Bainite steel and methods of manufacture thereof

Details Bainite steel and methods of manufacture thereof Bainite steel and methods of manufacture thereof

C - Chemistry, Metallurgy

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C

C22C 38/38 (2006.01) C21D 1/20 (2006.01) C22C 38/02 (2006.01) C22C 38/04 (2006.01) C22C 38/18 (2006.01) C22C 38/34 (2006.01)

Patent

CA 2732188

Super Bainite Steel is described comprising between 90 % and 50 % bainite, the rest being austenite, in which excess carbon remains within the bainitic ferrite at a concentration beyond that consistent with equilibrium; there is also partial partitioning of carbon into the residual austenite. Such bainite steel has very fine bainite platelets (thickness 100nm or less). In this specification the expression "Super Bainite Steel" is used for such steel. In particular, the impact of varying the manganese content to achieve fast transformation times, and hence low manufacturing costs without the presence of expensive alloying materials is discussed. In one embodiment of the invention a Super Bainite Steel comprises in weight percent: carbon 0.6 to 1.1 %, silicon 1.5 to 2.0 %, manganese 0.5 to 1.8 %, nickel up to 3 %, chromium 1.0 to 1.5 %, molybdenum 0.2 to 0.5 %, vanadium 0.1 to 0.2 %, balance iron save for incidental impurities. In particular it was noted that excellent properties were obtained if the manganese content is about 1% by weight. Various processes for making the Super Bainite Steel are discussed, but a particularly useful process includes the step of cooling the steel from an austenite quickly enough to avoid transformation to pearlite and transforming the steel to bainite at a temperature in the range 190°C to 2500°C. The patent discusses the impact of changing the transition tempera-ture on hardness, and conclude that the invention can provide a very hard steel (>630HV) It is also noted that suitable pearlite can be produced for cutting drilling and shaping, before final transformation to Super Bainite Steel.

La présente invention concerne du super acier bainitique qui comprend de 90 % à 50 % de bainite, le reste étant de lausténite, dans lequel le carbone excédentaire reste à lintérieur de la ferrite bainitique à une concentration au-delà de la concentration compatible avec léquilibre. Il y a également un cloisonnement partiel du carbone dans lausténite résiduelle. Un tel acier bainitique comporte de très minces plaquettes de bainite (épaisseur de 100 nm ou moins). Dans cette spécification, lexpression « super acier bainitique » est utilisée pour un tel acier. En particulier, limpact de la variation de la teneur en manganèse pour obtenir des durées courtes de transformation et, de ce fait, de faibles coûts de fabrication en labsence de matériaux dalliage onéreux, est discuté. Dans un mode de réalisation de linvention, un super acier bainitique comprend, en pourcentage en poids : carbone, de 0,6 à 1,1 %, silicium, de 1,5 à 2,0 %, manganèse, de 0,5 à 1,8 %, nickel, jusquà 3 %, chrome, de 1,0 à 1,5 %, molybdène, de 0,2 à 0,5 %, vanadium, de 0,1 à 0,2 %, le reste étant du fer sauf pour les impuretés accessoires. En particulier, on a remarqué que dexcellentes propriétés étaient obtenues si la teneur en manganèse était denviron 1 % en poids. Divers procédés de fabrication du super acier bainitique sont exposés, mais un procédé particulièrement utile comprend létape consistant à refroidir lacier à partir dune austénite, suffisamment rapidement pour éviter une transformation en perlite et à transformer lacier en bainite à une température comprise dans la plage entre 190 °C et 2 500 °C. Le brevet parle de limpact du changement de la température de transition sur la dureté et conclut que linvention peut donner un acier très dur (> 630 HV). On remarque également quune perlite adaptée peut être produite pour la découpe, le forage et le profilage, avant une transformation finale en super acier bainitique.

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