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1 k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 knúmero de publicación: kint. Cl. 7 : B32B 1/01 C22C 38/ C22C 38/04 C22C 38/02 C21D 8/06 12 k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 k Número de solicitud europea: kfecha de presentación: k Número de publicación de la solicitud: k Fecha de publicación de la solicitud: k 4 Título: Hilo de material compuesto que comprende un alma de acero al carbono y una capa externa de acero inoxidable. kprioridad: FR k Titular/es: Aster Immeuble La Pacific, La Defense 7, 11/13 Cours Valmy Puteaaux, FR Ugine-Savoie Imphy k 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: k 72 Inventor/es: Hauser, Jean-Michel y François, Marc ES T3 k 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: Aviso: k 74 Agente: Díez de Rivera y Elzaburu, Ignacio En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 ES T3 DESCRIPCION Hilo de material compuesto que comprende un alma de acero al carbono y una capa externa de acero inoxidable. La invención se refiere a un hilo de material compuesto de pequeño diámetro y de resistencia mecánica elevada que comprende un alma de acero al carbono y una capa exterior de acero inoxidable. Los hilos finos, de diámetro inferior a 1 mm, que tienen una resistencia a la tracción superior a 00 MPa, utilizados para fabricar, por ejemplo, cables de atirantamiento, cables para el refuerzo de bandas transportadoras o tubos bajo presión, hilos o cables de refuerzo de elastómeros, se obtienen, en general, por trefilado fino de un hilo mecanizado de acero con alto contenido de carbono que contiene aproximadamente 0,8 % de carbono, 0, % de manganeso, 0,3 % de silicio, siendo el resto esencialmente hierro. Estos hilos presentan el inconveniente de ser sensibles a la corrosión, lo que conduce a riesgos de rotura prematura durante el servicio. Este problema de la resistencia a la corrosión se presenta igualmente para hilos de diámetro más grueso, y se ha propuesto remediarlo utilizando hilos de material compuesto que comprenden un alma de acero con alto contenido de carbono idéntico al que se acaba de describir y una capa externa delgada de acero inoxidable austenítico del tipo SUS 4 que contiene de 17 % a 19 % de cromo, de 9 % a % de níquel, aproximadamente 0,1 % de carbono, siendo el resto hierro e impurezas que resultan de su elaboración. Este es el caso, principalmente, de las solicitudes de patentes japonesas JP y JP Pero las soluciones propuestas para estas solicitudes de patente no permiten obtener diámetros inferiores a 1 mm y resistencias a la tracción superiores a 00 MPa. Estos límites resultan, principalmente, de la formación de carburos de cromo en la interfase entre el acero de alto contenido de carbono y el acero inoxidable durante los tratamientos térmicos necesarios para el trefilado. Igualmente se conoce por el documento EP un radio de bicicleta que comprende un alma de acero al carbono de tipo C22 o D2 y una capa exterior inoxidable del tipo 1.41, 1.41 ó Para limitar el efecto nefasto de los carburos de cromo en la interfase entre el acero con alto contenido de carbono y el acero inoxidable, se propone, en la solicitud de patente japonesa JP , intercalar entre el acero con alto contenido de carbono y el acero inoxidable, una fina capa de cobre. Se puede así obtener unhilo de 0,7 mm de diámetro, cuya resistencia a la tracción es 00MPa. Pero, con esta técnica, no es posible obtener un diámetro inferior y una resistencia superior. Además, esta técnica necesita el depósito de una capa de cobre sobre el alma de acero con alto contenido de carbono, lo que complica la fabricación. El objeto de la presente invención es remediar estos inconvenientes y proponer un hilo de diámetro inferior a 1 mm y de resistencia a la tracción superior a 00 MPa, que tenga una buena resistencia a la corrosión. Para este efecto, la invención tiene por objeto un hilo de material compuesto que comprende un alma de acero al carbono y una capa externa de acero inoxidable. Este hilo es tal que: - la composición química del acero al carbono comprende, en peso: 4 0 0,1 % C 0,3 % 0,1 % Si 0,3 % 0, % Mn 1% 0% V 0,3 % siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración, - la composición química del acero inoxidable comprende, en peso: 0,00% C 0,0 % 0,00 % N 0,0 % 0,1 % Si 2% 0,1 % Mn % 9% Ni 12 % 1 % Cr % 0% Mo 3% 1, % Cu 4% 2

3 ES T3 siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración, - el acero inoxidable que satisface, además, la relación: x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo < - el diámetro del hilo es inferior a 1 mm y la resistencia a la tracción del hilo es superior a 00 MPa. 1 Preferiblemente, la composición química del acero al carbono es tal que: S 0,02 % P 0,02 % Al 0,00% N 0,008% Preferiblemente, la relación entre la sección del hilo que es de acero inoxidable y la sección total del hilo está comprendida entre % y % En este caso, se puede obtener un hilo cuyo diámetro está comprendido entre 0,1 mm y 0,8 mm, y la resistencia a la tracción comprendida entre MPa y 2700 MPa. El trefilado puede también efectuarse entonces sin tratamiento térmico intermedio. La composición química del acero al carbono puede, igualmente, ser tal que: 0,3% C 0,6 % 0,3 % Mn 0,6 % - y la composición química del acero inoxidable tal que: % Ni 12 % % Cr % 0% Cu 4% satisfaciendo además la composición inoxidable la relación: x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo - Preferiblemente, la composición química del acero inoxidable debe ser tal que: C+N 0,06 % Igualmente, con preferencia, el contenido en cobre del acero inoxidable debe estar comprendido entre 3% y 4%. Se puede entonces obtener un hilo cuyo diámetro está comprendido entre 0,1 mm y 0,8 mm y cuya resistencia a la tracción está comprendida entre 2700 MPa y 30 MPa. El trefilado de este hilo necesita un tratamiento térmico intermedio que: - cuando el contenido de carbono está comprendido entre 0,3 % y 0,4 %, puede ser un temple por enfriamiento a una velocidad superior a 0 C/s después de la austenización entre 90 C y 0 C durante aproximadamente s, seguido por un revenido entre 0 C y C durante aproximadamente s, - cuando el contenido de carbono está comprendido entre 0,4 % y 0,6 %, puede ser bien un temple especial entre 0 C y 0 C, bien un enfriamiento continuo hasta la temperatura ambiente a una velocidad superior a C/s después de una austenización entre 90 C y 0 C durante aproximadamente s. Un hilo o cable constituido por una pluralidad de hilos según la invención puede utilizarse, principalmente, para el refuerzo de los elastómeros. 3

4 ES T3 A continuación se va a describir con más detalle la invención que va a ser ilustrada por ejemplos. 1 2 Para fabricar un hilo de material compuesto según la invención, se parte de un alambrón de diámetro igual, por ejemplo, a, mm, o de un hilo trefilado de diámetro más pequeño, por ejemplo 3 mm, de acero al carbono obtenido por laminado en caliente de un tocho. El hilo se decapa y luego se reviste, en toda su superficie, con una capa de acero inoxidable con un espesor de aproximadamente algunas décimas de milímetro (preferiblemente entre 0,1 y 0,3 mm), con el fin de obtener una pieza desbastada del hilo de material compuesto. El espesor de la capa de acero inoxidable se determina para que la proporción de la sección de la pieza desbastada, y por consiguiente del hilo de material compuesto, que está constituida por acero inoxidable esté comprendida entre % y %, y preferiblemente, menos del %, de la sección total de la pieza desbastada o del hilo de material compuesto. El revestimiento del alambrón puede realizarse por diferentes procedimientos, por ejemplo por colaminación de un tubo de acero inoxidable y un hilo de acero al carbono insertado en el tubo. Igualmente se puede revestir el hilo de acero al carbono con una capa de acero inoxidable haciéndola pasar a través de un baño de acero inoxidable, o incluso, realizar el revestimiento con un chapado de una hoja sobre la superficie del alambrón, o por otro procedimiento conocido por los expertos en la técnica. La pieza desbastada así obtenida se trefila entonces con o sin tratamiento térmico durante el trefilado. De manera general el acero al carbono utilizado contiene, en peso, de 0,1% a 0,6 % de carbono, de 0,1 % a 0,3 % de silicio, de 0,3 % a 1 % de manganeso, eventualmente hasta 0,3 % de vanadio, siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración. El contenido de carbono se elige por una parte para permitir obtener la resistencia a la tracción deseada, comprendida entre 00 MPa y 30 MPa, por otra parte para evitar aportar demasiado carbono en la proximidad de la interfase entre el acero al carbono y el acero inoxidable. El silicio es un residuo de desoxidación del acero y su contenido no debe ser demasiado elevado para no disminuir mucho la ductilidad. El manganeso confiere una cierta templabilidad, necesaria para obtener una resistencia a la tracción muy elevada El vanadio puede añadirse para aumentar la resistencia mecánica final del hilo trefilado fino. Las impurezas que resultan de la elaboración comprenden principalmente azufre cuyo contenido debe mantenerse, preferiblemente, inferior a 0,02 %, fósforo cuyo contenido debe mantenerse, preferiblemente, inferior a 0,02 %, aluminio cuyo contenido debe mantenerse, preferiblemente, inferior a 0,00 %, y nitrógeno cuyo contenido debe mantenerse, preferiblemente, inferior a 0,008 %. Estos límites son adecuados para permitir un trefilado fino. Igualmente, de forma general, el acero inoxidable es un acero inoxidable austenítico cuya estructura es susceptible de transformarse en martensita después de trefilado y que contiene poco carbono para limitar los riesgos de precipitación de carburos de cromo en la interfase entre el acero inoxidable y el acero al carbono. Este acero contiene, en peso: - de 0,00% a 0,0% de carbono y de 0,00 % a 0,0% de nitrógeno, de forma que permite obtener una estructura mayoritariamente martensítica después de trefilado, limitando los riesgos de precipitación de carburos de cromo en la interfase entre el acero inoxidable y el acero al carbono, -de 0%(en general más de 0,1 %) a 2 % de silicio, este elemento necesario en la desoxidación no debe estar en una cantidad demasiado grande para evitar fragilizar el metal en estado batido en frío, - de 0,1 % a % de manganeso, este elemento necesario para controlar las inclusiones tiene además la ventaja de favorecer la obtención de una estructura austenítica, no debe estar en una cantidad demasiado grande para evitar dificultades de elaboración, - de%a12%deníquel para conferir al acero una estructura austenítica susceptible de transformarse en martensita durante el trefilado, - de % a % de cromo para obtener una inoxidabilidad suficiente, - eventualmente de 0 % a 3 % de molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión, 4

5 ES T3 - eventualmente de 0 % a 4 % de cobre para mejorar la aptitud del acero a la deformación en frío, sin embargo, cuando es una cantidad demasiado grande este elemento produce dificultades de deformación en caliente, siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración, tales como azufre, fósforo, oxígeno y aluminio, o elementos añadidos en cantidades muy pequeñas para controlar las inclusiones. Preferiblemente, el contenido de azufre es inferior a 0,03 % y el contenido de fósforo inferior a 0,1 % Estas composiciones, tanto del acero al carbono como del acero inoxidable, permiten obtener un hilo de material compuesto de diámetro inferior a 1 mm, y que puede alcanzar 0,1 mm, y resistencia a la tracción superior a 00 MPa, y que puede alcanzar 30 MPa; este hilo que tiene buena resistencia a la corrosión y buena resistencia a la fatiga, en particular debido a que no tiene prácticamente precipitados de carburos de cromo en la interfase entre el acero al carbono y el acero inoxidable. Sin embargo, las composiciones químicas de los aceros deben elegirse en función del intervalo de resistencia a la tracción que se quiere obtener. Cuando la resistencia a la tracción deseada está comprendida entre MPa y 2700 MPa para un diámetro comprendido entre 0,2 mm y 0,8 mm, la composición química del acero al carbono es tal que: 0,1 % C 0,3 % 0,% Mn 1% Este acero permite a la vez efectuar un trefilado suficientemente activo, es decir con una tasa de reducción superior al 9 %, y obtener las características mecánicas deseadas sin que sea necesario realizar un tratamiento térmico durante el trefilado. Pero, para que la fabricación del hilo de material compuesto pueda realizarse sin tratamiento térmico intermedio, el acero inoxidable debe poder trefilarse igualmente sin tratamiento térmico y permitir obtener características mecánicas suficientes. Para ello, la composición química del acero inoxidable se elige tal que: esta composición satisface, además, la relación: 9% Ni 12 % 1 % Cr % 1, % Cu 4% x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo - Cuando la resistencia a la tracción deseada está comprendida entre 2700 MPa y 30 MPa, es necesario efectuar un tratamiento térmico durante el trefilado y la composición química del acero al carbono es tal que: 0,3% C 0,6 % 0,3 % Mn 0,6 % El tratamiento térmico que se realiza en movimiento depende del contenido de carbono del acero al carbono. 0 - cuando el contenido de carbono está comprendido entre 0,3 % y 0,4 %, un temple para enfriamiento a una velocidad superior a 1 C/s después de la austenización entre 90 C y 0 C durante aproximadamente s, es decir entre 2 s y s, seguido de un revenido entre 0 C y C durante aproximadamente s, es decir entre 2 s y s; - cuando el contenido de carbono está comprendido entre 0,4 % y 0,6 %, bien un temple especial entre 0 C y 0 C, bien un enfriamiento continuo hasta la temperatura ambiente a una velocidad superior a C/s después de la austenización entre 90 C y 0 C durante aproximadamente s, es decir entre 2 s y s.

6 ES T3 En este caso, el acero inoxidable se elige para que sea compatible con el tratamiento térmico. Su composición química es entonces tal que: % Ni 12 % % Cr % preferiblemente, la suma C + N debe permanecer inferior a 0,06 % y el contenido de cobre debe estar comprendido entre 3 % y 4 %. Además, el análisis debe satisfacer la relación: x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo - Como primer ejemplo, se fabrica un hilo de material compuesto revistiendo al temple un hilo trefilado de acero al carbono de 3,2 mm de diámetro con una capa de acero inoxidable de 0,1 mm, es decir 6 % de la sección. La composición química del acero al carbono sería: C Mn P S Si Al N V 0,442 0,8 0,00 0,01 0,222 0,004 0,004 0,1 2 La composición química del acero inoxidable era: C Mn P S Si Al N Ni Cr Mo Cu 0,023 1, 0,01 0,00 0,244 0,004 0,034 9,93 18,2 0,18 0,0 Con este análisis, se tiene: x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo = -49, El hilo así revestido de acero inoxidable se trefila en primer lugar hasta un diámetro de 1,3 mm, es decir una tasa de reducción del 8 %. Se somete entonces a un tratamiento térmico de temple y revenido que consiste en una austenización a 0 C durante s, seguida de un enfriamiento a la velocidad de 0 C/s hasta la temperatura ambiente y luego un revenido a 0 C durante s. El trefilado se prosigue entonces hasta un diámetro final de 0, mm. El hilo de material compuesto fino que comprende una capa externa de acero inoxidable de 6 µm de espesor, es decir al 6 % de la sección, tiene una resistencia a la tracción de 280 MPa. Como segundo ejemplo, se fabrica un hilo de material compuesto revistiendo al temple un alambrón de acero al carbono de, mm de diámetro con una capa de acero inoxidable de 0,22 mm, es decir el 14 % de la sección. La composición química del acero al carbono era: C Mn P S Si Al N 0,197 0,7 0,007 0,01 0,2 0,002 0,0037 La composición química del acero inoxidable era: 6

7 ES T3 C Mn P S Si Al N Ni Cr Mo Cu 0,011 0,376 0,021 0,002 0,299 0,002 0,034 9,49 17,4 0,17 3,08 Con este análisis, se tiene: x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo = -86,9 1 El hilo así revestido de acero inoxidable se trefiló sin tratamiento térmico intermedio hasta un diámetro de 0,34 mm, es decir una deformación racional total ε =,7. El hilo de material compuesto fino obtenido, comprende una capa externa de acero inoxidable de 13 µm de espesor, es decir 14 % de la sección, y tiene una resistencia a la tracción de 2368 MPa

8 ES T3 REIVINDICACIONES 1. Hilo de material compuesto que comprende un alma de acero al carbono y una capa externa de acero inoxidable, caracterizado porque: - la composición química del acero al carbono comprende, en peso: 0,1 % C 0,3 % 0,1 % Si 0,3 % 0, % Mn 1% 0% V 0,3 % siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración, la composición química del acero inoxidable comprende, en peso: 0,00% C 0,0 % 0,00 % N 0,0 % 0,1 % Si 2% 0,1 % Mn % 9% Ni 12 % 1 % Cr % 0% Mo 3% 1, % Cu 4% siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración, satisfaciendo la composición del acero inoxidable, además, la relación: x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo < - -eldiámetro del hilo es inferior a 1 mm y la resistencia a la tracción del hilo es superior a 00 MPa. 2. Hilo según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición química del acero al carbono es tal que: S 0,02 % P 0,02 % Al 0,00% N 0,008% 3. Hilo según la reivindicación 1 ó 2,caracterizado porque la relación entre la sección del hilo que es de acero inoxidable y la sección total del hilo está comprendida entre % y %. 4. Hilo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque su diámetro está comprendido entre 0,1 mm y 0,8 mm, y su resistencia a la tracción está comprendida entre MPa y 2700 MPa.. Hilo de material compuesto que comprende un alma de acero al carbono y una capa externa de acero inoxidable, caracterizado porque: - la composición química del acero al carbono comprende, en peso: 0,3% C 0,6 % 0,1 % Si 0,3 % 0,3 % Mn 0,6 % 0% V 0,3 % siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración, 8

9 ES T3 - la composición química del acero inoxidable comprende, en peso: 0,00% C 0,0% 0,00 % N 0,0 % 0,1 % Si 2% 0,1% Mn % % Ni 12 % % Cr % 0% Mo 3% 0% Cu 4% siendo el resto hierro e impurezas que resultan de la elaboración, satisfaciendo la composición del acero inoxidable, además, la relación: x (C + N) - 9,2 x Si - x Mn - 13,7 x Cr - 29 x (Ni + Cu) - 18, x Mo - -eldiámetro del hilo es inferior a 1 mm y la resistencia a la tracción del hilo es superior a 00 MPa Hilo según la reivindicación, caracterizado porque la composición química del acero al carbono es tal que: N 0,02 % P 0,02 % Al 0,00% N 0,008% 7. Hilo según la reivindicación o la reivindicación 6, caracterizado porque la composición química del acero inoxidable es tal que: C+N 0,06 % 8. Hilo según una cualquiera de las reivindicaciones a 7, caracterizado porque el acero inoxidable tiene un contenido de cobre comprendido entre 3 % y 4 % Hilo según una cualquiera de las reivindicaciones a 8, caracterizado porque la relación entre la sección del hilo que es de acero inoxidable y la sección total del hilo está comprendida entre % y %.. Hilo según una cualquiera de las reivindicaciones a 9, caracterizado porque tiene un diámetro comprendido entre 0,1 mm y 0,8 mm y una resistencia a la tracción comprendida entre 2700 MPa y 30 MPa. 11. Procedimiento para la fabricación por trefilado de un hilo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el trefilado se efectúa sin tratamiento térmico intermedio Procedimiento para la fabricación por trefilado de un hilo según una cualquiera de las reivindicaciones a, caracterizado porque el trefilado comprende un tratamiento térmico intermedio que es: - cuando el contenido de carbono está comprendido entre 0,3 % y 0,4 %, un temple por enfriamiento a una velocidad superior a 0 C/s después de austenización entre 90 C y 0 C durante un tiempo comprendido entre 2 s y s, seguido de un revenido entre 0 C y C durante un tiempo comprendido entre 2 s y s, - cuando el contenido de carbono está comprendido entre 0,4 % y 0,6 %, bien un temple especial entre 0 C y 0 C, bien un enfriamiento continuo hasta la temperatura ambiente a una velo- 9

10 ES T3 cidad superior a C/s después de una austenización entre 90 C y 0 C durante un tiempo comprendido entre 2 s y s. 13. Hilo o cable constituido por una pluralidad de hilos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, utilizado principalmente para el refuerzo de elastómeros NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté onoincluída en la mencionada reserva.