BR112014011809B1

BR112014011809B1 - Folha de aço para a nitretação, método para a sua fabricação, e peça automotiva excelente na resistência à fadiga com o uso das mesmas

Info

Publication number: BR112014011809B1
Application number: BR112014011809-4A
Authority: BR
Inventors: Eisaku Sakurada; Shunji Hiwatashi; Kunio Hayashi; Shinichi Suzuki
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2019-03-26
Also published as: CN103958713B; WO2013077298A1; MX363871B; TW201333221A; CN103958713A; KR20140077212A; JP5664797B2; JPWO2013077298A1; US20140334966A1; US9777353B2; BR112014011809A2; MX2014005863A; TWI493056B; KR101626227B1

Abstract

resumo patente de invenção: "folha de aço laminada a quente para a nitrificação, folha de aço laminada a frio para a nitrificação excelente na resistência à fadiga, método para a sua fabricação, e peça automotiva excelente na resistência à fadiga com o uso das mesmas". a invenção refere-se a uma folha de aço laminada a quente ou a frio para nitrificação, de resistência à fadiga, em que o aço contém cr, v e b, e a densidade de deslocamento em 50 ?m na direção da espessura da folha da superfície é de 2,0 a 10,0 vezes a densidade de deslocamento na posição de 1/4 na direção da espessura da folha e ao seumétodo de fabricação, onde depois da decapagem com ácido da folha de aço , ocorre a laminação de passe de encruamento, em que a redução da laminação é de 0,5 a 5,0% e a razão f/t entre a carga de linha f (kg/mm), e a carga por unidade de área t (kg/mm2) que é aplicada na direção longitudinal da folha de aço, é de 8.000 ou mais. a dita folha de aço laminada é então moldada para produzir peças automotivas nitrificadas.

Description

DESCRIÇÃO

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a uma folha de aço para a nitretação excelente na resistência à fadiga que assegura a trabalhabilidade e propicia a obtenção de uma camada nitrificada dura por um tratamento de nitretação tal como a nitretação a gás, a nitrocarburação a gás, ou a nitrocarburação com banho de sal, um método para a sua fabricação, e uma peça automotiva excelente na propriedade de fadiga que tem uma camada nitrificada dura em sua superfície.

[002] Este pedido de patente é baseado em e reivindica o benefício da prioridade do Pedido de Patente Japonês anterior n°. 2011253677, depositado em 21 de novembro de 2011, cujo teor é aqui incorporado a título de referência.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [003] Para os automóveis e as respectivas peças de máquinas, muitas peças tratadas com endurecimento de superfície são usadas. O tratamento de endurecimento de superfície é executado com o objetivo de incrementar a resistência à abrasão e a resistência à fadiga, e como um método de tratamento de endurecimento de superfície representativo podem ser citados a carburação, a nitretação, o aquecimento com indução, e outros ainda. Os tratamentos de nitretação tais como a nitretação a gás, a nitrocarburação a gás, e a nitrocarburação com banho de sal, são executados em um ponto de transformação em austenita ou mais baixo ao contrário de outros métodos, para requerer desse modo um tempo de tratamento por várias horas, mas têm uma vantagem de pode tornar menor a deformação do tratamento térmico.

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2/33 [004] Desse modo, a nitretação é um tratamento de endurecimento de superfície apropriado para peças trabalhadas de alta precisão tais como um eixo de manivela e uma engrenagem de transmissão em termos membros automotivos ou membros que requerem a precisão da forma do produto após um tratamento de endurecimento de um disco de amortecedor e de uma placa de amortecedor formados ao serem prensados. No que diz respeito ao tratamento de nitretação, podem ser citados a nitrocarburação a gás, a nitrocarburação com banho de sal, e assim por diante, mas a nitretação a gás a ser executada em uma atmosfera de amônia torna possível obter uma dureza de superfície elevada, mas requer em geral um tempo de tratamento de 20 horas ou mais porque a difusão do nitrogênio é lenta. Por outro lado, um tratamento de nitrocarburação a ser executado em um banho ou uma atmosfera que contém o carbono junto com o nitrogênio, tal como a nitrocarburação a gás ou a nitrocarburação com banho de sal, torna possível a aceleração da velocidade da difusão do nitrogênio. Como resultado, o tratamento de nitrocarburação torna possível a obtenção de uma peça que tem uma profundidade maior da camada endurecida na superfície por várias horas. Por meio de tal tratamento de nitretação, é possível formar uma camada endurecida de superfície que tem uma maior profundidade de endurecimento de superfície, suprimir a iniciação de rachaduras de fatiga na superfície de uma peça, e melhorar a resistência à fatiga.

[005] Para aumentar a profundidade da camada endurecida de superfície e a dureza da superfície, um aço contendo nitreto que forma a ligas foi proposto para ser apresentado no Documento de Patente 1, por exemplo. Além disso, no que diz respeito a uma peça obtida pela formação com prensagem de uma folha de aço laminada a quente ou uma folha de aço laminada a frio, uma folha de aço tratada com nitrocarburação a gás que tem uma trabalhabilidade incrementada no momento da prensagem é formada antes de um tratamento de nitretação e tem

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3/33 uma propriedade de dureza de superfície de peça incrementada depois que o tratamento de nitretação foi proposto para ser apresentado nos Documentos de Patente 2 e 3, por exemplo. Em cada um dos documentos bem conhecidos descritos previamente, para a melhoria da dureza de superfície pelo tratamento de nitrocarburação a gás, elementos tais como Al, Cr e V, que são elementos formadores de nitretos, são eficazes para serem contidos como elementos de aliagem de uma folha de aço para a nitrocarburação a gás.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR

DOCUMENTOS DE PATENTE [006] Documento de Patente 1: Publicação de Patente Japonesa aberta à inspeção pública n°. 2007-162138 [007] Documento de Patente 2: Publicação de Patente Japonesa aberta à inspeção pública n°. 2005-264205 [008] Documento de Patente 3: Publicação de Patente Japonesa aberta à inspeção pública n°. Hei 9-25544 APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMAS A SER RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO [009] No caso de uma peça nitrocarburizada a gás formada ao prensar uma folha de aço laminada a quente ou uma folha de aço laminada a frio, por exemplo, é requerido um desenho de componente de liga de uma folha de aço que propicia trabalhabilidade antes de um tratamento de nitrocarburação a gás e uma propriedade de fadiga depois do tratamento.

[0010] Para a propriedade de fadiga após o tratamento de nitrocarburação a gás, é necessário aumentar a dureza e a profundidade de superfície por nitretos de Al, Cr e V. Em particular, o vanádio promove a difusão de nitrogênio para aumentar desse modo a profundidade da camada endurecida, e o cromo e o alumínio são eficazes para aumentar a dureza de superfície, mas, no que diz respeito ao alumínio e ao vanádio,

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4/33 nitratos finos precipitam linearmente nos limites de grãos de austenita de modo a deteriorar de maneira significativa a formabilidade de rebarbação e estirar a flangeabilidade. Além disso, no que diz respeito ao vanádio, em uma etapa de resfriamento depois de uma etapa de laminação de acabamento a quente e em uma etapa de bobinagem de uma folha laminado a quente, um elevado reforço pela precipitação de V e C é promovida e a trabalhabilidade é deteriorada. Afim de evitar tal reforço por precipitação de V e C, é eficaz o ajuste de uma temperatura limite de resfriamento após a laminação a quente a 500°C ou menos, mas é promovida uma transformação de bainita ou martensita menor e a ductilidade diminui de maneira significativa. Desse modo, é necessário suprimir um aumento da resistência em uma folha de aço para a nitrocarburação a gás ao diminuir o teor de V tanto quanto possível, mas quando V é diminuído é causado um problema em que fica difícil aumentar a profundidade do endurecimento de superfície após o tratamento de nitrocarburação a gás.

[0011] A presente invenção torna possível a provisão de uma folha de aço laminada a quente para a nitretação, uma folha de aço laminada a frio para a nitretação excelente na resistência à fadiga que pode tornar profunda uma camada endurecida de superfície para uma excelente trabalhabilidade antes de um tratamento de nitrocarburação a gás e incrementar a resistência à fadiga após o tratamento, um método para a sua fabricação, e uma peça automotiva excelente na resistência à fadiga que tem uma camada nitrificada com dureza aumentada em sua camada de superfície.

MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS [0012] Os autores da presente invenção examinaram uma composição de liga de folha de aço que pode prover uma profundidade que endurecimento de superfície sem danificar a formabilidade de uma peça automotiva por um tratamento de nitretação tal como a nitrocarburação

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5/33 a gás ou a nitrocarburação com banho de sal, um método de fabricação, e também a dureza da peça.

[0013] Como resultado, foi verificado que uma quantidade apropriada de boro é contida em um aço que contém quantidades apropriadas de cromo e vanádio, uma faixa da razão de redução de passe de encruamento é definida em uma etapa de fabricação, e F/T, que é uma razão entre uma carga de linha F (kg/mm) de uma carga da usina de laminação da redução de passe de encruamento dividida por uma largura de folha de uma folha de aço e uma carga T (kg/mm²) por unidade de área no lado de saída da laminação é uma carga a ser aplicada na direção longitudinal da folha de aço, é ajustada para estar em uma faixa predeterminada, e desse modo uma densidade de discordâncias na direção da espessura de folha da folha de aço é definida e uma profundidade de endurecimento depois da nitretação é aumentada, e desse modo é possível, enquanto a resistência é suprimida moderadamente, suprimir uma diminuição na ductilidade causado pela introdução do deslocamento, diminuir a aspereza de uma superfície de fratura de uma superfície de extremidade cisalhada, e assegurar uma profundidade de endurecimento de superfície suficiente após a nitretação, e foi obtida a presente invenção.

[0014] Isto é, a presente invenção é tal como segue.

[0015] (1) Uma folha de aço para a nitretação excelente na resistência à fadiga que inclui:

[0016] em % em massa, C não menos do que 0,0002% nem mais do que 0,07%; Si não menos do que 0,0010% nem mais do que 0,50%; Mn não menos do que 0,10% nem mais do que 1,33%; P não menos do que 0,003% nem mais do que 0,02%; S não menos do que 0,001% nem mais do que 0,02%; Cr mais do que 0,80% e 1,20% ou menos; Al não menos do que 0,10% nem mais do que 0,50%; V não menos do que 0,05% nem mais do que 0,10%; Ti não menos do que 0,005% nem mais

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6/33 do que 0,10%; B não menos do que 0,0001% nem mais do que 0,0015%; e o restante é composto por Fe e impurezas inevitáveis, em que uma densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura da folha da superfície da folha de aço não é menor do que 2,0 vezes nem maior do que 10,0 vezes em comparação a uma densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha.

[0017] (2) A folha de aço para a nitretação excelente na resistência à fadiga de acordo com (1), que também inclui:

[0018] em % em massa, um ou em ambos Mo não menos do que 0,001% nem mais do que 0,20%; e Nb não menos do que 0,001% nem mais do que 0,050%.

[0019] (3) Um método de fabricação de uma folha de aço laminada a quente para a nitretação excelente na resistência à fadiga que inclui: [0020] em um tarugo de aço que contém, em % em massa, C não menos do que 0,0002% nem mais do que 0,07%, Si não menos do que 0,0010% nem mais do que 0,50%, Mn não menos do que 0,10% nem mais do que 1,33%, P não menos do que 0,003% nem mais do que 0,02%, S não menos do que 0,001% nem mais do que 0,02%, Cr mais do que 0,80% e 1,20% ou menos, Al não menos do que 0,10% nem mais do que 0,50%, V não menos do que 0,05% nem mais do que 0,10%, Ti não menos do que 0,005% nem mais do que 0,10%, B não menos do que 0,0001% nem mais do que 0,0015%, e o restante é composto por Fe e impurezas inevitáveis, a execução da laminação a quente; a execução da decapagem; e então a execução da laminação de passe de encruamento sob a condição em que uma razão da redução é de 0,5 a 5,0% e F/T, que é uma razão entre uma carga de linha F (kg/mm) de uma carga da usina de laminação dividida por uma largura de folha da folha de aço e uma carga T (kg/mm²) por unidade de área a ser aplicada na direção longitudinal da folha de aço, é de 8.000 ou mais.

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7/33 [0021] (4) Um método de fabricação de uma folha de aço laminada a frio para a nitretação excelente na resistência à fadiga, que inclui: [0022] em um tarugo de aço que contém, em % em massa, C não menos do que 0,0002% nem mais do que 0,07%, Si não menos do que 0,0010% nem mais do que 0,50%, Mn não menos do que 0,10% nem mais do que 1,33%, P não menos do que 0,003% nem mais do que 0,02%, S não menos do que 0,001% nem mais do que 0,02%, Cr mais do que 0,80% e 1,20% ou menos, Al não menos do que 0,10% nem mais do que 0,50%, V não menos do que 0,05% nem mais do que 0,10%, Ti não menos do que 0,005% nem mais do que 0,10%, B não menos do que 0,0001% nem mais do que 0,0015%, e o restante é composto por Fe e impurezas inevitáveis, a execução da laminação a quente; a execução da decapagem, da laminação a frio e do recozimento; e então a execução da laminação de passe de encruamento sob a condição em que uma razão da redução é de 0,5 a 5,0% e a F/T (mm), que é uma razão entre uma carga de linha F (kg/mm) de uma carga da usina de laminação dividida por uma largura de folha da folha de aço e uma carga T (kg/mm²) por unidade de área a ser aplicada na direção longitudinal da folha de aço, é de 8.000 ou mais.

[0023] (5) Uma peça automotiva excelente na resistência à fadiga, em que [0024] uma folha de aço que contém, em % em massa, C não menos do que 0,0002% nem mais do que 0,07%, Si não menos do que 0,0010% nem mais do que 0,50%, Mn não menos do que 0,10% nem mais do que 1,33%, P não menos do que 0,003% nem mais do que 0,02%, S não menos do que 0,001% nem mais do que 0,02%, Cr mais do que 0,80% e 1,20% ou menos, Al não menos do que 0,10% nem mais do que 0,50%, V não menos do que 0,05% nem mais do que 0,10%, Ti não menos do que 0,005% nem mais do que 0,10%, B não

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8/33 menos do que 0,0001% nem mais do que 0,0015%, e o restante é composto por Fe e impurezas inevitáveis e em que uma densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura de folha da superfície da folha de aço não é menos de 2,0 vezes nem mais do que 10,0 vezes em comparação a uma densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha é formada para ser então tratada por nitretação.

EFEITO DA INVENÇÃO [0025] De acordo com a presente invenção, torna-se possível a provisão de uma folha de aço que tem uma excelente formabilidade de prensagem antes de um tratamento de nitretação e que pode prover uma camada endurecida de superfície com uma grande profundidade pelo tratamento de nitretação e também uma peça automotiva que tem uma camada endurecida de superfície com uma grande profundidade. Como resultado, as contribuições industriais tais como uma pequena deformação do tratamento térmico e a capacidade de obter uma peça tratada com nitretação de elevada resistência à fadiga são extremamente proeminentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0026] a FIG. 1 é um gráfico que mostra a relação entre F/T, que é uma razão entre uma carga de linha F (kg/mm) de uma carga da usina de laminação da passe de encruamento dividida por uma largura de folha de uma folha de aço e uma carga T (kg/mm²) por unidade de área a ser aplicada na direção longitudinal da folha de aço e uma razão de densidades de deslocamento na posição de 50 pm da superfície e na posição de 1/4 de espessura da folha de aço;

[0027] a FIG. 2 é um gráfico que mostra a relação entre F/T descrita previamente e uma densidade de discordâncias na posição de 1/4 de espessura de folha da folha de aço;

[0028] a FIG. 3 é um gráfico que mostra a relação entre uma razão

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9/33 de densidades de deslocamento na posição de 5 gm da superfície e a uma espessura da folha de 1/4 e uma profundidade de endurecimento de superfície;

[0029] a FIG. 4 é um gráfico que mostra a relação entre uma profundidade de endurecimento de superfície e uma resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço;

[0030] a FIG. 5 é uma forma de um corpo de prova de fadiga de flexão de plano para avaliar uma resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço após a nitretação; e [0031] a FIG. 6 é uma forma de um corpo de prova de fadiga de flexão de plano para avaliar uma resistência à fadiga a 10⁵ ciclos de uma superfície de extremidade cisalhada após a nitretação.

MODO PARA PRATICAR A INVENÇÃO [0032] Na presente invenção, cada uma dentre uma folha de aço laminada a quente para a nitretação e uma folha de aço laminada a frio para a nitretação é uma folha de aço a ser usada como um material de uma peça tratada com nitretação. Incidentalmente, a folha de aço é fabricada por um método de fabricação descrito mais adiante. Uma peça automotiva é uma peça automotiva obtida ao usar a folha de aço laminada a quente para a nitretação ou a folha de aço laminada a frio para a nitretação da presente invenção como um material e ela foi sujeitada a um tratamento de nitretação depois de ser formada. A folha de aço laminada a quente para a nitretação ou a folha de aço laminada a frio para a nitretação da presente invenção é pré-formada na estiragem a frio para ser sujeitada ao corte, ao cisalhamento, à perfuração, e outros ainda, de acordo com a necessidade em uma forma final do produto, e então é sujeitada a um tratamento de nitretação para se tornar desse modo uma peça automotiva excelente na resistência à fadiga.

[0033] Na presente invenção, o tratamento de nitretação refere-se a um tratamento para difundir o nitrogênio em uma camada de superfície

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10/33 de um ferro e aço para endurecer a camada de superfície, e um tratamento para difundir o nitrogênio e o carbono em uma camada de superfície de um ferro e de um aço para endurecer a camada de superfície é chamado de um tratamento de nitrocarburação. Como tratamentos representativos, podem ser citados a nitretação a gás, a nitrocarburação a gás, a nitrocarburação com banho de sal, e outros ainda, e entre eles, a nitrocarburação a gás e a nitrocarburação com banh ode sal consistem em um tratamento de nitrocarburação. Além disso, quando um produto é uma peça tratada com nitretação, é possível confirmar que, pelo tratamento de nitretação, a superfície de uma folha de aço é endurecida em comparação com antes do tratamento de nitretação, e a concentração de nitrogênio de uma camada de superfície da folha de aço aumenta.

[0034] Em primeiro lugar, na presente invenção, serão explicadas as razões para limitar os componentes químicos de um aço. A limitação dos componentes químicos é aplicada a cada uma, da presente invenção, dentre a folha de aço laminada a quente para a nitretação, a folha de aço laminada a frio para a nitretação, e a peça automotiva que usa as mesmas.

[0035] O carbono é um elemento eficaz para incrementar a resistência ao precipitar o carboneto de um outro elemento formador de carboneto, e é um elemento que precipita o carboneto de liga durante um tratamento de nitretação e também contribui para o reforço da precipitação para aumentar a dureza de superfície após o tratamento de nitretação. Quando o C excede 0,07%, uma densidade da precipitação da cementita aumenta, para prejudicar desse modo o formabilidade de rebarbação. Além disso, quando o C é menor do que 0,0002%, o reforço de limite de grão diminui, e desse modo a fragilidade de trabalho secundária é deteriorada e, além disso, o custo de descarburação na fabricação de aço aumenta em demasiada, o que não é preferível. Desse modo, o

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11/33 teor de C é ajustado em não menos do que 0,0002% nem mais do que 0,07%.

[0036] O silício é um elemento útil como um desoxidante, mas ele não contribui para a melhoria da dureza de superfície no tratamento de nitretação para tornar uma profundidade de endurecimento de superfície rasa. Portanto, o teor de Si é de preferência limitado a 0,50% ou menos. Por outro lado, quando o Si é diminuído de maneira significativa, o custo é aumentado no momento da fabricação, de modo que o teor de Si seja de preferência de 0,001% ou mais. Desse modo, o teor de Si é ajustado em não menos do que 0,001 nem mais do que 0,50%. Para obter uma maior profundidade de endurecimento de superfície, o limite superior do teor de Si é de preferência de 0,1% ou menos.

[0037] O manganês é um elemento útil para a transformação retardada de perlita em uma região de temperatura de Ac1 ou inferior. Quando o Mn é menor do que 0,10%, o efeito acima não pode ser obtido. Além disso, quando o manganês excede 1,33%, uma estrutura de faixa de MnS é formada de modo proeminente, e desse modo a aspereza de uma superfície de extremidade cisalhada aumenta, o que resulta em que é exibida uma deterioração extrema da propriedade de fadiga da superfície de extremidade cisalhada. Desse modo, o teor de Mn é ajustado em não menos do que 0,10% nem mais do que 1,33%.

[0038] O fósforo exibe uma diminuição proeminente na rugosidade causada pela segregação de limite de grão quando excede 0,02%. Quando o P é menor do que 0,003%, um efeito que condiz com o custo de desfosforização na fabricação do aço não pode ser obtido. Desse modo, o teor de P é ajustado em não menos do que 0,003% nem mais do que 0,02%.

[0039] Quando o enxofre excede 0,02%, é exibida uma fragilidade ao rubro, e, além disso, a densidade de inclusões de MnS aumenta, e a formabilidade é desse modo deteriorada. Quando S é menor do que

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0,001%, um efeito que condiz com o custo de dessulfuração da fabricação do aço não pode ser obtido. Desse modo, o teor de S é ajustado em não menos do que 0,001% nem mais do que 0,02%.

[0040] O cromo é um elemento extremamente eficaz para melhorar a dureza de superfície pela formação de carbonitreto com N para entrar no momento do tratamento de nitretação e C no aço. Quando o teor de Cr é de 0,8% ou menos, uma dureza de superfície suficiente não pode ser obtida. Por outro lado, quando o teor de Cr excede 1,20%, um efeito é saturado. Desse modo, o teor de Cr é ajustado em mais de 0,8% e 1,20% ou menos.

[0041] O alumínio forma nitretos com o nitrogênio para entrar no momento da nitretação e é um elemento eficaz para aumentar a dureza de superfície. No entanto, quando o Al é contido em excesso, uma profundidade de endurecimento eficaz às vezes se torna rasa. Quando o Al é menor do que 0,10%, uma dureza de superfície suficiente não é exibida. Quando mais de 0,50% de Al são contidos, a difusão do nitrogênio na direção da profundidade é suprimida por causa de uma alta afinidade com o N, e a profundidade de endurecimento de superfície é desse modo diminuída. Desse modo, o teor de Al é ajustado em menos do que 0,10% nem mais do que 0,50%. Incidentalmente, quando 0,30% ou mais de Al são contidos, a dureza de superfície aumenta de modo proeminente, de modo que o teor de Al é de preferência de 0,30% ou mais.

[0042] O vanádio é um elemento que contribui para a resistência do aço com a formação de carbonitreto em uma etapa de laminação a quente. Além disso, na presente invenção, similarmente ao Mo e ao Nb, ο V forma um carbonitreto complexo com o Cr e o Al para ser extremamente eficaz para o endurecimento de uma camada nitrificada. Quando 0,05% ou mais de V são contidos, a dureza de superfície e a profundidade de endurecimento de superfície melhoram de modo proeminente. Por outro lado, quando o teor de V é maior do que 0,10%, um aumento

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13/33 significativo na resistência da folha de aço causado pelo reforço da estrutura pela melhoria da temperabilidade e causado pelo reforço de precipitação é exibido e uma deterioração da formabilidade causada por uma diminuição no alongamento é exibida. Além disso, quando ο V é contido em excesso, uma diminuição proeminente na rugosidade e uma deterioração proeminente da propriedade de fadiga da superfície de extremidade cisalhada que é causada pela formação de nitreto em uma etapa de laminação a quente é exibida. Desse modo, o teor de V é ajustado em não menos do que 0,05% nem mais do que 0,10%. Uma faixa mais preferível do teor é de 0,07% ou mais.

[0043] No que diz respeito à faixa de titânio, a sua faixa é determinada pelo equilíbrio com o alumínio. Tal como descrito previamente, o Al é um elemento extremamente eficaz para aumentar a dureza de superfície ao formar nitretos após o tratamento de nitretação. Por outro lado, o Al é arranjado de uma maneira de punção e precipita nos limites de grãos de cristal em uma região γ. Portanto, quando os nitretos de Al precipitam antes do tratamento de nitretação, a aspereza de superfície de extremidade no momento de cisalhamento é aumentada para deteriorar a propriedade de fadiga da superfície de extremidade cisalhada. O Ti tem uma afinidade com o nitrogênio mais alta do que aquela do Al, e os nitretos de Ti são formados pela prioridade ao Al. Portanto, a presença de Ti torna possível suprimir a deterioração da propriedade de fadiga da superfície de extremidade cisalhada causada pelos nitretos de Al previamente descritos. No entanto, quando o Ti é menor do que 0,005%, um efeito de supressão da formação de nitreto de Al obtido pela formação de nitretos de Ti não é exibido. Por outro lado, quando o Ti excede 0,10%, devido a uma diminuição na rugosidade de uma chapa fundida, é caudada a rachadura da chapa durante o resfriamento a ar. Desse modo, o teor de Ti é ajustado em não menos do que 0,005% nem mais do que 0,10%. A aspereza da superfície de extremidade cisalhada

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14/33 descrita previamente é a aspereza de superfície de uma superfície de extremidade no momento de cisalhamento e indica a aspereza média, e quando essa aspereza aumenta na superfície de extremidade cisaIhada durante a deformação por fadiga, ocorre uma concentração de tensão excessiva, e a propriedade de fadiga tende a ser deteriorada. Incidentalmente, para a aspereza previamente descrita, é usado um valor de medição na direção da espessura da folha de uma superfície de fratura cisalhada.

[0044] O boro se dissolve sólido nos limites de grãos de cristal, para suprimir desse modo a segregação dos limites de grãos de P que é um elemento fragilizador dos limites de grãos e para melhorar desse modo a fragilidade de trabalho secundária. Além disso, o B diminui a aspereza da superfície de extremidade no momento de cisalhamento para melhorar a propriedade de fadiga da superfície de extremidade cisalhada. Quando o teor de B é menor do que 0,0001%, o efeito acima não é exibido. Além disso, quando mais de 0,0015% de B são contidos, a transformação de ferrita é retardada, de modo que o alongamento da folha de aço é diminuído. Desse modo, o teor de B é ajustado em não menos do que 0,0001% nem mais do que 0,0015%.

[0045] O molibdênio e o nióbio formam um carbonitreto complexo com o cromo e o alumínio e são extremamente eficazes para o endurecimento da camada nitrificada. Quando cada teor de Mo e Nb é menor do que 0,001%, o efeito acima não é exibido. Quando o teor de Mo excede 0,20%, o efeito de melhorar a dureza de superfície obtido pela formação de carbonitreto de Mo é deteriorado e a ductilidade diminui. Portanto, o teor de Mo é ajustado de 0,01% a 0,20%.

[0046] Além disso, quando mais de 0,050% de Nb são contidos, a recristalização γ durante a laminação a quente da folha de aço é retardada, de modo que uma anisotropia extremamente elevada é causada e desse modo a formabilidade de rebarbação é deteriorada. Desse

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15/33 modo, o teor de Nb é ajustado em não menos do que 0,001 % nem mais do que 0,05%.

[0047] Em seguida, será explicada uma densidade de discordâncias da folha de aço que caracteriza a presente invenção.

[0048] O deslocamento promove a difusão no aço. Durante o tratamento de nitretação, o deslocamento promove a difusão do nitrogênio para tornar grande a profundidade do endurecimento de superfície. Foi verificado recentemente na presente invenção que, quando uma densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura de folha da superfície da folha de aço é 2,0 vezes ou mais em comparação a uma densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha, o efeito acima é exibido. Por outro lado, quando a densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura da folha da superfície excede 10,0 vezes em comparação à densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha, uma diminuição proeminente na ductilidade causada pelo reforço de deslocamento é exibida. Incidentalmente, a espessura de folha da folha de aço é de 1,6 a 5,0 mm, e os autores da presente invenção descobriram que no caso em que a espessura da folha é de 2,3 mm ou mais, em particular, um efeito proeminente é obtido.

[0049] Um valor de medição dessa densidade de discordâncias é obtido de preferência a partir de uma largura total a meio máximo por meio de difração de raios X tipificado pelo método de Williamson-Hall. Isto ocorre porque, na medição pela observação direta a uma TEM, uma faixa da medição é limitada, e na fabricação de uma amostra de observação, a deformação é introduzida e desse modo uma diminuição na precisão da medição é levada em conta. Incidentalmente, o método de obtenção a partir de uma largura total a meio máximo por meio de difração de raios X é descrito, por exemplo, em Método de avaliação da densidade de discordâncias ao usar a difração de raios X (NAKASHIMA

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16/33 et al. CAMP-ISIJ Vol. 17 (2004) página 396).

[0050] O tamanho de uma amostra da medição é ajustado de preferência em um tamanho de 10 mm quadrados ou mais. A superfície da amostra de medição é de preferência eletropolida para ser diminuída na espessura em 50 pm ou mais. Desse modo, quando se tenta medir uma posição predeterminada da espessura da folha, é necessário levar em consideração uma quantidade diminuída da espessura pelo eletropolimento e executar um polimento mecânico. Incidentalmente, a superfície intacta obtida depois do polimento mecânico não é suficiente, e desse modo uma densidade de discordâncias exata não pode ser obtida devido à deformação da operação. Além disso, para a largura total a meio máximo de raios X, os picos de difração (110), (112), e (220) são de preferência usados. Por exemplo, quando os picos de difração de (200) e (311) são incluídos, a largura total a meio máximo é estimada para ser extremamente alta para tornar a medição exata difícil de ser feita.

[0051] Em seguida, será explicada uma microestrutura desejada da folha de aço da presente invenção.

[0052] A presente invenção tem de preferência uma estrutura de metal constituída de 90% ou mais no total de ferrita e bainita na razão da área. Quando a razão da área total das outras estruturas de metal excede 10%, fica difícil obter a ductilidade e a formabilidade de rebarbação. Aqui, as outras estruturas de metal indicam a austenita, a martensita e a perlita.

[0053] A identificação das estruturas de metal do aço pode ser executada por um microscópio ótico pela corrosão de nital e por uma estrutura de cristal de um padrão de raios X ou de difração. Além disso, a discriminação ao usar uma solução de corrosão que não de nital também pode ser executada. No caso da corrosão de nital, após o polimento de espelho, a causticação é executada com uma solução de nital, cinco

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17/33 campos visuais são observados a ampliações de 500 vezes por um microscópio ótico para tirar fotografias, uma parcela é determinada pela observação visual, e a parcela determinada pela observação visual tem a sua imagem analisada para ser obtida.

[0054] Em seguida, será explicado um método de fabricação da folha de aço da presente invenção.

[0055] Será explicado um método de fabricação da laminação quente à decapagem quando a folha de aço da presente invenção é uma folha de aço laminada a quente. Uma chapa que é um tarugo de aço que tem o componente de aço previamente descrito é ajustada de preferência a uma temperatura de aquecimento pré-laminação de 1200°C ou mais em um forno de aquecimento. Isto é para resolver suficientemente os elementos de precipitação contidos, e quando a temperatura de aquecimento excede 1300°C os limites de grãos de austenita ficam graúdos, de modo que a temperatura de aquecimento é de preferência de 1300°C ou menos. Uma temperatura de laminação a quente é de preferência de 900°C ou mais. Quando ela é mais baixa do que 900°C, aumenta a resistência à deformação, e além disso a formabilidade é deteriorada devido à anisotropia pela formação de uma textura laminada. Além disso, para a prevenção de uma diminuição na fração de martensita, uma temperatura de bobinagem é de preferência de 450°C ou mais após a laminação a quente. Contanto que a temperatura de bobinagem seja de 600°C ou mais, a precipitação de carboneto de Ti e V é promovida, de modo que a temperatura de bobinagem fica entre 550°C e 600°C. Uma taxa de resfriamento só precisa ficar em uma faixa onde a transformação de ferrita e a transformação de bainita ocorram durante o resfriamento, e o valor limite superior é ajustado de preferência em 10°C/s ou menos. Isto ocorre porque quando o resfriamento é interrompido a uma taxa de resfriamento em que a transformação da

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18/33 ferrita e a transformação da bainita não ocorrem, após ter sido executada a bobinagem em uma forma de bobina, por exemplo, as transformações são promovidas e uma bobina de folha de aço é deformada. Incidentalmente, o resfriamento a ar intermediário também pode ser executado até que a temperatura alcance a temperatura de bobinagem. Depois que a laminação a quente é terminada, a decapagem é executada por um método comum para remover as carepas na superfície da folha de aço.

[0056] Será explicado um método de fabricação da laminação quente à decapagem quando a folha de aço da presente invenção é uma folha de aço laminada a frio. É preferível que a folha de aço laminada a quente previamente descrita seja decapada para ser então sujeitada à laminação a frio até uma espessura predeterminada da folha, e então ela deve ser aquecida de uma maneira tal que a temperatura de aquecimento máxima se torne uma temperatura obtida ao subtrair 50°C de um ponto Ar3 ou maior e deve ser sujeitada a um processo de recozimento em que o resfriamento é executado até uma temperatura de resfriamento limite de 550°C ou menos da temperatura de aquecimento máxima previamente descrita.

[0057] Em seguida, será explicada uma laminação de passe de encruamento. Ela é caracterizada pelo fato que a folha de aço laminada a quente decapada previamente descrita ou a folha de aço laminada a frio é sujeitada à laminação de passe de encruamento sob a condição em que uma razão da redução não é de menos do que 0,5% nem mais do que 5% e F/T, que é uma razão entre uma carga de linha F (kg/mm) de uma carga da usina de laminação dividida por uma largura de folha da folha de aço e uma carga T (kg/mm²) por unidade de área a ser aplicada na direção longitudinal da folha de aço, é de 8.000 ou mais.

[0058] A finalidade da laminação de passe de encruamento previamente descrita é de introduzir um deslocamento móvel para suprimir

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19/33 desse modo o limite de alongamento, mas foi descoberto que, além de apenas ajustar a razão da redução a um valor predeterminado, contanto que a condição seja ajustada de modo que a F/T descrita previamente seja de 8.000 ou mais, é possível aumentar a densidade de discordâncias da superfície da folha de aço e fabricar a folha de aço laminada a quente ou a folha de aço laminada a frio em que a densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura da folha da superfície da folha de aço não seja menor do que 2,0 vezes nem maior do que 10,0 vezes em comparação à densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha. Em seguida, (a densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura da folha da superfície da folha de aço)/(a densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha) é ajustada a uma razão da densidade de discordâncias.

[0059] Na FIG. 1 são mostrados os resultados obtidos ao examinar a relação entre a condição de passe de encruamento F/T e a razão da densidade de discordâncias das folhas de aço laminadas a quente e as folhas de aço laminadas a frio que têm os componentes mostrados na Tabela 1. Quando a condição de passe de encruamento F/T era menor do que 8.000, a razão da densidade de discordâncias era menor do que 2,0. Além disso, quando F/T não era menor do que 8.000 nem maior do que 14.000, a razão da densidade de discordâncias não era menor do que 2,0 nem maior do que 10,0. Quando F/T era maior do que 14.000, apareceram casos com uma razão da densidade de discordâncias de mais de 10,0. Na FIG. 2, são mostrados os efeitos de F/T na densidade de discordâncias na posição de 1/4 de espessura da folha. Quando F/T excedeu 14.000, a densidade de discordâncias na posição de 1/4 de espessura da folha aumentou.

[0060] Quando F/T é menor do que 8.000, a tensão na direção longitudinal da folha de aço é forte, e pela resistência à tensão uniaxial, um

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20/33 deslocamento é introduzido na superfície inteira de uma seção transversal na direção da espessura da folha da folha de aço, o que não é desejável como método de fabricação da folha de aço da presente invenção. Incidentalmente, como uma condição de permitir que um deslocamento seja introduzido somente na superfície da folha de aço, a F/T é de preferência de 14.000 ou menos. Incidentalmente, quando a razão da redução excede 5%, o deslocamento é introduzido até o centro na direção da espessura da folha, e desse modo a ductilidade diminui. Por outro lado, quando a razão da redução é menor do que 0,5%, é verificado que não é possível suprimir o alongamento limite e também fica torna difícil assegurar de maneira estável 8.000 ou mais da F/T descrita previamente. Desse modo, a faixa da razão da redução é ajustada de 0,5 a 5%. Incidentalmente, quando a redução de mais de 5% é adicionada, só é necessário executar uma etapa de recozimento para a recuperação do deslocamento e executar em seguida a laminação a frio a uma razão da redução não menor do que 0,5% nem maior do que 5%. Nesse caso, quando uma temperatura de recozimento for de 200°C ou menos, o deslocamento não se recupera, de modo que a temperatura de recozimento é de preferência de 200°C ou mais.

[0061] Quando a folha de aço que satisfaz a razão da redução de passe de encruamento, F/T, e a razão da densidade de discordâncias são tratadas com nitretação, o deslocamento é introduzido na superfície, e a difusão do nitrogênio durante o tratamento de nitretação é promovida desse modo para tornar grande a profundidade do endurecimento de superfície após a nitretação. Em uma folha de aço tratada com nitretação que tem essa grande profundidade de endurecimento de superfície, uma vida de iniciação de rachadura é melhorada, a resistência à propagação de microfraturas de fadiga é excelente, e não somente a resistência à fadiga, mas também a tensão à qual a fratura ocorre a um número predeterminado de ciclos, ou seja, a resistência à fadiga na vida

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21/33 finita é melhorada.

[0062] Na FIG. 3, é mostrada a relação entre, da presente invenção, a razão da densidade de discordâncias e a profundidade de endurecimento de superfície. Quando a razão da densidade de discordâncias é de 2,0 ou menos, a profundidade de endurecimento de superfície diminui de modo proeminente. Por outro lado, na faixa da presente invenção, a grande profundidade de endurecimento de superfície é exibida de maneira estável, e na faixa de implementação a profundidade de endurecimento de superfície é de 425 pm ou mais. Além disso, a profundidade de endurecimento de superfície é profunda em cerca de 50 pm em média com respeito ao caso da razão da densidade de discordâncias que é de 2,0 ou menos. A partir deste resultado, a profundidade de endurecimento de superfície é de preferência de 425 pm ou mais. Incidentalmente, a profundidade de endurecimento de superfície é ajustada até a distância da superfície à posição onde HV começa a aumentar com referência à norma JIS-G-0557.

[0063] Como uma avaliação da propriedade de fadiga, a relação entre a profundidade de endurecimento de superfície após a nitretação e uma resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço é mostrada na FIG. 4. Incidentalmente, os aços comparativos são traçados de acordo com a relação da razão da densidade de discordâncias que se enquadra dentro da faixa da presente invenção e a razão da densidade de discordâncias que cai fora da faixa. A relação entre a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço e a profundidade de endurecimento de superfície tem uma correlação positiva, e, quando a profundidade de endurecimento de superfície é de 425 pm ou mais em particular, a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço aumenta de modo proeminente com respeito à profundidade de endurecimento de superfície. Foi verificado que, quando a profundidade de endurecimento de superfície fica sendo de 425 pm ou mais

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22/33 pela presente invenção, a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço pela profundidade de endurecimento de superfície melhora bastante. Além disso, em cada uma das folhas de aço da presente invenção, os componentes apropriados são selecionados e as faixas apropriadas são ajustadas, e desse modo a resistência à fadiga a 10⁵ciclos da superfície da folha de aço fica sendo de 400 MPa ou mais. Incidentalmente, para um teste de fadiga, um tipo teste de fadiga de Schenck foi empregado, e a tensão na qual a fratura ocorre a 10⁵ ciclos, ou seja, a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos, foi examinado. A frequência do teste de fadiga foi ajustada a 25 Hz constantemente e o teste de fadiga foi realizado sob uma condição de teste de controle de deslocamento. No que diz respeito à aceitação ou à rejeição, quando a profundidade de endurecimento de superfície é de 425 pm ou mais, a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço aumenta de modo proeminente para se tornar 400 σ/MPa ou mais, de modo que isto seja ajustado a um valor limite.

[0064] Em seguida, serão explicadas as características de uma peça automotiva obtida pelo tratamento de nitretação da folha de aço laminada a quente ou da folha de aço laminada a frio da presente invenção. A folha de aço laminada a quente ou a folha de aço laminada a frio da presente invenção, tal como descrito previamente, pode ser formada em uma forma pretendida da peça automotiva sem danificar a formabilidade pela introdução do deslocamento. Aqui, formação refere-se à formação com prensagem ou à formação com flexão após a execução do cisalhamento. Além disso, a peça automotiva é uma peça do sistema de impulsão ou uma peça estrutural formada a partir da folha de aço. O tratamento de nitretação é executado após a formação, para formar desse modo uma camada nitrificada que tem uma grande profundidade de endurecimento de superfície na superfície, e uma propriedade de fa

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23/33 diga excelente é desse modo exibida. Além disso, a aspereza da superfície de extremidade no momento de cisalhamento é diminuída, de modo que a propriedade de fadiga da superfície de extremidade cisalhada também é excelente. Como tratamento de nitretação, podem ser citadas a nitretação a gás, a nitretação a plasma, a nitrocarburação a gás, e a nitrocarburação com banho de sal. Quando a nitretação a gás é executada, por exemplo, a peça automotiva é retido por 20 horas ou mais em uma atmosfera de amônia a 540°C. Em particular, contanto que o tratamento de nitretação seja um tratamento de nitrocarburação a gás geral com um gás misto de N2 + NH3 + CO2 a 570°C, por exemplo, a camada nitrificada descrita previamente pode ser obtida por um tempo de tratamento de cerca de cinco horas ou mais.

EXEMPLOS [0065] Em seguida, serão descritos exemplos da presente invenção.

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24/33

PRESENTE INVENÇÃO |

o < £ á 2 O O

COMPARAÇÃO |

o < £ á 2 O O

COMPARAÇÃO |

.Ω z

O o cd

O

CD

0,002 |

0,003 |

0,002 |

CD

0,002 |

CD

0,002 |

o

CD

0,002 |

| 0,070 |

Mo |

o

CD

0,040 |

CD

o

CD

| 0,220 |

CD

m

0,0003 |

0,0002 I

0,0003 |

0,0002 |

0,0003 |

0,0002 I

0,0003 |

0,0002 I

0,0002 1

0,0002 I

OI

0,0017 |

0,0002 I

0,0002 1

CD CD cd

0,0002 |

CD CD cd

CN

CO

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CN

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CN

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10

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O cd

O CD

CD CD

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d

o cd

O cd

CD cd

3

CD cd

>

0,051 |

0,052 |

0,098 |

0,052 |

0,051 |

0,052 |

0,055 |

0,051 |

0,052 |

0,051 |

| 0,154 I

0,053 |

0,052 |

0,053 |

| 0,041 1

0,050 |

0,053 |

0,050 |

0,052 |

0,051 |

0,054 |

0,053 |

0,054 |

0,051 |

0,052 |

<

0,105 |

0,107 |

0,109 |

0,114 |

O cd

0,252 |

0,489 |

0,102 |

cd

0,108 |

0,109 |

cd

0,109 |

0,112 |

| 0,95 |

cd

0,25 |

cd

0,113 |

cd

0,108 |

0,13 |

OOI 3

0,121 |

0,122 |

cd

o

0,860 |

0,859 |

0,861 |

1,150 |

0,841 |

0,861 |

0,858 |

0,847 |

0,854 |

0,852 |

0,857 |

0,856 |

0,863 |

| 0,405 |

| 2,140 |

0,861 |

0,858 |

0,837 |

0,853 |

0,851 |

0,860 |

0,858 |

0,853 |

0,852 |

0,855 |

0,849 |

0,852 |

ω

0,005 |

0,003 |

0,004 |

0,005 |

0,004 |

0,005 |

0,004 |

0,005 |

0,004 |

0,002 |

0,004 |

0,005 |

0,004 |

0,005 |

0,003 |

Q_

0,008 |

0,007 |

0,008 |

0,006 |

0,007 |

0,008 |

0,007 |

0,006 |

0,008 |

0,007 |

0,008 |

0,007 |

0,006 |

CD

CO

CN

CO

CN

10

CN

CO

çn

CN

cd

CO

LO

CO

10

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10

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10

CD

cd

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cd

CN cd

o

0,003 |

0,002 |

0,045 |

0,003 |

0,002 |

0,043 |

0,059 |

0,019 |

0,020 |

0,003 |

0,004 |

| 0,081 |

0,023 |

0,060 |

0,003 |

0,002 |

0,041 |

0,045 |

FOLHA DE AÇO |

LAMINAÇÃO A FRIO |

LAMINAÇÃO A QUENTE |

LAMINAÇÃO A FRIO |

LAMINAÇÃO A QUENTE |

LAMINAÇÃO A FRIO |

LAMINAÇÃO A QUENTE |

LAMINAÇÃO A FRIO |

LAMINAÇÃO A QUENTE |

FOLHA DE AÇO No. |

-

CN

CO

'’Φ

CO

σ>

CD

-

CN

CO

'’Φ

10

CO

σ>

CD CN

CN

CN CN

CO CN

CN

10 CN

CO CN

CN

CO CN

Petição 870190003816, de 14/01/2019, pág. 30/47

25/33

Nota

O •8. c g c CD CA 2 O. CO O £

O & c g CD c CD CA 2 O. CO O £

o & c g CD c CD CA 2 O. CO O £

o '8 c g CD c CD CA 2 O. CO O £

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O '8 c g CD c CD CA 2 O. CO O £

g

s

2 CO O. 8 £

2 CO Q. 8 £

Razão da densidade de discordâncias

9,7 |

2,7 |

6,3 I

4,5 |

irí

3,3 |

2,9 |

4,6 |

5,3 |

3,7 |

6,0 |

3,4 |

9,4 |

3,3 |

CO

5,3 |

7,3 |

7,0 |

3,5 |

3,2 |

4,5 |

3,2 |

3,9 |

4,7 |

2,9 |

4,0 |

3

| 10,20 |

I zã‘õ

2,01 1

Densidade de discordâncias dentro de 50 μπι da superfície

7.48E+15 |

1.82E+15 |

4.42E+15 |

4.11E+15 |

3.49E+15 |

2.19E+15 |

1.84E+15 |

4.72E+15 |

6,41 E+15 |

8.39E+15 |

2.97E+15 |

7.63E+15 |

3.23E+15 |

1.07E+16 |

7,01 E+15 |

2.60E+15 |

2,51 E+15 |

4.53E+15 |

9.48E+15 |

7.49E+15 |

6.44E+15 |

1.97E+15 |

2.72E+15 |

3.06E+15 |

3.34E+15 |

6.03E+15 |

3.39E+15 |

7.35E+15 |

1.27E+15 |

2.22E+16 |

1.39E+17 |

1.31E+15 |

1.29E+15 |

Densidade de discordâncias a % t

7.68E+14 |

6.87E+14 |

7,01 E+14 |

9.25E+14 |

6.86E+14 |

6.53E+14 |

+ LU O '’Φ co

1.08E+15 |

1.39E+15 |

1.60E+15 |

7.94E+14 |

1.28E+15 |

9.57E+14 |

1.13E+15 |

9.86E+14 |

7.76E+14 |

8,21 E+14 |

8.58E+14 |

1.30E+15 |

1.07E+15 |

1.85E+15 |

6,21 E+14 |

6.03E+14 |

9,51 E+14 |

8.64E+14 |

1.30E+15 |

1.18E+15 |

1.83E+15 |

6.70E+14 |

1.52E+16 |

1.36E+16 |

9.42E+14 |

6.43E+14 |

tz Ll_

13000 |

8200 |

9850 |

| 0088

10400 |

8200 |

8150 |

| 0006

9400 |

10250 |

9100 |

10700 |

8550 |

12250 |

11450 |

| 0098

8150 |

| 0066

12100 |

10800 |

8750 |

8200 |

8550 |

8350 |

8250 |

8400 |

8750 |

| 7950 |

| 7500 |

198000 |

| 4850 |

| 0096

csT E E 1—

0,090 |

0,123 |

0,109 |

0,113 |

0,103 |

0,122 |

0,123 |

0,116 |

O CD

0,114 |

0,102 |

0,119 |

0,090 |

0,094 |

0,121 |

0,122 |

O CD

0,091 |

0,097 |

0,119 |

0,131 |

0,135 |

0,115 |

0,119 |

0,123 |

0,117 |

0,114 |

0,123 |

1,845 |

0,230 |

0,167 |

O oT

F(kg/mm)

1164 |

1012 |

1077 |

997 |

1074 |

997 |

O o o

1041 |

1090 |

1124 |

1040 |

1093 |

1021 |

1098 |

1078 |

1037 |

993 |

1089 |

1103 |

1049 |

1040 |

1012 |

1108 |

985 |

| 966

1014 |

982 |

| 666

981 |

4065 |

45540 |

812 |

| 971 I

Razão da redução de passe de encruamento (%)

0,8 |

3

0,8 |

3

Folha de açon⁰.

-

CXI

CO

r—

CO

σ>

O

-

CXI

CO

'’Φ

CO

r—

CO

σ>

O CXI

CXI

CXI CXI

CO CXI

CXI

CO CXI

r— CXI

CO CXI

Csl

Teste n°.

-

CXI

CO

r—

CO

σ>

o

-

CXI

CO

'’φ

CO

r—

CO

σ>

O CXI

CXI

csl

CO CXI

a

m CXI

CO CXI

r— CXI

CO CXI

σ> Csl

O CO

CD

CO

CO CO

rcn 'sO οο cn ο OS ο ΓΟΟ

CL26/33

Nota

O '8 c a> c CD W 2 O. CO O £

o '8 c CD c CD W 2 O. CO O £

O '8 c CD c CD W 2 O. CO O £

o '8 c CD c CD W 2 O. CO O £

ο '8 c CD c CD W 2 O. CO O £

O '8 c CD c CD W 2 O. CO O £

o '8 c CD c CD W 2 O. CO O £

o '8 c 1 CD c CD W 2 O. CO O £

ο '8 c 1 CD c CD W 2 O. CO O £

o '8 c 1 CD c CD W 2 O. CO O £

s

2 CO O. 8 £

2 CO Q. 8 £

Resistência à fadiga a 105 ciclos da superfície da folha de aço

432 |

406 |

408 |

441 |

423 |

404 |

418 |

404 |

5

413 |

406 |

410 |

389 |

324 |

394 |

265 |

279 |

305 |

317 |

323 |

290 |

391 |

380 |

387 |

375 |

398 |

391 |

383 |

337 |

339 |

318 |

332 |

Resistência à fadiga a 105 ciclos da superfície de extremidade cisalhada

153 |

132 |

σ>

140 |

σ?

128 |

133 |

120 |

122 |

123 |

132 |

CN

σ>

108 |

124 |

σ>

O σ>

O o

r—

LO

CO CO

LO

120 |

135 |

120 |

σ> LO

130 |

r—

Csl

σ>

r—

σ> σ>

109 |

Profundidade de endurecimento após a nitretação/μπη

467 |

457 |

463 |

467 |

461 |

449 |

447 |

I ZStr

467 |

461 |

448 |

443 |

446 |

424 |

434 |

283 |

341 |

383 |

407 |

413 |

372 |

453 |

441 |

459 |

458 |

I ZStr

448 |

450 |

409 |

395 |

412 |

388 |

401 |

Aspereza da superfície após a nitretação/Hv

821 |

cõ

762 |

856 |

852 |

833 |

879 |

787 |

799 |

785 |

773 |

795 |

814 |

638 |

851 |

962 |

767 |

822 |

710 |

700 |

682 |

785 |

810 |

791 |

722 |

802 |

841 |

| 608

781 |

892 |

921 |

803 |

822 |

Aspereza da superfície de extremidade cisalhada

1,90 |

2,03 |

2,02 |

σϊ

1,97 |

1,95 |

1,99 |

2,06 |

2,09 |

1,94 |

2,03 |

2,01 |

1,69 |

2,07 |

1,70 |

1,99 |

1,83 |

2,81 |

16,50 |

2,15 |

21,40 |

σϊ

1,76 |

1,86 |

15,40 |

2,19 |

1,89 |

1,75 |

1,65 |

1,85 |

1,84 |

* LJ_ θ'·» <2 s

31464

30545

30521

25985

28669

41356

35239

39853

76014

65340

54148

60102

26678

37326

46426

41542

37798

28252

30885

46638

45175

30545

33754

30734

32994

25043

44398

32266

30027

31598

24502

30960

30291 I

TS‘EI /MPa %

O

13087

13939

14389

16475

13086

12540

13372

15296

15449

13211

12194

10542

14545

13295

13449

15727

13968

13375

LO '’Φ co

12449

13094

13357

12638

12776

10574

15072

15524

12840

9230

9894

13072

13179

%/Y

89,9

LO CO CO

78,5

67,0

81,2

120,0

O

108,0

120,4

98,0

118,3

113,2

67,3

97,0

O

123,8

85,0

72,0

42,0

81,5

55,0

92,1

93,5

91,2

94,0

67,5

65,1

42,4

89,1

LO CO

58,2

90,0

CO CO

EI/%

36,7

37,9

35,9

37,1

38,0

39,2

36,2

24,2

23,2

28,9

23,0

26,6

37,8

31,8

40,1

35,4

35,6

18,2

20,7

LO

37,2

37,0

37,5

36,4

28,5

22,1

20,4

38,1

24,1

23,5

38,0

38,2 I

TS/ MPa

413

345

389

388

433

345

320

369

831

887

458

531

396

385

418

336

445

392

735

572

822

352

361

337

351

371

682

761

337

383

421

344

345 I

Folha de aço

O £ CO o '& CO c E

O £ CO o '& CO c E J3

O £ CO o '& CO c E

CD c CD σ CO '8 CO c E J3

O £ CO o '& c É J3

O £ CO o '& CO c E J3

CD c CD σ CO '8 CO c E J3

CD c CD σ CO o '8 CO c E

CD c CD σ CO o '8 CO c E J3

O £ CO o '& c É J3

O £ CO o '& CO c E

O £ CO o '& CO c E J3

CD c CD σ CO '8 CO c E J3

CD c CD σ CO o '8 CO c E J3

O £ CO o '& c É J3

O £ CO o '& CO c E J3

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O £ CO o '& CO c E J3

c CD σ CO '8 CO c E J3

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O £ CO o c É

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Laminação a frio

J= ω &ο· £ ·° ™ <=

-

CXI

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Teste n°.

-

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O CXI

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Csl Csl

CO Csl

LO Csl

CO Csl

r— Csl

CO Csl

σ> Csl

O CO

CO

Csl CO

CO CO

27/33 [0066] Aços dos tipos 28 que têm os componentes químicos mostrados na Tabela 1 foram derretidos. Incidentalmente, os aços dos tipos a 12 estão na faixa de componentes da presente invenção e os aços dos tipos 13 a 28 são componentes comparativos, cada um dos quais se desvia do componente da presente invenção. Além disso, o C foi excluído da implementação porque o componente de menos de 0,0002% foi derretido e foi requerido um custo extremamente elevado. Alguns de cada um desses aços foram laminados a quente para ser fabricados em um material laminado áspero que tem uma espessura de folha de 25 mm por tentativa. Os materiais laminados ásperos foram aquecidos até 1200 a 1250°C para serem sujeitados à laminação de acabamento a uma temperatura de laminação de acabamento de 950°C para serem então resfriados a uma taxa de resfriamento média de 5°C/s em uma zona de resfriamento, e cada uma das folhas de aço foi bobinada em uma forma de bobina a uma temperatura de bobinagem de 550°C para manufaturar desse modo as folhas de aço, cada uma das quais tem uma espessura de folha de 2,3 mm, e em uma solução aquosa de ácido clorídrico a 7%, as carepas em cada superfície foram removidas e, sob as condições de passe de encruamento na Tabela 2, a laminação foi executada e foram obtidas as folhas de aço laminado a quente para a nitretação.

[0067] Além disso, cada uma das folhas de aço laminado a quente antes da laminação de passe de encruamento foi sujeitada à laminação frio a uma relação de laminação a frio de 60%, retida por um tempo máximo de retenção da temperatura de aquecimento de 30 (s) a uma taxa de aquecimento de 10 (°C/s), sujeitada a um processo de recozimento em que o resfriamento é executado até 550°C para ser interrompido, e laminada sob as condições de passe de encruamento na Tabela para fabricar as folhas de aço laminadas a frio para a nitretação. Na Tabela 2, cada um dos números de Testes 1 a 12 tem o componente da

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28/33 folha de aço e a condição de fabricação que é enquadrada dentro das faixas, cada um dos números de Testes 13 a 28 tem o componente de folha de aço ou a condição de fabricação que fica fora da faixa, e cada um dos números de Testes 29 a 33 tem a condição de laminação de passe de encruamento que fica fora da escala.

[0068] Das folhas de aço de todos os números de Testes, uma largura total a meio máximo de difração de raios X foi medida e uma densidade de discordâncias foi medida por um método de Wjlliarnson-Hall. Incidentalmente, para a largura total a meio máximo de um raio X, os picos de difração de (110), (112), e (220) foram usados. Incidentalmente, a fim de medir a densidade de discordâncias na posição de 50 pm a superfície e a densidade de discordâncias na posição de 1/4 de espessura da folha, uma amostra que tem um tamanho de um comprimento de 25 mm x 15 mm de largura foi cortada de cada tipo de aço para ser diminuída na espessura até uma posição de medição predeterminada por eletropolimento.

[0069] Os resultados da medição são tal como mostrado na Tabela 2, e os números de Testes 1 a 28 se enquadram dentro da faixa de fabricação da presente invenção, a razão das densidades de deslocamento na posição de 50 pm da superfície e na posição de 1/4 de espessura da folha não era menor do que 2,0 nem maior do que 10,0. No Teste número 29 com a razão da redução de passe de encruamento caindo abaixo de 0,5%, a F/T era de 8.000 ou menos, de modo que a razão da densidade de discordâncias caiu abaixo de 2,0. Além disso, no Teste número 30, a razão da redução de passe de encruamento era de 5% ou mais e a tensão foi aumentada de maneira significativa, o que resultou no fato que, além da densidade de discordâncias na posição de 50 pm da superfície, a densidade de discordâncias na posição de 1/4 de espessura da folha aumentou de maneira significativa e a razão da densidade de discordâncias caiu abaixo de 2,0. Além disso, no Teste

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29/33 número 31, uma carga de linha no momento da laminação de passe de encruamento foi aumentada, o que resultou no fato que a razão da densidade de discordâncias excedeu 10,0. Incidentalmente, em comparação ao Teste número 2, a densidade de discordâncias na posição de 1/4 de espessura da folha também aumentou de modo proeminente. [0070] Em seguida, em todos os tipos de aço, um tratamento de nitretação a gás foi executado sob a condição a seguir. A condição do tratamento de nitretação a gás foi ajustada em uma atmosfera que é um gás misto de NH3 : N2 : CO2 = 50 : 45 : 5 em fração de volume, uma temperatura é de 570°C, e um tempo de retenção é de cinco horas. A resistência à tração TS e a ductilidade El antes do tratamento de nitretação foram avaliadas de acordo com um método de teste descrito na norma JIS-Z2241 mediante a fabricação de um corpo de prova n°. 5 descrito na norma JIS-Z2201. Além disso, a formabilidade de rebarbação λ antes da nitretação foi avaliada de acordo com um método de teste descrito na norma JIS-Z2256. A rugosidade de uma superfície de extremidade cisalhada antes da nitretação foi medida ao usar um testador de aspereza de superfície do tipo de contato depois de a perfuração e o cisalhamento terem sido executados ao usar uma matriz que tem um perfurador cilíndrico com 10 mm de diâmetro e 15% de um espaçamento. Incidentalmente, no que diz à aspereza da superfície de extremidade cisalhada, uma superfície da fratura foi medida na direção da espessura da folha e a aspereza média foi empregada. Cada uma das folhas de aço de todos os números de teste foi trabalhada como um corpo de prova plano mostrado na FIG. 5 a fim de examinar uma propriedade de fadiga da superfície da folha de aço após a nitretação, e cada uma delas foi trabalhada como um corpo de prova mostrado na FIG. 6 sob a condição de perfuração descrita previamente a fim de examinar uma propriedade de fadiga da superfície de extremidade cisalhada, e cada um dos corpos de prova do teste de fadiga nitrificados que foram

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30/33 submetidos ao tratamento sob a condição de tratamento de nitretação descrita previamente foi fabricado e teve o teste de fadiga previamente descrito realizado no mesmo. A dureza após o tratamento de nitretação foi medida de acordo com a norma JIS-Z-2244. No que diz respeito a um local de medição, cada corpo de prova foi cortado de modo que a sua seção transversal L pudesse aparecer e foi polido e HV0.3 (2,9 N) foi medido a intervalos de 10 pm de 1/4 do diâmetro até a superfície.

[0071] Na Tabela 3 são mostradas as propriedades dos materiais antes do tratamento de nitretação.

[0072] Em termos de comparação dos Testes números 2, 18 e 24 diferentes no teor de Si, no Teste número 18 que tem o teor de Si que é maior do que 0,5%, a profundidade de endurecimento de superfície diminuiu de modo proeminente. Além disso, no Teste número 24 que tem o teor de Si que é menor do que 0,001%, a profundidade de endurecimento de superfície aumentou ligeiramente com respeito ao Teste número 2, o que não foi um efeito proeminente. Em termos de comparação dos Testes números 2, 20 e 21 diferentes no teor de Mn, no Teste número 20 que tem o teor de Mn que é maior do que 1,33%, um aumento proeminente na aspereza da superfície de extremidade cisalhada foi confirmado. Em termos de comparação da dureza de superfície dos Testes números 2, 4, 14 e 15 diferentes no teor de Cr, a dureza depois da nitretação foi assegurada de maneira estável na faixa de componentes da presente invenção e a dureza mudou muito pouco mesmo onde o teor de Cr excedeu 2,0%.

[0073] Em termos de comparação dos Testes números 2, 6, 7,16 e 25 diferentes no teor de Al, no caso do teor de Al ser igual a 0,10% ou mais, um endurecimento proeminente da superfície podia ser confirmado. Além disso, quando mais de 0,5% de Al eram contidos, um aumento na dureza de superfície foi confirmado, mas uma diminuição pro

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31/33 eminente na profundidade do endurecimento de superfície foi confirmada. Em termos de comparação dos Testes números 2, 3, 13 e 17 diferentes no teor de V, quando V excedeu 0,1 %, El (%), que é um índice da ductilidade, diminuiu de modo proeminente. No que diz respeito à profundidade de endurecimento de superfície após a nitretação, quando o teor de V era de 0,05% ou mais, a profundidade de endurecimento de superfície aumentou de modo proeminente, mas quando o teor de V excedeu 0,10%, a profundidade de endurecimento de superfície tendeu a ser saturada, e no Teste número 13 a profundidade de endurecimento de superfície quase não diminuiu. Além disso, foi verificado que cada um dos aços da presente invenção contém boro para suprimir desse modo um aumento proeminente na aspereza da superfície de extremidade cisalhada, e cada um fica em uma faixa apropriada onde o boro não era contido em excesso. Em termos de comparação dos Testes números 2, 22 e 26 diferentes no teor de Ti, no Teste número 22 que tem o teor de Ti de mais de 0,1%, um aumento proeminente na aspereza da superfície de extremidade cisalhada foi confirmado. Além disso, também no Teste número 26 que tem o teor de Ti que é menor do que 0,005%, um aumento proeminente na aspereza da superfície de extremidade cisalhada foi confirmado. Em termos de comparação dos Testes números 2, 23 e 24 diferentes no teor de B, no Teste número 23 que não contém B, um aumento proeminente na aspereza da superfície de extremidade cisalhado foi confirmado. Além disso, no Teste número 24 contendo mais de 0,0015% de B, um efeito de diminuição da aspereza da superfície de extremidade cisalhada igual a ou maior do que o resultado do Teste número 2 não foi confirmado. Nos Testes números 1 e 5, cada um dos quais contém Mo e Nb, uma melhoria da dureza de superfície foi confirmada. No entanto, no Teste número 27 que tem um teor de Mo que é maior do que 0,20%, uma melhoria da dureza de superfície não foi confirmada, e no Teste número 28 que tem um teor de Nb que é

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32/33 maior do que 0,05%, uma deterioração proeminente da formabilidade de rebarbação λ foi confirmada.

[0074] No Teste número 29 que tem uma razão de redução de passe de encruamento de 0,4%, a razão da densidade de discordâncias caiu abaixo de 2,0, e em comparação ao resultado do Teste número 2 com o mesmo número de folha de aço, um efeito de melhora da profundidade de endurecimento de superfície não foi confirmado. Além disso, no Teste número 30, a razão da redução era de 5,1% e a relação da densidade de discordâncias caiu abaixo de 2,0, e em comparação ao resultado do Teste número 2 com o mesmo número de folha de aço, uma diminuição proeminente na ductilidade foi confirmada. Além disso, no Teste número 31 que tem uma razão da densidade de discordâncias maior do que 10,0, uma diminuição mais proeminente na ductilidade foi confirmada. Além disso, nos Testes números 29 a 31, uma diminuição na profundidade de endurecimento de superfície também foi confirmada. No Teste número 32, a razão da redução de passe de encruamento estava na faixa apropriada, mas a F/T descrita previamente era menor do que 8.000, de modo que a razão da densidade de discordâncias era menor do que 2,0. Portanto, a profundidade de endurecimento de superfície após a nitretação no Teste número 32 era extremamente baixa em comparação ao Teste número 2. Além disso, no Teste número 33, a F/T descrita previamente e a relação da densidade de discordâncias eram satisfatórias, mas a razão da redução de passe de encruamento era de 0,4%, de modo que foi confirmado que ocorreu um ponto de rendimento superior - um ponto de rendimento inferior e o alongamento limite não pode ser suprimido.

[0075] Finalmente, os resultados da propriedade de fadiga das folhas de aço da presente invenção são mostrados na Tabela 3. Em cada uma das folhas de aço da presente invenção, a resistência à fadiga a

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10⁵ ciclos da superfície da folha de aço era de 400 MPa ou mais. Incidentalmente, no Teste número 15, mais de 2,0% de Cr estavam contidos, e em comparação ao Teste número 4 que tem o teor na faixa apropriada, a resistência à fadiga previamente descrita quase não diminuiu, a dureza de superfície melhorou mas a profundidade de endurecimento de superfície diminuiu, e a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço era de 400 MPa ou menos. Similarmente, também o Teste número 16 que tem um teor de Al que é maior do que 0,50% e o Teste número 13 que tem um teor de V que é maior do que 0.10%, a profundidade de endurecimento de superfície diminuiu e a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço era de 400 MPa ou menos. Além disso, no Teste número 23 que contém mais de 0,0015% de B, uma diminuição proeminente na resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície cortada da extremidade pode ser suprimida, mas B estava contido em excesso, de modo que a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço era de 400 MPa ou menos. Considera-se que isto seja devido ao retardo da difusão das lacunas atômicas causadas por B que está contido em excesso. Foi verificado que a faixa da presente invenção é ajustada à faixa de componentes apropriada, e desse modo a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície de extremidade cisalhada e a resistência à fadiga a 10⁵ ciclos da superfície da folha de aço são obtidas.

[0076] A partir do acima exposto, foi verificado que a folha de aço da presente invenção que tem a faixa de componentes apropriada e fabricada pelo método de fabricação apropriado é usada, tornando desse modo possível tornar grande a profundidade de endurecimento de superfície após a nitretação e exibir uma propriedade de fadiga extremamente excelente após a nitretação sem deteriorar a formabilidade antes da nitretação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Folha de aço para a nitretação excelente na resistência à fadiga, caracterizada pelo fato de que consiste em:

em % em massa,

C: 0,0002% ou mais 0,07% ou menos;

Si: 0,0010% ou mais 0,50% ou menos;

Mn: 0,10% ou mais 1,33% ou menos;

P: 0,003% ou mais 0,02% ou menos;

S: 0,001% ou mais 0,02% ou menos;

Cr: mais de 0,80% e 1,20% ou menos;

Al: 0,10% ou mais 0,50% ou menos;

V: 0,05% ou mais 0,10% ou menos;

Ti: 0,005% ou mais 0,10% ou menos;

B: 0,0001% ou mais 0,0015% ou menos; e opcionalmente um ou ambos, em % em massa,

Mo: 0,001 ou mais 0,20% ou menos;

Nb: 0,001 ou mais 0,050% ou menos, e o restante é composto por Fe e impurezas, em que uma densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura da folha a partir da superfície da folha de aço é 2,0 vezes ou mais 10,0 vezes ou menos em comparação a uma densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha.
2. Método de fabricação de uma folha de aço laminada a quente para a nitretação excelente na resistência à fadiga, como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

em uma tarugo de aço que consiste em, % em massa, C 0.0002% ou mais 0,07% ou menos, Si 0,0010% ou mais 0,50% ou menos, Mn 0,10% ou mais 1,33% ou menos, P 0,003% ou mais 0,02% ou menos, S 0,001 % ou mais 0,02% ou menos, Cr mais de 0,80% e 1,20% ou menos, Al 0,10% ou mais 0,50% ou menos, V 0,05% ou mais 0,10%

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2/3 ou menos, Ti 0,005% ou mais 0,10% ou menos, B 0,0001% ou mais 0,0015% ou menos, e um balanço sendo composto por Fe e impurezas, a execução da laminação a quente; a execução da decapagem; e então a execução da laminação de passe de encruamento sob a condição em que uma razão da redução é de 0,5 a 5,0% e a F/T (mm), que é uma razão entre uma carga de linha F (kg/mm) de uma carga da usina de laminação dividida por uma largura de folha da folha de aço e uma carga T (kg/mm²) por unidade de área a ser aplicada na direção longitudinal da folha de aço, é de 8.000 ou mais.
3. Método de fabricação de uma folha de aço laminada a frio para a nitretação excelente na resistência à fadiga, como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

em um tarugo de aço que consiste em, % em massa, C 0,0002% ou mais 0,07% ou menos, Si 0,0010% ou mais 0,50% ou menos, Mn 0,10% ou mais 1,33% ou menos, P 0,003% ou mais 0,02% ou menos, S 0,001% ou mais 0,02% ou menos, Cr de 0,80% e 1,20% ou menos, Al 0,10% ou mais 0,50% ou menos, V 0,05% ou mais 0,10% ou menos, Ti 0,005% ou mais 0,10% ou menos, B 0,0001% ou mais 0,0015% ou menos, e o restante é composto por Fe e impurezas , a execução da laminação a quente; a execução da decapagem, da laminação a frio e do recozimento; e então a execução da laminação de passe de encruamento sob a condição em que uma razão da redução é de 0,5 a 5,0% e a F/T (mm), que é uma razão entre uma carga de linha F (kg/mm) de uma carga da usina de laminação dividida por uma largura de folha da folha de aço e uma carga T (kg/mm²) por unidade de área a ser aplicada na direção longitudinal da folha de aço, é de 8.000 ou mais.
4. Peça automotiva excelente na resistência à fadiga, caracterizada pelo fato de que:

uma folha de aço, como definida na reivindicação 1, que consiste em, % em massa, C 0,0002% ou mais 0,07% ou menos, Si

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0,0010% ou mais 0,50% ou menos, Mn 0,10% ou mais 1,33% ou menos, P 0,003% ou mais 0,02% ou menos, S 0,001% ou mais 0,02% ou menos, Cr mais de 0,80% e 1,20% ou menos, Al 0,10% ou mais 0,50% ou menos, V 0,05% ou mais 0,10% ou menos, Ti 0,005% ou mais 0,10% ou menos, B 0,0001% ou mais 0,0015% ou menos, e o restante é composto por Fe e impurezas e em que uma densidade de discordâncias dentro de 50 pm na direção da espessura a partir da folha da superfície da folha de aço é 2,0 vezes ou mais 10,0 vezes ou menos em comparação a uma densidade de discordâncias na posição de 1/4 na direção da espessura da folha é formada para ser então tratada com nitretação.

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Razão de densidades de deslocamento na posição de 50 mm da superfície e na posição de 1/4 de espessura da folha de aço