ES2223770T3 - Procedimiento para fabricar elementos de construccion de paredes delgadas de acero, y elementos de construccion fabricados segun el mismo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar elementos de construcción de paredes delgadas de acero, que presentan una capa de núcleo interior y capas superficiales exteriores, componiéndose la capa de núcleo y las capas superficiales de aleaciones de acero diferentes y siendo unidas en las superficies límite en un procedimiento de colada formando un material compuesto con gradiente de aleación que se desarrolla plano y siendo el material compuesto conformado a la medida del elemento de construcción de paredes delgadas y tratado térmicamente y produciendo el tratamiento térmico un temple martensítico o bainítico no de todas, pero al menos de una de las capas.

Description

Procedimiento para fabricar elementos de construcción de paredes delgadas de acero, y elementos de construcción fabricados según el mismo.

El presente invento se refiere a un procedimiento para fabricar elementos de construcción de paredes delgadas de acero, cuyas capas se componen de aleaciones de acero diferentes según el preámbulo de la reivindicación 1. Además el invento comprende elementos de construcción de paredes delgadas de acero con una capa de núcleo y capas superficiales.

Los elementos de construcción de acero de paredes delgadas con un espesor de pared de menos de 4 mm para los cuales se requiere una capacidad de carga particularmente alta, por ejemplo en la construcción de máquinas y de vehículos, son primero conformados en caliente y/o en frío, mecanizados con o sin arranque de virutas y a continuación bonificados mediante tratamiento térmico, a saber, bonificados con tratamiento martensítico o bainítico. Del acero endurecido en todo su espesor resulta un elemento de construcción de dureza alta, uniforme, continua a través de toda la sección transversal, el cual tiene sin embargo una baja tenacidad. Una combinación más favorable de superficies resistentes al desgaste con alta tenacidad en la zona de núcleo se obtiene mediante el empleo de aceros de cementación. Mediante un tratamiento de carburación en un proceso de temple termoquímico se generan capas superficiales duras bonificadas, mientras que la capa de núcleo conserva además una alta tenacidad. A las ventajosas propiedades de utilización se contrapone sin embargo un procedimiento de fabricación relativamente costoso. Debido al relativamente largo tiempo de temple por cementación de por ejemplo 180 minutos a 850-950ºC y el subsiguiente enfriamiento brusco en baño de aceite o en corriente de gas es inevitable precisamente una distorsión de temple. Ésta provoca desviaciones dimensionales y de forma, que hacen necesario un costoso trabajo de repaso, que aumenta muy considerablemente los costes de fabricación y los costes totales. Además se presenta una estructura de temple relativamente basta, que tiene un tamaño de grano austenítico de por ejemplo 5 ó 6 según DIN 50601. De ese modo en los límites de grano intercristalinos se produce una tendencia a grietas en los límites de grano.

Como sustitución para el temple por cementación es conocido además el empleo de acero plaqueado por laminación, en el cual dos o más flejes o planchas diferentemente aleadas, preferentemente de fleje laminado en frío, son laminados juntos. Debido a la presión y a la temperatura las capas de núcleo y las capas superficiales de aceros diferentemente aleados se unen íntimamente entre sí en el entre hierro de laminación en las superficies. Mediante el subsiguiente recocido se produce por procesos de difusión el compuesto metálico. Un procedimiento de plaqueado por laminación semejante se especifica por ejemplo en el documento DE 41 37 118 A1. De este modo se produce sin embargo una transición abrupta, brusca, entre las diferentes capas de material. La transición de dureza entre capas bonificadas y no bonificadas es por tal motivo asimismo correspondientemente aguda, de manera que debido a los gradientes de tensión inducidos por las cargas tienen que fabricarse capas superficiales relativamente gruesas. Debido a las tensiones relativas existe además en la superficie límite inevitablemente el riesgo latente de que en la región de la junta se desprendan las zonas superficiales en el caso de solicitación que sobrepase el límite de alargamiento. Este inconveniente solamente se puede evitar, como se ha mencionado arriba, mediante capas superficiales dimensionadas más gruesas, lo que sin embargo a su vez conduce a un indeseado mayor espesor de pared de los elementos de construcción y además dificulta la fabricación.

Como lo demuestra el documento DE 196 31 999 A1, ya ha sido propuesto fundir en una instalación de colada continua capas de núcleo y capas superficiales para fabricar chapas compuestas. De ese modo debe fabricarse un material de capas de acero. No se recoge sin embargo la problemática en la elaboración de capas bonificadas o templadas distintamente. Un procedimiento de colada continua similar se plantea en el documento DE 33 46 391 A1, en el cual asimismo chapas en capas son incluidas en una masa fundida. Asimismo no se discute allí sin embargo la problemática en la realización de capas bonificadas o endurecidas distintamente. Los procedimientos o instalaciones de colada continua arriba mencionados son además claramente apropiados sólo para fabricar pletinas o chapas relativamente gruesas, y no para fabricar elementos de construcción de paredes delgadas. De modo similar sucede con el estado de la técnica que se desprende del documento US-PS 3 457 984. Éste se refiere exclusivamente a revestir con chapa la barra de colada de una instalación de colada continua.

Por el documento DE-A-198 15 007 y el DE-A-198 50 213 son conocidos procedimientos y flejes metálicos finos fabricados según los procedimientos, en los cuales un material de núcleo de un material económico mediante un procedimiento de colada es colado con flejes metálicos finos a manera de capas formando un material compuesto, siendo utilizados los flejes metálicos finos para fabricar capas exteriores resistentes a la corrosión y/o especialmente lisas. Tampoco aquí se menciona un subsiguiente tratamiento en lo que respecta a la influencia de otras propiedades del material compuesto.

En vista de esto resulta para el presente invento el planteamiento del problema de especificar un procedimiento económico para fabricar elementos de construcción de paredes delgadas de acero con diferentes propiedades de resistencia y/o dureza. Además debe especificarse un elemento de construcción con capas de diferentes propiedades de resistencia y/o dureza, que gracias al coste reducido pueda ser fabricado en particular de forma más económica que hasta ahora.

El procedimiento según el invento para fabricar elementos de construcción de paredes delgadas de acero que presentan una capa de núcleo interior y capas superficiales exteriores prevé aquí que las capas de núcleo y las capas superficiales estén compuestas de aleaciones de acero diferentes y que en un procedimiento de colada se unan en las superficies límite formando un material compuesto con gradientes de aleación que se desarrollan planos y el material compuesto sea conformado a la medida de los elementos de construcción de paredes delgadas y sea tratado térmicamente y dando lugar el tratamiento térmico a un temple martensítico o bainítico no de todas, pero al menos de una de las capas.

Se obtienen así elementos de construcción según la reivindicación 23 ó 25.

El procedimiento según el invento se distingue por combinar unas con otras capas de núcleo y capas superficiales de materiales de acero con diferentes propiedades de resistencia y/o dureza, precisamente en especial diferentes propiedades de templabilidad martensítica, de manera que resultan disponibles elementos de construcción de paredes delgadas que reúnen en sí las respectivas ventajas del temple por cementación y del plaqueado por laminación.

En particular mediante el tratamiento térmico según el invento en lo que respecta a las propiedades de resistencia y/o dureza del material compuesto se produce una distribución de resistencia que es comparable con el desarrollo del temple por cementación considerado en general como particularmente ventajoso. Al contrario que en el temple por cementación sin embargo en el procedimiento según el invento no se presenta prácticamente distorsión ninguna, de manera que queda disponible un elemento de construcción preciso, exacto de dimensiones y de forma, sin que sean necesarias correcciones dimensionales. Además debido a los gradientes de aleación planos en las superficies límite entre las capas predeterminados según el invento se evita la formación de entallas internas en el material, como las que son inevitables, como se ha mencionado al principio, en el plaqueado por laminación. Gracias a los gradientes de dureza y resistencia así optimizados ya no existe ningún riesgo de que en caso de gran tensión de carga las capas superficiales se desprendan debido a sobrepasarse el límite de alargamiento en la zona de junta, es decir, en la superficie límite.

Preferentemente las capas individuales se forman de aleaciones de acero con diferentes propiedades de templabilidad martensítica, es decir, con diferentes contenidos en carbono, cromo y manganeso, teniendo lugar la subsiguiente influencia de las propiedades de resistencia y/o dureza mediante tratamientos térmicos martensíticos o bainíticos, es decir, un tratamiento térmico con las fases calentamiento - enfriamiento brusco - revenido. En particular las capas que pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza se componen de acero de más alta aleación, es decir, acero más rico en carbono, que las capas que no pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza. En la región del gradiente de aleación que se desarrolla plano se obtiene en este caso un gradiente de carbono que se desarrolla en correspondencia plano. Esta zona de transición entre capas ricas en carbono y pobres en carbono se extiende en el caso de un espesor de pared de los elementos de construcción de menos de 4 mm a través de menos del 20%, preferentemente menos del 15% del espesor de pared. En cualquier caso la región del gradiente de aleación o gradiente de carbono plano es más ancha de 0,1 mm, es decir, alrededor de más de un orden de magnitud más ancha que en el procedimiento de plaqueado por laminación conocido.

Preferentemente las capas que pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza forman las capas superficiales de los elementos de construcción, que de ese modo son duros superficialmente y consiguen un desarrollo de dureza que equivale aproximadamente al del temple por cementación. El inconveniente del temple por cementación, que debido al largo tiempo de permanencia se presenta en las zonas superficiales una estructura de grano relativamente gruesa que da lugar a una elevada susceptibilidad a las microgrietas, se evita sin embargo mediante la disposición de capas según el invento. Debido a los relativamente pequeños tiempos de permanencia se produce precisamente en las capas superficiales asimismo una estructura de grano fino resistente al desgaste con alta tenacidad en la zona superficial, que da lugar a una susceptibilidad a las microgrietas particularmente pequeña. Preferentemente conforme al procedimiento según el invento se pueden fabricar elementos de construcción con un espesor de pared de menos de 4 mm. Del espesor de pared las capas que pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza, es decir, las capas templadas con temple martensítico, tienen una proporción de la sección transversal de aproximadamente el 10% al 50%. Alternativamente también la capa de núcleo de los elementos de construcción puede ser influida en sus propiedades de resistencia y/o dureza, por ejemplo puede ser templada, mientras que las capas superficiales se componen de aleaciones de acero que no pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza o de aceros inoxidables.

Las capas que pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza de materiales como por ejemplo el C 55, C 67 u otros aceros de la norma EN, 100 Cr 6 o X 20 Cr13, X 35 CrMo 17 forman ventajosamente las capas superficiales, mientras que las capas de núcleo se componen de materiales que no pueden ser influidos en sus propiedades de resistencia y/o dureza como por ejemplo el DC 01 o el C 10. Para determinadas aplicaciones las capas que pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza pueden sin embargo asimismo formar las capas de núcleo, por ejemplo un núcleo de acero para muelles de C 60, C 67 o C 75, mientras que las capas superficiales se componen de aceros de buena conformabilidad como por ejemplo el C 10 o el DC 01, o también de aceros inoxidables como el X 5 CrNi 18 10.

El gradiente de aleación según el invento entre las capas superficiales y las capas de núcleo puede ser producido disponiéndose para la fabricación del material compuesto para las capas superficiales pletinas de acero templable con temple martensítico dispuestas a distancia paralelas unas con respecto a otras y siendo colada la capa de núcleo que se encuentra entre ellas con acero en fusión pobre en carbono. Para configurar las capas superficiales se emplea por ejemplo fleje laminado en frío o fleje laminado en caliente tratado superficialmente con análisis químico predeterminado, en particular con alto contenido en carbono. Debido al material de núcleo en fusión colado entre ellas, que tiene un bajo contenido en carbono, se produce una fusión local de las pletinas en las superficies límite del material, por lo que debido a procesos de difusión se configura un gradiente de aleación o gradiente de carbono plano, de una profundidad de unos 0,1 - 0,3 mm. Estas propiedades se posibilitan mediante la unión según el invento por medio de un procedimiento de colada casi a la dimensiones finales.

Preferentemente las pletinas son refrigeradas desde el exterior a través de las ruedas de colada o de la coquilla de colada durante la colada del material de núcleo en fusión. De este modo el ancho del gradiente de aleación puede ser controlado incluso en caso de pletinas finas, de manera que quede situado en la región de 0,1 mm y con ello alcance hasta el 10% de la sección transversal total.

Es particularmente ventajoso que las pletinas sean alimentadas como fleje de acero en el borde de la ranura de colada en una instalación de colada que trabaja de forma continua. Alternativamente la instalación de colada puede ser una instalación de colada continua con una coquilla de paso fija o para realizar un proceso continuo de laminación de colada puede estar equipada con rodillos giratorios (ruedas de colada) que delimitan la ranura de colada. Según el invento el fleje, que forma las capas superficiales, es introducido en la ranura de colada en ambos lados a lo largo de los rodillos o mordazas de cobre en el borde del pozo de masa fundida. Al menos en sus lados interiores, donde se cuela el material de núcleo líquido, mediante el correspondiente tratamiento superficial los flejes deben estar brillantes, libres de cascarilla y de óxido, así como dado el caso provistos de rugosidad.

Para impedir una indeseada oxidación de la superficie de las paredes debida al calentamiento durante la alimentación en la ranura de colada, es ventajoso alimentar el fleje de acero que entra o las pletinas bajo una cubierta inhibidora de la oxidación. Preferentemente esto puede ser una atmósfera de gas de protección. Una campana de gas de protección semejante se genera mediante alimentación de gases inertes o mezclas de gases inertes.

Tan pronto como la masa fundida del material de núcleo entra en contacto con la superficie del fleje, ésta se calienta por encima de 950ºC, de manera que por soldadura por difusión de la masa fundida con la superficie del fleje se produce una unión metálica con el gradiente de aleación plano según el invento. A través del fleje que forma las capas superficiales (fleje laminado en caliente) el calor es luego cedido a los rodillos de cobre o a las paredes de la coquilla, de manera que los flejes no se funden totalmente, lo cual no sería deseable. La consecuencia de este compuesto de colada en el campo del espesor de pared casi a las dimensiones finales es un aumento del rendimiento de colada, puesto que la evacuación de calor se efectúa mediante el calentamiento de las capas superficiales alimentadas, es decir, la ranura de colada se refrigera mediante el material frío alimentado.

Al proceso de colada arriba mencionado sigue preferentemente un proceso de laminación en caliente. Mediante las temperaturas de por encima de 950ºC predominantes en él, debido a la alta presión superficial y deformación queda asegurado que se obtiene una completa unión por soldadura de las capas en la manera pretendida según el invento, y precisamente incluso cuando la junta metálica durante el contacto de la masa fundida con la superficie del fleje no debería haber sido suficiente. Se configura a más tardar entonces un gradiente de transición de material plano entre las capas que está situado en el campo de los 0,1 mm. La superficie del material laminado conserva un estado pobre en marcas de laminación y en cascarilla sin fases de trabajo de flameado o repasado.

A continuación el material compuesto es laminado por laminación en caliente y/o en frío a un espesor de 1 a 5 mm, con un grado de reducción por laminación de regularmente más del 30%. Preferentemente el conformado definitivo a medida justa se efectúa mediante la subsiguiente laminación en frío sobre el espesor de pared de los elementos de construcción, que está situado en el campo de hasta 4,0 mm, presentando la superficie defectos de profundidad sumamente pequeña y gran ausencia de poros, lo cual es la condición previa para el posterior empleo para elementos de construcción sometidos a grandes esfuerzos, por ejemplo elementos de construcción de máquinas. Dado el caso hasta el conformado definitivo pueden ser necesarios repetidos laminados en frío y recocidos intermedios.

Antes de la ulterior elaboración por doblado, estampado o similares el material compuesto laminado a medida es sometido preferentemente a un recocido de recristalización o de ablandamiento a unos 730ºC. En este estado de recocido de ablandamiento el material compuesto es muy apropiado para el conformado en frío, por ejemplo de elementos de construcción de máquinas.

A continuación el material compuesto conformado a medida, para ser influido en sus propiedades de resistencia y/o dureza, es sometido a un tratamiento térmico en el cual se efectúa un temple martensítico de las capas bonificables. Mediante la de por sí conocida sucesión de los pasos del proceso calentamiento - enfriamiento brusco - revenido se templan con temple martensítico las distintas capas templables, por ejemplo las capas superficiales, mientras que las regiones de más baja aleación presentan menor dureza y además conservan su tenacidad.

Mediante un tratamiento térmico parcial, por ejemplo por medio de radiación láser o radiación de electrones, puede ejercerse de forma localmente limitada una influencia sobre las propiedades de resistencia y/o dureza, es decir, sobre el temple. Alternativamente puede ejercerse una influencia sobre las propiedades de resistencia y/o dureza en proceso continuo de corta duración, preferentemente en un horno de gas de protección. Esto posibilita una fabricación particularmente económica de material de fleje y elementos de construcción optimizados funcionalmente.

Posibilidades de aplicación particularmente ventajosas tiene un elemento de construcción de paredes delgadas de acero fabricado conforme al procedimiento arriba mencionado, con una capa de núcleo blanda y capas superficiales templadas con temple martensítico, que está constituido por un material compuesto multicapa conformado en frío, templado, el cual tiene capas superficiales ricas en carbono templadas con temple martensítico y una capa de núcleo más pobre en carbono con relación a ellas, desarrollándose plano el gradiente de carbono entre las capas. Este elemento de construcción según el invento se distingue porque en lo que se refiere al desarrollo de dureza y a la distribución de resistencia se aproxima a un elemento de construcción de acero templado por cementación. Sin embargo, mediante el empleo de un material compuesto multicapa de capas templables distintamente con temple martensítico pueden además predeterminarse propiedades de material que no se pueden obtener con otros procedimientos de temple. Gracias a la zona de transición plana se da una adaptación de las condiciones de tensión comparativas en el desarrollo de tensión de las cargas en la sección transversal. En correspondencia resulta una fabricación más económica con propiedades funcionales optimizadas, como superficie libre de poros y de descarburación sin oxidación superficial de los límites de grano, con un tamaño de grano austenítico más fino de 8 según DIN 50601. Alternativamente el elemento de construcción también puede tener capas superficiales que no pueden ser influidas en sus propiedades de resistencia y/o dureza, por ejemplo de aleaciones de acero inoxidables, y una capa de núcleo bonificada, por ejemplo de acero para muelles.

El espesor de pared del elemento de construcción según el invento alcanza preferentemente hasta 4,0 mm. El gradiente de carbono en la región de transición se extiende aproximadamente sobre el 10 hasta el 30% del espesor de pared, es decir, en cualquier caso sobre más de 0,1 mm.

Los materiales para las capas superficiales y capas de núcleo están concordados unos con otros preferentemente de manera que la dureza de la capa de núcleo corresponda al menos al 30% hasta el 50% de la dureza de las capas superficiales.

El elemento de construcción puede componerse de dos materiales diferentes, por ejemplo de una capa de núcleo de baja aleación y capas superficiales de alta aleación. La composición química de las capas superficiales puede sin embargo en caso necesario ser asimismo diferente, de manera que en total existan al menos tres capas con diferentes propiedades de material. De esta manera se puede conseguir una optimización funcional de los elementos de construcción aún más mejorada, como protección contra la corrosión o soldabilidad por fusión.

Además con los elementos de construcción fabricados según el invento pueden obtenerse recorridos elásticos asimétricos o recorridos elásticos o fuerzas elásticas autorregulables.

Otras características y ventajas del presente invento se hacen evidentes con ayuda de la siguiente descripción de ejemplos de realización preferidos con referencia a las ilustraciones que se acompañan. En ellas muestran

la Figura 1 - una sección transversal de un elemento de construcción según el invento;

la Figura 2 - una representación esquemática de una instalación de colada para la fabricación de material de fleje según el invento.

La Figura 1 muestra una sección de un elemento de construcción 1 conformado en frío, templado con temple martensítico en las capas superficiales. Éste está configurado preferentemente de material de fleje con un espesor total 5, que está situado en el intervalo de 0,3 a 4,0 mm.

El elemento de construcción representado se compone de material en capas de acero de varias capas. Éstas comprenden en particular una región de núcleo B de aleación pobre en carbono y capas superficiales A de acero más rico en carbono, templado con temple martensítico. La capa de núcleo B se compone por ejemplo de Ck 10, DC01, C 10, C 35 o C 53. Las capas superficiales exteriores se componen por ejemplo de Ck 67, C 55, C 67, o también 102 Cr 6, X 5 CrNi 18 10 o similares. Las capas superficiales A pueden a su vez estar compuestas también por aleaciones de acero de diferentes análisis respectivamente.

La particularidad del elemento de construcción 1 representado consiste en que las capas A, B, A ya antes del conformado en frío han sido unidas entre sí conforme al procedimiento según el invento a la medida final S, de manera que en los límites de capa han sido configuradas anchas zonas de transición G, que están indicadas rayadas y en las cuales por difusión del carbono entre los materiales en capas se ha formado un gradiente de carbono plano, que se mueve en el intervalo de varias 1/10 de mm.

El elemento de construcción completo 1 (Figura 1), después de que ha sido conformado en frío para formar por ejemplo un elemento de construcción de máquinas, ha sido sometido a un proceso de temple martensítico. De ese modo las capas superficiales A están templadas, mientras que el núcleo B conserva una tenacidad relativamente grande. Gracias al gradiente de carbono plano G según el invento se presenta en los límites de las capas un desarrollo de tensiones plano, de manera que no existe ningún riesgo del desprendimiento de las capas superficiales A de la capa de núcleo B, como es el caso por ejemplo en el fleje plaqueado por laminación según el estado de la técnica. En el temple martensítico no se presenta prácticamente ninguna distorsión de temple, es decir, ninguna variación indeseada de forma ni de dimensiones, de manera que el elemento de construcción 1 ya antes del proceso de temple puede ser llevado a la medida final S y no es necesario ningún trabajo de repaso, como es el caso en el temple por cementación. Mediante la selección de los materiales de las capas se consigue sin embargo un desarrollo ventajoso de resistencia y dureza que es comparable con el del temple por cementación o mejor. El temple continuo de las capas superficiales A en el material por capas según el invento puede efectuarse precisamente con un tratamiento térmico de corta duración, es decir, con un tiempo de austenización manifiestamente más corto que en el temple por cementación. De ese modo las capas superficiales A obtienen una estructura de temple de grano más fino que el que sería alcanzable mediante temple por cementación. Un eventual progreso de grietas está en consecuencia determinado no intercristalino, sino transcristalino, lo que trae consigo una evidente mejora de la tenacidad y en correspondencia un aumento de la duración.

Alternativamente el elemento de construcción 1 según el invento conforme a la Figura 1 puede tener también una capa de núcleo B bonificada, que en particular esté templada con temple martensítico o bainítico, y capas superficiales no bonificadas o menos bonificadas con relación a ella, estando dicho elemento de construcción constituido por un material compuesto multicapa conformado en frío que puede ser influido en sus propiedades de resistencia y/o dureza, que tiene una capa de núcleo B rica en carbono que puede ser influida en sus propiedades de resistencia y/o dureza y capas superficiales A más pobres en carbono con relación a ella, desarrollándose plana la zona del gradiente de carbono G entre las capas A, B, como se ha explicado anteriormente. Además para fabricar elementos elásticos son concebibles pares de materiales especialmente interesantes con un acero para muelles que puede ser influido en sus propiedades de resistencia y/o dureza en el núcleo y aleaciones de baja corrosión, por ejemplo inoxidables, en las capas superficiales A. De ese modo puede predeterminarse por ejemplo un recorrido elástico asimétrico o una fuerza elástica autorregulable.

La Figura 2 muestra esquemáticamente una instalación de laminación de colada de dos rodillos de funcionamiento continuo. Ésta presenta dos rodillos de cobre giratorios 2 refrigerados por agua, que delimitan una ranura de colada de 1 - 5 mm de ancho. Desde arriba el pozo de colada 3 es cargado con material en fusión B a través de un tubo de inmersión 4. A lo largo de los bordes de la ranura de colada es alimentado material en fleje A desde bobinas de almacenamiento. Por medio del material de núcleo B colado en la ranura de colada tiene lugar allí la unión entre el material A alimentado como fleje de acero laminado en caliente y el material B alimentado en estado de fusión. Debido a la alta presión superficial a temperaturas de por encima de 950ºC durante la laminación en caliente se produce en cualquier caso una óptima junta metálica.

En la instalación representada la evacuación de calor mediante los rodillos de cobre 2 pasando a través del fleje de acero laminado en caliente A se encarga de que el gradiente de carbono G no pase demasiado lejos a través del fleje de acero laminado en caliente A. En cualquier caso de este modo queda disponible una capa superficial suficientemente gruesa del material superficial A rico en carbono, templable con temple martensítico, para obtener en los subsiguientes procedimientos de tratamiento térmico y de temple elementos de construcción con el desarrollo de dureza o la distribución de resistencia representados.

Con la instalación según el invento representada se pueden fabricar materiales de capas de acero con características en extremo diferentes en lo que respecta a las propiedades de resistencia y/o dureza de las capas individuales. El material compuesto conformable en frío se puede elaborar particularmente bien y económicamente ya a la medida final. Al contrario que en los procedimientos conocidos no se produce en el subsiguiente temple ni un desarrollo de dureza desfavorable ni existe el riesgo del desprendimiento de capas superficiales. Éstas precisamente presentan una estructura de temple fina, tenaz, que incluso en caso de alta solicitación o sobrecarga de corta duración no lleva a la rotura del elemento de construcción.

Claims (29)

1. Procedimiento para fabricar elementos de construcción de paredes delgadas de acero, que presentan una capa de núcleo interior y capas superficiales exteriores, componiéndose la capa de núcleo y las capas superficiales de aleaciones de acero diferentes y siendo unidas en las superficies límite en un procedimiento de colada formando un material compuesto con gradiente de aleación que se desarrolla plano y siendo el material compuesto conformado a la medida del elemento de construcción de paredes delgadas y tratado térmicamente y produciendo el tratamiento térmico un temple martensítico o bainítico no de todas, pero al menos de una de las capas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa o capas templadas se componen de acero más altamente aleado que la capa o capas no modificadas en sus propiedades de resistencia y/o dureza.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las capas de núcleo y/o las capas superficiales comprenden capas templadas y capas inoxidables.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las capas templadas forman las capas superficiales.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las capas templadas tienen una estructura de grano fino resistente al desgaste, con alta tenacidad y baja susceptibilidad a las microgrietas.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las capas templadas forman las capas de núcleo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos de construcción tienen un espesor de pared de menos de 4 mm.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las capas templadas tienen una proporción de la sección transversal del 10 al 50% del espesor de pared.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la región del gradiente de aleación es más ancha de 0,1 mm.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el gradiente de aleación se extiende sobre aproximadamente el 10-25% del espesor de pared.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque para fabricar el material compuesto para las capas superficiales se disponen a distancia paralelas unas con respecto a otras pletinas de acero templable con temple martensítico o bainítico y la capa de núcleo que se encuentra entre ellas se cuela con acero en fusión más pobre en carbono.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque las pletinas son refrigeradas desde el exterior.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque las pletinas son alimentadas como fleje de acero en el borde de la ranura de colada de una instalación de colada que trabaja de forma continua.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque la instalación de colada continua tiene una coquilla de paso fija.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque la instalación de colada tiene rodillos giratorios refrigerados, que delimitan la ranura de colada.

16. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el conformado del material compuesto se efectúa por laminación en caliente.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el conformado del material compuesto se efectúa por laminación en frío.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el material compuesto conformado a la medida de los elementos de construcción es sometido a recocido de ablandamiento y a continuación es conformado a la forma de los elementos de construcción.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el temple se efectúa mediante un tratamiento térmico de corta duración.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el material compuesto conformado a la medida final es sometido a un tratamiento térmico para el temple martensítico o bainítico de las capas templadas.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque se efectúa un temple localmente limitado de las capas templadas.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el temple martensítico o bainítico de las capas se efectúa en proceso continuo.

23. Elemento de construcción de paredes delgadas de acero, fabricado conforme al procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque dicho elemento de construcción está constituido por un material compuesto multicapa conformado en frío, que tiene capas superficiales templadas y una capa de núcleo no templada.

24. Elemento de construcción de paredes delgadas según la reivindicación 23, caracterizado porque las capas superficiales templadas con temple martensítico o bainítico son ricas en carbono y la capa de núcleo es más pobre en carbono con relación a ellas, desarrollándose plano el gradiente de carbono entre las placas.

25. Elemento de construcción de paredes delgadas de acero, fabricado conforme al procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque dicho elemento de construcción está constituido por un material compuesto multicapa conformado en frío, que tiene capas superficiales no templadas y una capa de núcleo templada.

26. Elemento de construcción según una de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porque el espesor de pared del elemento de construcción es de menos de 4 mm.

27. Elemento de construcción según las reivindicaciones 23 a 26, caracterizado porque el gradiente de carbono se extiende sobre del 10% al 30% del espesor de pared del elemento de construcción.

28. Elemento de construcción según una de las reivindicaciones 23 a 27, caracterizado porque el gradiente de carbono se extiende sobre más de 0,1 mm.

29. Elemento de construcción según una de las reivindicaciones 23 a 28, caracterizado porque dicho elemento de construcción en la zona superficial tiene una estructura de grano fino resistente al desgaste, con alta tenacidad y baja susceptibilidad a las microgrietas.