USAF-96 es un acero de alta resistencia , alto rendimiento, baja aleación y bajo costo , desarrollado para la nueva generación de bombas antibúnkeres , por ejemplo, la Massive Ordnance Penetrator y la versión mejorada de la bomba GBU-28 conocida como EGBU-28. Fue desarrollado por la Fuerza Aérea de los EE. UU . en la Dirección de Municiones de la Fuerza Aérea de Eglin. Utiliza solo materiales nacionales de los EE. UU. En particular, no requiere tungsteno .
El desarrollo de este acero se dirigió a encontrar un reemplazo de bajo costo para aceros de superaleación fuertes y resistentes pero costosos como AF-1410, Aermet-100 , HY-180 y HP9-4-20/30. Se requiere un material de carcasa de alto rendimiento para que el arma sobreviva a las altas velocidades de impacto requeridas para una penetración profunda. El material tiene una amplia gama de otras aplicaciones, desde piezas de misiles y cuerpos de tanques hasta piezas de maquinaria.
Un material anterior, el acero Eglin , ES-1, resolvió estos problemas, pero el tungsteno utilizado en él era caro, difícil de fundir y las partículas de carburo de tungsteno resultantes dificultaban el procesamiento del material en secciones gruesas. Sin embargo, el tungsteno también le dio al ES-1 una excelente resistencia a altas temperaturas.
Estos materiales pueden ser menos costosos porque se pueden refinar en cuchara . No requieren procesamiento al vacío. A diferencia de otras aleaciones de alto rendimiento, se pueden soldar fácilmente, lo que amplía la gama de aplicaciones. Además, estas fórmulas utilizan aproximadamente la mitad de níquel que otras superaleaciones , sustituyendo el silicio para ayudar con la tenacidad y partículas de carburo de vanadio (y para ES-1, carburo de tungsteno) para una dureza adicional y resistencia a alta temperatura. Los materiales también utilizan cromo , algo de molibdeno y cantidades bajas a medias de carbono , que contribuyen a la resistencia y dureza de los materiales .
USAF-96 es un equilibrio entre costo, resistencia a la tracción y tenacidad. Al variar el tratamiento térmico para incluir enfriamiento con agua o nitrógeno líquido, u omitiendo el tratamiento térmico de normalización para permitir el endurecimiento por deformación , se pueden mejorar las propiedades.
Con un enfriamiento económico con agua, el rendimiento a temperatura ambiente ( resistencia a la tracción antes de la deformación) es de 194.600 psi (1341,7 MPa), la resistencia máxima (punto de rotura) es de 250.100 psi (1724,3 MPa). La dureza Rockwell es de 48,7. En cuanto a la tenacidad, el resultado de la entalla Charpy en V es de 29,0 ft.-lb (39,3 J) a -40 °F (-40 °C). [1] : Tabla 5
En comparación, el acero estructural A36 común cede a 36 000 psi (250 MPa), y el acero "artillería" 4150 (usado en cañones de armas militares de alta calidad) a 75 000 psi (520 MPa).
No se espera que el material sea resistente a la corrosión. Además, podría ser necesario un horneado con hidrógeno para garantizar soldaduras de alta calidad . [1] : Col. 19
La composición en peso del USAF-96 es: [1] [2]
Impurezas permitidas:
La USAF-96 tiene una gama inusualmente amplia de métodos de producción para una superaleación: refinado en cuchara con tratamiento al vacío; fusión por inducción al vacío; refundición con arco al vacío e incluso refundición con escoria electrolítica. Se recomiendan los tratamientos al vacío para lograr la mejor resistencia y usos de primera calidad.
Los materiales deben someterse a un tratamiento térmico que incluye normalización , temple y revenido para desarrollar la microestructura austenítica requerida , con revenido posterior.
Las placas de prueba (en el ejemplo 1) tenían 1,5 pulgadas y se fabricaron con una cuchara de vacío. Primero se normalizaron. Se cargaron en un horno a 500 °F (260 °C). Se calentaron a 300 °F (149 °C) por hora hasta 1875 °F (1024 °C). Se mantuvieron a 1850 °F durante 30 minutos por pulgada de tamaño de sección y luego se templaron con agua a menos de 125 °F (52 °C). A continuación, las muestras se templaron dentro de las 24 horas posteriores al temple calentándolas a 300 °F (149 °C) por hora y manteniéndolas durante al menos 60 minutos por pulgada a aproximadamente 400 °F (204 °C) o al menos 3 horas, luego se enfriaron a temperatura ambiente. [1]
La solicitud de patente para USAF-96 acredita a (Dra.) Rachel Ann Abrahams como inventora. [1] USAF-96 se inspiró en el acero Eglin ; el inventor lo considera como un acero Eglin ajustado para funcionar sin tungsteno. [3]
La patente estadounidense 10450621 fue otorgada al Dr. Abrahams el 22 de octubre de 2019.