designado entre la porción de torsión 10 y la porción de brazo 11) cuando se lleva a cabo un proceso de curvado en el material de acero.

Específicamente, la cantidad de recuperación elástica en el caso en que se fabricó un estabilizador sólido usando el ejemplo comparativo 6, que es un ejemplo típico de un material de acero usado convencionalmente para los estabilizadores huecos, se define como R01, y la cantidad de recuperación elástica del ejemplo comparativo 11, que corresponde a los componentes más promedio del material SUP9 de acero de resorte JIS usado convencionalmente, se define como R02. El promedio de R01 y de R02 se define como R0. La cantidad de recuperación elástica de cada muestra se define como R1. La proporción de R1 a R0, o sea, R1/R0, está mostrada en la tabla 1.

Como se describió antes, una variación después del curvado aumenta conforme se incrementa la recuperación elástica. Así, un valor deseado de esta variación se fijó en 1.0 o menos, y la evaluación de la recuperación elástica se efectuó con base en ese valor deseado. Esto se debe a que se sabe de los datos de fabricación reales del pasado, que se puede suprimir la variación a un nivel aceptable, o menor en el proceso de curvado durante la fabricación del estabilizador sólido, si se puede reducir la cantidad de recuperación elástica a lo sumo a alrededor del promedio de la cantidad de recuperación elástica del material de acero para los estabilizadores huecos, tal como en el ejemplo comparativo 6, y la cantidad de recuperación elástica del material SUP9 de acero de resorte JIS, tal como en el ejemplo comparativo 11.

Resistencia.- Dureza superficial Se evaluó la dureza superficial del estabilizador mediante la dureza Vickers (JIS Z 2244 HV10) de las piezas de prueba que se habían cortado de los estabilizadores Dureza Se evaluó la dureza mediante la dureza Vickers (JIS Z 2244 HV10) de las piezas de prueba que se habían cortado de los estabilizadores.

Proporción de martensita Se evaluó la proporción de martensita observando con un microscopio óptico (400r) las estructuras de las porciones de centro radial de las piezas de prueba que se habían cortado de los estabilizadores.

Carga de prueba al 0.2% Como en la resistencia a la tracción que se describe después, se llevó a cabo una prueba de tracción (JIS Z 2241) en las piezas de prueba (piezas de prueba No. 14A, JIS Z 2201), que habían sido cortadas de los estabilizadores, y se evaluó la carga de prueba al 0.2% mediante la tensión que provocó el 0.2% del esfuerzo permanente al aliviar la carga.

Resistencia a la tracción Se evaluó la resistencia a la tracción llevando a cabo una prueba de tracción (JIS Z 2241) en las piezas de prueba (piezas de prueba No. 14A, JIS Z 2201) que habían sido cortadas de los estabilizadores.

Durabilidad Se evaluó la durabilidad mediante una prueba de durabilidad efectuada en los estabilizadores. Como se muestra en la figura 1, el estabilizador 1 tiene un diámetro de 26 mm. La distancia entre el par de bujes 13 es de 490 mm. La distancia entre el par de porciones de ojillo 110 es de 820 mm.

En la prueba de durabilidad, se fijó primero el par de bujes 13 a un posicionador de trabajo (no mostrado). Luego se hizo vibrar alternadamente el par de porciones de ojillo 110 en direcciones verticales opuestas. La frecuencia de vibración fue de 2 Hz. La amplitud de vibración (entre el centro muerto inferior y el centro muerto superior) fue de 70 mm. Se evaluó la durabilidad por el número de ciclos hasta que se fracturó el estabilizador.

Tenacidad Se evaluó la tenacidad llevando a cabo una prueba de impacto Charpy (JIS Z 2242) a 20 °C en las piezas de prueba (JIS No. 3, 2 mm, piezas de prueba con ranura en U), que se habían cortado de los estabilizadores.

Resultados de prueba Se describirán a continuación los resultados de prueba con referencia a la tabla 1. De acuerdo con los ejemplos 1 a 8, se obtuvieron resultados de evaluación satisfactorios para todos los puntos de evaluación, tanto en los materiales de acero cuanto en los estabilizadores.

En contraste, de acuerdo con los ejemplos comparativos 1 a 13, se obtuvieron resultados de evaluación satisfactorios en algunos de los puntos de evaluación, pero no en todos los puntos de evaluación. Esto se describirá brevemente. La curvabilidad en frío fue baja en el ejemplo comparativo 1. La tenacidad también fue baja en el ejemplo comparativo 1. Ocurrieron grietas por temple general instantáneo en el ejemplo comparativo 2. La curvabilidad en frío fue baja en el ejemplo comparativo 3. Ocurrieron grietas por temple general instantáneo en el ejemplo comparativo 4. La recuperación elástica fue grande en el ejemplo comparativo 5. Además, la tenacidad fue baja en el ejemplo comparativo 5. La proporción de martensita fue baja en el ejemplo comparativo 6. La carga de prueba al 0.2 y la durabilidad también fueron bajas en el ejemplo comparativo 6. Ocurrieron grietas por temple general instantáneo en el ejemplo comparativo 7. Además, la dureza después de laminación fue alta y la curvabilidad en frío fue baja en el ejemplo comparativo 7. La carga de prueba al 0.2% fue baja en el ejemplo comparativo 9.

La durabilidad también fue baja en el ejemplo comparativo 9. La resistencia (dureza, proporción de martensita, carga de prueba al 0.2% y resistencia a la tracción) fue baja en el ejemplo comparativo 10. La dureza después de laminar fue alta y la curvabilidad en frío fue baja en el ejemplo comparativo 11. Además, la tenacidad fue baja en el ejemplo comparativo 11. La dureza después de laminar fue alta y la curvabilidad en frío fue baja, en el ejemplo comparativo 12. La dureza después de laminar fue alta y la curvabilidad en frío fue baja en el ejemplo comparativo 13.

De los ejemplos comparativos 1 a 13, el ejemplo comparativo 6 es un estabilizador sólido fabricado usando el material de acero que se usa para los estabilizadores huecos. Esto muestra que no se obtienen resultados de evaluación satisfactorios para ningún punto de evaluación, ni siquiera si se usa el material de acero para estabilizadores huecos, tal cual, para los estabilizadores sólidos.

Se preparó una pieza de prueba hueca que usa el mismo material de acero que en el ejemplo comparativo 7 para evaluar la resistencia al agrietamiento por temple general instantáneo del ejemplo comparativo 8. De acuerdo con el resultado de la evaluación, ocurrieron grietas por temple general instantáneo en el ejemplo comparativo sólido del ejemplo 7, mientras que no ocurrieron grietas por temple general instantáneo en el ejemplo comparativo 8 hueco. Esto muestra que, en el caso de usar el mismo material de acero, pueden ocurrir grietas por temple general instantáneo en los estabilizadores sólidos, aun si no ocurren grietas por temple general instantáneo en los estabilizadores huecos. En la presente invención, los componentes están diseñados también en vista del hecho de que es más probable que ocurran grietas por temple general instantáneo en los estabilizadores sólidos que en los estabilizadores huecos, como se describió más arriba. Por tanto, la presente invención está diseñada de manera que no ocurran grietas por temple general instantáneo al mismo tiempo que se satisfacen las propiedades de resistencia descritas más atrás. El efecto de la presente invención es extremadamente significativo en la fabricación de los estabilizadores sólidos.

Descripción de los números de referencia 1: estabilizador sólido; 10: porción de torsión; 11: porción de brazo; 12: anillo; 13: buje; 110: porción de ojillo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un estabilizador sólido, fabricado mediante formación en frío, temple general instantáneo y revenido de un material de acero para el estabilizador sólido; caracterizado el estabilizador sólido porque: el material de acero para el estabilizador sólido contiene, en porcentaje en masa: de 0.24 a 0.40% de C; de 0.15 a 0.40% de Si, de 0.50 a 1.20% de Mn, 0.03% o menos de P; 0.30% o menos de Cr; de 0.01 a 0.03% de Ti y de 0.0010 a 0.0030% de B; y satisface una condición de la siguiente fórmula (1): 1.24<(2C+0.1Si+0.4Mn+0.4Cr)r{1+(1.5B-300B2)r240}<1.7 (1) el resto del material de acero para el estabilizador sólido está formado de Fe y de una impureza inevitable; y la dureza en la porción de centro radial del estabilizador sólido, después de revenir, es de 400 HV o más, y la proporción de martensita en la porción de centro radial del estabilizador sólido, después de revenir, es de 80% o más.

2. El estabilizador sólido de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el límite inferior del C es 0.25% y el límite superior del Mn es 1.00% y el límite inferior de la fórmula (1 ) es 1.4.

3. El estabilizador sólido de la reivindicación 1 o 2, en el que se satisface una condición de la fórmula (2): (Si/C) < 1.5 (2)

4. El estabilizador sólido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que: después de revenir, la resistencia a la tracción es 1200 MPa o más; la carga de prueba al 0.2% es 1100 MPa o más; y el valor de impacto a la temperatura ambiente es 70 J/cm2 o más.

5. Un material de acero para un estabilizador sólido que contiene, en porcentaje en masa: de 0.24 a 0.40% de C; de 0.15 a 0.40% de Si; de 0.50 a 1.20% de Mn; 0.03% o menos de P; 0.30% o menos de Cr; de 0.01 a 0.03% de Ti y de 00010 a 0.0030% de B; y que satisface una condición de la siguiente fórmula (1): 1.24<(2C + 0.1Si + 0.4Mn + 0.4Cr)r{1+(1.5B-300B2)r240}<1.7 (1) el resto del material de acero para el estabilizador sólido está formado de Fe y una impureza inevitable; y en el laminado a especificaciones finales se lamina el material de acero para el estabilizador sólido a una temperatura de calentamiento de 1000 °C o menos, y la dureza del material de acero para el estabilizador sólido, después de laminar, es de 200 HV o menos.

6. El material de acero para el estabilizador sólido de acuerdo con la reivindicación 5, en el que: el límite inferior del C es 0.25%, el límite superior del Mn es 1.00% y el límite inferior de la fórmula (1) es 1.4.

7. El material de acero para el estabilizador sólido de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en el que se satisface la condición de la siguiente fórmula (2): (Si/C) < 1.5 (2)

8. Un método para fabricar un estabilizador sólido, que comprende: un paso de formación, de curvado en frío de un material de acero para el estabilizador sólido, que contiene, en porcentaje en masa: de 0.24 a 0.40% de C, de 0.15 a 0.40% de Si, de 0.50 a 1.20% de Mn, 0.03% o menos de P, 0.30% o menos de Cr, de 0.01 a 0.03% de Ti y de 0.0010 a 0.0030% de B; y que satisface la condición de la siguiente fórmula (1): 1.24<(2C + 0.1Si + 0.4Mn + 0.4Cr)r{1+(1.5B-300B2)r240}<1.7 (1) el resto del material de acero para el estabilizador sólido está formado de Fe y una impureza inevitable; y en el laminado a especificaciones finales, se lamina el material de acero para el estabilizador sólido a una temperatura de calentamiento de 1000 °C o menos; y la dureza del material de acero para el estabilizador sólido, después de laminar, es de 200 HV o menos; comprendiendo además el método: un paso de temple general instantáneo para templar el material de acero para el estabilizador sólido, después de la formación; y un paso de revenido para revenir el material de acero para el estabilizador sólido después del temple general instantáneo.

9. El método para fabricar el estabilizador sólido de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el límite inferior del C es 0.25%, el límite superior del Mn es 1.00% y el límite inferior de la fórmula (1) es 1.4.

10. El método de fabricación del estabilizador sólido de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en el que se satisface condición de la siguiente fórmula (2): (Si/C)<1.5 (2).