BR112017002189B1

BR112017002189B1 - Método para produzir uma folha de aço, folha de aço e uso de uma folha de aço

Info

Publication number: BR112017002189B1
Application number: BR112017002189-7A
Authority: BR
Inventors: Jean-Philippe Masse; Jean-Christophe Hell
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2021-03-23
Also published as: CN106661645B; EP3177749B8; MX2017001745A; EP3177749B1; RU2695680C2; CN106661645A; HUE041697T2; WO2016020899A1; CA2956539C; TR201900530T4; ES2710293T3; KR102464732B1; JP2020147852A; JP7033625B2; RU2017103760A; EP3177749A1; CA2956539A1; RU2017103760A3; US20170233847A1; JP2017526819A

Abstract

a invenção refere-se a um método para produzir uma folha de aço revestida de alta resistência que tem um limite de elasticidade ys > 550 mpa, uma resistência à tração ts > 980 mpa, e formabilidade e ductilidade aperfeiçoadas. o aço contém: 0,15% = c = 0,25%, 1,2% = si = 1,8%, 2% = mn = 2,4%, 0,1% = cr = 0,25%, al = 0,5%, em que o saldo é fe e impurezas inevitáveis. a folha é recozida a uma temperatura entre ta1 = ac3 ? 0,45*(ms ? qt) e ta2 = 830 °c por pelo menos 30 s e então arrefecida bruscamente por resfriamento da mesma até uma temperatura de arrefecimento brusco qt entre 180 °c e 300 °c, então aquecida até uma temperatura de divisão pt entre 380 °c e 480 °c e mantida nessa temperatura por um tempo de divisão pt entre 10 s e 300 s, e então revestida por imersão a quente e resfriada até a temperatura ambiente com uma taxa de resfriamento de pelo menos 25 °c/s abaixo de 300 °c, ou diretamente resfriada até a temperatura ambiente com uma taxa de resfriamento de pelo menos 25 °c/s e adicionalmente eletrogalvanizada, ou resfriada até a temperatura ambiente com uma taxa de resfriamento de pelo menos 25 °c/s sem revestimento. o aço de acordo com a invenção contém 5% a 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 50% de martensita dividida, pelo menos 10% de austenita residual, menos do que 10% de martensita fresca, e bainita, sendo que a soma de martensita dividida e bainita é de pelo menos 60%. a mesma também se refere à folha revestida ou não revestida obtida.

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO, FOLHA DE AÇO E USO DE UMA FOLHA DE AÇO

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um método para produzir uma folha de aço revestida de alta resistência que tenha resistência, ductilidade e formabilidade aperfeiçoadas e às folhas obtidas com o método.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Para fabricar vários equipamentos tais como partes de membros estruturais de corpo e painéis de corpo para veículos automotivos, é comum usar folhas revestidas feitas de aços de DP (de fase dupla) ou aços de TRIP (plasticidade induzida por transformação).

[003] Por exemplo, tais aços que incluem uma microestrutura martensítica e/ou alguma austenita retida e que contêm cerca de 0,2% de C, cerca de 2% de Mn, cerca de 1,7% de Si têm um limite de elasticidade de cerca de 750 MPa, uma resistência à tração de cerca de 980 MPa, um alongamento total de mais do que 8%. Essas folhas são produzidas em linha de recozimento contínua através de arrefecimento brusco de uma temperatura de recozimento maior do que o ponto de transformação Ac3, até uma temperatura de superenvelhecimento acima do ponto de transformação Ms e da manutenção da folha na temperatura por um dado tempo. Em seguida, a folha é galvanizada por imersão a quente ou eletrogalvanizada.

[004] Para reduzir o peso do automotivo de modo a aperfeiçoar sua eficiência de combustível em vista da conservação de meio ambiente global, é desejável ter folhas que tenham limite de elasticidade e resistência à tração aperfeiçoados. Mas tais folhas devem também ter uma boa ductilidade e uma boa formabilidade.

[005] O documento de patente no U.S. 2014/170439 revela um processo para produzir uma folha que tem uma resistência mecânica de pelo menos 1.000 MPa. Além disso, um tratamento a quente, conhecido como arrefecimento e divisão, é revelado em termos gerais em "The quenching and partitioning process: background and recent progress", John G. SPeer et al., Materials Research, Vol.8, No 4, abril de 2008.

[006] Em relação a isso, permanece desejável ter folhas que tenham um limite de elasticidade YS de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração TS de cerca de 980 MPa, um alongamento uniforme de pelo menos 12% e um alongamento total de pelo menos 18%. Ademais, é também desejável ter folhas que tenham alta resistência a dano, por exemplo, uma relação de expansão de furo HER de pelo menos 30%. A relação de expansão de furo referida na descrição completa e nas reivindicações é medida de acordo com o padrão ISO16630 : 2009. Portanto, a finalidade da presente invenção é fornecer tal folha e um método para produzir a mesma.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Portanto, a invenção refere-se a um método para produzir uma folha de aço que tenha uma microestrutura que contém entre 5% e 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 10% de austenita retida, pelo menos 50% de martensita dividida, menos do que 10% de martensita fresca, e bainita, sendo que a soma de martensita dividida e bainita é de pelo menos 60%, através de um tratamento térmico uma folha de aço em que a composição química do aço contém em % em peso:
0,15% ≤ C ≤ 0,25%
1,2% ≤ Si ≤ 1,8%
2% ≤ Mn ≤ 2,4%
0,1% ≤ Cr ≤ 0,25%
Al ≤0,5%
em que o saldo é Fe e impurezas inevitáveis, e em que as operações de tratamento térmico e revestimento compreendem as sucessivas etapas a seguir:

- aquecer e recozer a folha a uma temperatura de recozimento TA entre TA1 = Ac3 - 0,45*(Ms - QT) em que QT é a temperatura de arrefecimento brusco entre 180 °C e 300 °C e TA2 = 830 °C por um tempo de mais do que 30 s,
- arrefecer bruscamente a folha através do resfriamento da mesma até a temperatura de arrefecimento brusco QT entre 180 °C e 300 °C,
- aquecer a folha até uma temperatura de divisão PT entre 380 °C e 480 °C por um tempo de divisão Pt entre 10 s e 300 s,
- resfriar a folha até a temperatura ambiente com uma taxa de resfriamento de pelo menos 25 °C/s.

[008] Preferencialmente, o método de acordo com a invenção é tal que: 0,17% ≤ C ≤ 0,21 %.

[009] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que: 1,3% ≤ Si ≤ 1,6%.

[010] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que: 2,1% ≤ Mn ≤ 2,3%.

[011] Em uma realização preferencial, o método de acordo com a invenção é tal que a temperatura de divisão PT seja entre 430 °C e 480 °C por um tempo de divisão entre 10 s e 90 s.

[012] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que a temperatura de divisão PT seja entre 380 °C e 430 °C por um tempo de divisão entre 10 s e 300 s.

[013] Em uma primeira realização, para produzir uma folha de aço revestida, o método compreende, entre a etapa de aquecer a folha até a temperatura de divisão PT para o tempo de divisão Pt, e a etapa de resfriar a folha até a temperatura ambiente, uma etapa de revestir a folha por imersão a quente.

[014] Em uma realização preferencial, o método de acordo com a invenção é tal que a etapa de revestimento por imersão a quente seja uma etapa de galvanização.

[015] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que a etapa de revestimento por imersão a quente seja feita com o uso de um banho de Al ou de liga de Al.

[016] Em uma segunda realização, para produzir uma folha de aço revestida, o método compreende, após a folha ser resfriada até a temperatura ambiente, uma etapa de revestir a folha seja por eletrogalvanização ou revestimento a vácuo.

[017] Em uma realização preferencial, o método de acordo com a invenção é tal que a soma de martensita e bainita seja de pelo menos 65%.

[018] O objetivo da invenção também se refere a uma folha de aço em que a composição química do aço contém em % em peso:
0,15% ≤ C ≤ 0,25%
1,2% ≤ Si ≤ 1,8%
2% ≤ Mn ≤ 2,4%
0,1 ≤ Cr ≤ 0,25%
Al ≤0,5%
em que o saldo é Fe e impurezas inevitáveis, em que a microestrutura compreende entre 5% e 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 50% de martensita dividida, pelo menos 10% de austenita residual, menos do que 10% de martensita fresca, e bainita, sendo que a soma de martensita dividida e bainita é de pelo menos 60%.

[019] Preferencialmente, a folha de aço de acordo com a invenção é tal que: 0,17% ≤ C ≤ 0,21 %.

[020] Em outra realização, a folha de aço de acordo com a invenção é tal que: 1,3% ≤ Si ≤ 1,6%.

[021] Em outra realização, a folha de aço de acordo com a invenção é tal que: 2,1% ≤ Mn ≤ 2,3%.

[022] Em uma realização preferencial, a folha de aço de acordo com a invenção é revestida com Zn ou uma liga de Zn ou até mesmo com Al ou liga de Al.

[023] Em uma realização preferencial, a folha de aço de acordo com a invenção tem um limite de elasticidade de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa, um alongamento uniforme de pelo menos 12%, um alongamento total de pelo menos 18% e uma relação de expansão de furo de pelo menos 30%.

[024] Em uma realização preferencial, a folha de aço de acordo com a invenção é tal que a soma de martensita e bainita seja de pelo menos 65%.

[025] A invenção também tem um objetivo do uso de uma folha de aço ou do método de produção descrito para fazer partes para um corpo automotivo em branco.

[026] De acordo com outro aspecto, a invenção refere-se a um método para produzir uma folha de aço revestida que tenha uma microestrutura que contém entre 5% e 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 10% de austenita retida e pelo menos 65% de martensita e bainita através de um tratamento térmico e revestimento de uma folha de aço em que a composição química do aço contém em % em peso:
0,15% ≤ C ≤ 0,25%
1,2% ≤ Si ≤ 1,8%
2% ≤ Mn ≤ 2,4%
0,1% ≤ Cr ≤ 0,25%
Al ≤0,5%
em que o saldo é Fe e impurezas inevitáveis e em que as operações de tratamento térmico e revestimento compreendem as sucessivas etapas a seguir:

- aquecer e recozer a folha a uma temperatura de recozimento TA entre TA1 = Ac3 - 0,45*(Ms - QT) em que QT é a temperatura de arrefecimento brusco entre 180 °C e 300 °C e TA2 = 830 °C por um tempo de mais do que 30 s,
- arrefecer bruscamente a folha através do resfriamento da mesma até a temperatura de arrefecimento brusco QT,
- aquecer a folha até uma temperatura de divisão PT entre 380 °C e 480 °C por um tempo de divisão Pt entre 10 s e 300 s,
- revestir a folha seja por eletrogalvanização ou revestimento a vácuo após resfriar até a temperatura ambiente ou através de revestimento por imersão a quente a folha e então resfriar a mesma até a temperatura ambiente.

[027] Preferencialmente, o método de acordo com a invenção é tal que: 0,17% ≤ C ≤ 0,21 %.

[028] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que: 1,3% ≤ Si ≤ 1,6%.

[029] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que: 2,1% ≤ Mn ≤ 2,3%.

[030] Em uma realização preferencial, o método de acordo com a invenção é tal que a temperatura de divisão PT seja entre 430 °C e 480 °C por um tempo de divisão entre 10 s e 90 s.

[031] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que a temperatura de divisão PT seja entre 380 °C e 430 °C por um tempo de divisão entre 10 s e 300 s.

[032] Em uma realização preferencial, o método de acordo com a invenção é tal que a etapa de revestimento por imersão a quente seja uma etapa de galvanização ou recozimento e galvanização.

[033] Em outra realização, o método de acordo com a invenção é tal que a etapa de revestimento por imersão a quente seja feita com o uso de um banho de Al ou de liga de Al.

[034] De acordo com esse aspecto, o objetivo da invenção também se refere a uma folha de aço em que a composição química do aço contém em % em peso:
0,15% ≤ C ≤ 0,25%
1,2% ≤ Si ≤ 1,8%
2% ≤ Mn ≤ 2,4%
0,1 ≤ Cr ≤ 0,25%
Al ≤0,5%
em que o saldo é Fe e impurezas inevitáveis, em que a microestrutura compreende dentre 5% e 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 10% de austenita residual e pelo menos 65% de martensita e bainita combinadas.

[035] Preferencialmente, a folha de aço de acordo com a invenção é tal que: 0,17% ≤ C ≤ 0,21 %.

[036] Em outra realização, a folha de aço de acordo com a invenção é tal que: 1,3% ≤ Si ≤ 1,6%.

[037] Em outra realização, a folha de aço de acordo com a invenção é tal que: 2,1% ≤ Mn ≤ 2,3%.

[038] Em uma realização preferencial, a folha de aço de acordo com a invenção é revestida com Zn ou uma liga de Zn ou até mesmo com Al ou liga de Al.

[039] Em uma realização preferencial, a folha de aço de acordo com a invenção tem um limite de elasticidade de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa, um alongamento uniforme de pelo menos 12% e um alongamento total de pelo menos 18%.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[040] A invenção será agora descrita em detalhes, mas sem introduzir limitações, em vista da Figura 1 que ilustra, para a mesma composição de aço, o par (resistência à tração - relação de expansão de furo) que pode ser obtido de acordo com o processo de fabricação da invenção, em comparação a um processo que não inclui uma etapa de arrefecimento brusco e divisão de martensita.

[041] De acordo com a invenção, a folha é obtida através de laminação a quente e laminação a frio de um semiproduto cuja composição química contém, em % em peso:

- 0,15 a 0,25% de carbono, e preferencialmente 0,17% a 0,21%, para assegurar uma resistência satisfatória e aperfeiçoar a estabilidade da austenita retida. Esse teor de austenita retida é necessário para obter alongamentos uniformes e totais suficientes. Se o teor de carbono estiver acima de 0,25%, a folha submetida à laminação a quente é muito dura para laminar a frio e a soldabilidade é insuficiente. Se o teor de carbono estiver abaixo de 0,15%, os níveis de limite de elasticidade e de resistência à tração não alcançarão respectivamente 550 e 980 MPa;
- 1,2% a 1,8%, preferencialmente 1,3% a 1,6% de silício a fim de estabilizar a austenita, para fornecer um fortalecimento sólido de solução e atrasar a formação de carbonetos durante um superenvelhecimento sem formação de óxidos de silício na superfície da folha que é prejudicial a uma capacidade de revestimento;
- 2% a 2,4% e preferencialmente 2,1% a 2,3% de manganês. O mínimo é definido para ter uma capacidade de endurecimento suficiente a fim de obter uma microestrutura que contenha pelo menos 65% de martensita e bainita, uma resistência à tração de mais do que 980 MPa e o máximo é definido para evitar que tenha problemas de segregação que são prejudiciais à ductilidade se o teor de Mn estiver acima de 2,3%;
- 0,1% a 0,25% de cromo é necessário. Pelo menos 0,1% é necessário para aumentar a capacidade de endurecimento e estabilizar a austenita retida a fim de atrasar a formação de bainita durante superenvelhecimento. Um máximo de 0,25% de Cr é permitido, acima um efeito de saturação é notado e adicionar Cr é tanto inútil quanto custoso;
- até 0,5% de alumínio que é normalmente adicionado a aço líquido para a finalidade de desoxidação. Preferencialmente, o teor de Al é limitado a 0,05%. Se o teor de Al estiver acima de 0,5%, a temperatura de austenitização será muito alta para alcançar durante o recozimento e o aço irá se tornar industrialmente difícil de produzir.

[042] O saldo é ferro e elementos residuais resultantes da fabricação de aço. Em relação a isso, Ni, Mo, Cu, Nb, V, Ti, B, S, P e N pelo menos são considerados como elementos residuais que são impurezas inevitáveis. Portanto, seus teores são menores do que 0,05% para Ni, 0,02% para Mo, 0,03% para Cu, 0,007% para V, 0,0010% para B, 0,005% para S, 0,02% para P e 0,010% para N. O teor de Nb é limitado a 0,05% e o teor de Ti é limitado a 0,05% porque acima de tais valores, grandes precipitados irão se formar e a formabilidade irá diminuir, o que torna os 18% de alongamento total mais difícil de alcançar.

[043] A folha é preparada através de laminação a quente e laminação a frio de acordo com os métodos conhecidos por aqueles versados na técnica.

[044] Opcionalmente, a folha submetida a rolamento a quente sofre um recozimento intermitente antes de uma laminação a frio a uma temperatura TBA na faixa de 550 °C a 650 °C por mais do que 5 horas para assegurar uma laminabilidade a frio melhor das folhas roladas a quente.

[045] Após o rolamento as folhas são decapadas ou limpas e então tratadas a quente e ou revestidas por imersão a quente, eletrorrevestidas ou revestidas a vácuo.

[046] O tratamento a quente que é feito preferencialmente em uma linha de recozimento contínuo e revestimento por imersão a quente combinados que compreende as etapas de:
- recozer a folha a uma temperatura de recozimento TA entre TA1 = Ac3 - 0,45*(Ms - QT) e TA2 = 830 °C em que:
Ac3 = 910 - 203[C]1/2 - 15,2[Ni] + 44,7[Si] + 104[V] + 31,5[Mo] + 13,1[W] -30[Mn] - 11[Cr] - 20[Cu] + 700[P] + 400[Al] + 120[As] + 400[Ti]
Ms = 539 - 423[C] - 30,4 [Mn] - 17,7 [Ni] - 12,1 [Cr] - 11 [Si] - 7,5 [Mo]
QT deve ser entre 180° e 300 °C;
Os elementos de composição química são dados em % em peso.

[047] Isso se dá para assegurar uma fração máxima de 25% de ferrita intercrítica e para assegurar um mínimo de 5% de ferrita intercrítica, por exemplo, uma ferrita formada durante um recozimento intercrítico entre aproximadamente 721 °C e Ac3. A folha é mantida na temperatura de recozimento, por exemplo, mantida entre TA - 5 °C e TA + 10 °C, por um tempo suficiente para homogeneizar a composição química e a microestrutura. Esse tempo é de mais do que 30 s, mas preferencialmente não precisa ser de mais do que 300 s;

- Arrefecer bruscamente a folha através de resfriamento até a temperatura de arrefecimento brusco QT que é entre 180 °C e 300 °C. Tal temperatura é menor do que o ponto de transformação Ms e é alcançado em uma taxa de resfriamento alta o suficiente para evitar uma formação de ferrita e bainita poligonal durante um resfriamento. Cr é útil para evitar tal formação. Por arrefecimento brusco, entende-se uma taxa de resfriamento maior do que 30 °C/s. A temperatura de arrefecimento brusco é entre 180 °C e 300 °C a fim de ter, logo após um arrefecimento brusco, uma microestrutura que consiste em ferrita intercrítica, de martensita e de austenita. Se a temperatura de arrefecimento brusco QT for menor do que 180 °C, a fração da martensita dividida na estrutura final é muito alta para estabilizar uma quantidade suficiente de austenita retida acima de 10%. Ademais, se a temperatura de arrefecimento brusco QT for maior do que 300 °C, a fração de martensita dividida é muito baixa para obter as propriedades de tração e de danificação desejadas.

[048] Então, a partir dessa temperatura de arrefecimento brusco, o aço é reaquecido até uma temperatura de divisão PT entre 380 °C e 480 °C e preferencialmente entre 430 °C e 480 °C se a folha for revestida por imersão a quente. Durante essa etapa de divisão, o carbono difunde da martensita no sentido da austenita restante. Assim, durante essa etapa, uma martensita dividida que tem um teor de carbono menor do que o teor nominal da folha, é criada, enquanto que ao mesmo tempo uma fase de austenita enriquecida que tem um teor de carbono maior do que o teor de carbono nominal do aço, é criada.

[049] Por exemplo, a temperatura de divisão pode ser equivalente à temperatura na qual a folha deve ser aquecida a fim de ser revestida por imersão a quente, por exemplo, entre 455 °C e 465 °C. Por outro lado, a temperatura de divisão pode ser diminuída, por exemplo, embebida entre 380 °C e 430 °C se a folha precisar ser adicionalmente eletrogalvanizada ou se a folha não é revestida. A taxa de reaquecimento pode ser alta quando o reaquecimento é feito por um aquecedor por indução, mas a mesma taxa de reaquecimento não teve efeito nas propriedades finais da folha;

- A folha é mantida na temperatura de divisão PT por um tempo Pt entre 10 s e 300 s e preferencialmente entre 10 s e 90 s se a folha precisar ser revestida por imersão a quente. Em caso de um aço revestido por imersão a quente, a temperatura de divisão PT é preferencialmente entre 430 °C e 480 °C. Manter a folha na temperatura de divisão envolve que, durante um divisão, a temperatura da folha permaneça entre PT - 20 °C e PT + 20 °C.

[050] Opcionalmente, a temperatura da folha é ajustada por resfriamento ou aquecimento a fim de ser equivalente à temperatura na qual a folha precisa ser revestida por imersão a quente, se tal método de revestimento for escolhido.

[051] Nesse caso, o revestimento por imersão a quente pode ser, por exemplo, galvanização, mas todo revestimento por imersão a quente metálico é possível contanto que as temperaturas nas quais a folha levada durante um revestimento permaneçam menores do que 480 °C. Quando a folha é galvanizada, isso é feito com as condições normais. O aço de acordo com a invenção pode também ser galvanizado com ligas de Zn como zinco-magnésio ou zinco-magnésio-alumínio;

- Finalmente, o aço é resfriado até a temperatura ambiente. Durante essa etapa, parte da austenita que foi enriquecida em carbono na etapa de divisão é transformada em martensita fresca. Assim, a martensita fresca tem um teor de C maior do que o teor de carbono da composição nominal.

[052] A taxa de resfriamento é de pelo menos 25 °C/s para evitar um efeito de autotemperamento da martensita fresca que ocorre durante um resfriamento final. Se o aço for revestido por imersão a quente, então o aço é resfriado até 300 °C de acordo com a técnica conhecida a fim de que o revestimento solidifique apropriadamente e então resfriado até a temperatura ambiente com uma taxa de resfriamento de pelo menos 25 °C/s para evitar o autotemperamento da martensita fresca. Tal efeito pode afetar as propriedades de tração e especialmente diminuir a ductilidade.

[053] Se a folha de aço não for revestida por imersão a quente, mas, por exemplo, for revestida por um processo eletroquímico ou de vácuo, ou permanecer não revestida, a folha é diretamente resfriada após a etapa de divisão com uma taxa de resfriamento maior do que 25 °C/s, pela mesma razão de evitar um grau muito alto de autotemperamento da martensita fresca.

[054] Ao invés de usar o revestimento por imersão a quente, a folha pode ser revestida através de métodos eletroquímicos, por exemplo, eletrogalvanização, ou através de qualquer processo de revestimento a vácuo, como PVD ou Deposição de Vapor a Jato, após a etapa de resfriamento. Novamente, quaisquer tipos de revestimentos podem ser usados e em particular, zinco ou ligas de zinco, como ligas de zinco-níquel, zinco-magnésio ou zinco-magnésio-alumínio.

[055] Após dividir e resfriar até a temperatura ambiente, qualquer que seja o método de revestimento mencionado acima, ou se a folha não é revestida, a folha de aço de acordo com a invenção deve conter: pelo menos 10% de austenita residual, 5 a 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 50% de martensita dividida (por exemplo, martensita que tem um teor de carbono menor do que o teor de carbono nominal), menos do que 10% de martensita fresca (por exemplo, martensita que tem um teor de carbono maior do que o teor de carbono nominal) e bainita, sendo que a soma (por exemplo, combinação) de martensita dividida e bainita é de pelo menos 60%.

[056] A fim de obter propriedades mecânicas estáveis, a soma de martensita (por exemplo, dividida e fresca) e de bainita é de pelo menos 65%.

[057] As folhas de aço de acordo com a invenção têm um limite de elasticidade YS de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração TS de pelo menos 980 MPa, um alongamento uniforme UE de pelo menos 12%, um alongamento total TE de pelo menos 18% e uma relação de expansão de furo HER de pelo menos 30%.

[058] Os exemplos a seguir têm a finalidade de ilustração e não devem ser interpretados de modo a limitar o escopo da revelação no presente documento:
Como um exemplo, uma folha de 1,2 mm de espessura tem a composição a seguir:
C = 0,19%, Si = 1,5% Mn = 2,2%, Cr = 0,2%, Al = 0,030% em que o saldo é Fe e impurezas. Todos os elementos de impureza tais como Cu, Ni, B, Nb, Ti, V; etc. têm um teor abaixo de 0,05%. O aço foi fabricado por rolamento a quente e a frio. O ponto de transformação Ms teórico desse aço é 369 °C e o ponto Ac3 calculado é 849 °C.

[059] As amostras da folha foram tratadas a quente por recozimento, arrefecimento brusco e divisão e então galvanizadas por imersão a quente ou eletrogalvanizadas, sendo que a taxa de resfriamento após a etapa de divisão é maior do que 25 °C/s. A microestrutura foi quantificada e as propriedades mecânicas foram medidas.

[060] As condições de tratamento de recozimento são relatadas na tabela I, as microestruturas obtidas são sumarizadas na tabela II e as propriedades mecânicas estão na tabela III. Os exemplos 1 a 15 foram revestidos por imersão a quente através de galvanização a 460 °C (GI) e os exemplos 16 a 30 foram eletrogalvanizados (EZ) após o recozimento.

[061] Os números em negrito e sublinhados não estão de acordo com a invenção.

[062] Nessas tabelas, TA é a temperatura de recozimento, TA1 é o limite inferior de temperatura de recozimento, QT é a temperatura de arrefecimento brusco, PT a temperatura de divisão, Pt o tempo para manter na temperatura de divisão, YS é o limite de elasticidade, TS é a resistência à tração, UE é o alongamento uniforme, TE é o alongamento total.

[063] As frações de microestruturas se referem à microestrutura final da folha, por exemplo, após resfriar até a temperatura ambiente: F é a fração de ferrita intercrítica, A é a fração de austenita retida, FM é a fração de martensita fresca, PM é a fração de martensita dividida, M é a martensita, por exemplo, a soma de martensita fresca e dividida, B é a fração de bainita.

[064] As amostras 1, 2, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 20, 21, 22 e 23 que são ou galvanizadas ou eletrogalvanizada mostram que a fim de obter as propriedades desejadas e mais especificamente as propriedades de ductilidade, a temperatura de recozimento TA deve ser definida de acordo com a temperatura de arrefecimento brusco QT. Qualquer que seja a temperatura de divisão PT escolhida, quanto menor for a temperatura TA, menor a temperatura QT. Equiparar a temperatura TA e a temperatura QT permite obter uma fração adequada de martensita dividida após o arrefecimento brusco em relação à fração de ferrita intercrítica obtida no fim do recozimento intercrítico, por exemplo, quanto maior a fração de ferrita, maior a fração de martensita dividida para que a folha tenha propriedades de alta resistência, ductilidade suficiente e alta expansão de furo.

[065] As amostras 7 a 15 e 24 a 30 mostram que as temperaturas de recozimento acima de 830 °C levam a uma fração de ferrita intercrítica muito pequena para assegurar uma ductilidade suficiente. Por outro lado, as amostras 3 e 19 mostram que se a temperatura de recozimento for menor do que a mesma calculada com a relação TA1 = Ac3 - 0,45*(Ms - QT), a YS é menor do que 550 MPa. De fato, uma temperatura de recozimento TA baixa combinada com uma temperatura de arrefecimento brusco QT alta leva a uma fração baixa de martensita dividida e, portanto, a combinação de frações de martensita dividida e bainita é muito baixa para assegurar um limite de elasticidade acima de 550 MPa. Ademais, diminuir a fração de martensita dividida degrada a resistência a dano, o que resulta em uma relação de expansão de furos abaixo de 30%.

[066] As amostras 31, 32 e 33 são exemplos de diferente microestruturas aptas a obter as propriedades desejadas YS e TS mas não a relação de expansão de furo desejada. Nesses exemplos, o ciclo térmico difere do mesmo da invenção ao evitar-se a etapa de arrefecimento brusco na temperatura de arrefecimento brusco QT, por exemplo, a folha é diretamente resfriada até a temperatura de divisão PT e mantida por um tempo Pt antes de resfriar até a temperatura ambiente. Tais ciclos térmicos levam a uma microestrutura que consiste em ferrita intercrítica F, bainita B, austenita retida A e martensita fresca FM, que exibe propriedades de tração similares mas propriedades de danificação inferiores. De fato, a ausência de martensita dividida na microestrutura degrada as propriedades de danificação da folha e assim diminui a relação de expansão de furo, conforme é ilustrado pela Figura 1, que mostra a relação de expansão de furo HER versus a resistência à tração TS dos exemplos da invenção (amostras 1, 2, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 20, 21, 22 e 23) e amostras 31, 32 e 33.

[067] As amostras 16, 17, 18, 20, 21, 22 e 23 mostram que, com uma temperatura de divisão de 460 °C e um tempo de divisão entre 10 s e 60 s, é possível obter as propriedades desejadas das folhas galvanizadas.

[068] Por outro lado, as amostras 1, 2, 4, 5 e 6 mostram que com uma temperatura de divisão de 400 °C e um tempo de divisão entre 10 s e 300 s é também possível obter as propriedades desejadas. O aço de acordo com a invenção pode ser usado para fazer partes para um corpo automotivo em branco.

Claims

MÉTODO PARA PRODUZIR UMA FOLHA DE AÇO, caracterizado por ter uma microestrutura que contém entre 5% e 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 10% de austenita residual, pelo menos 50% de martensita dividida, menos do que 10% de martensita fresca, e bainita, sendo que a soma de martensita dividida e bainita é de pelo menos 60%, através de um tratamento térmico de uma folha de aço em que a composição química do aço contém em % em peso:
0,15% ≤ C ≤ 0,25%
1,2% ≤ Si ≤ 1,8%
2% ≤ Mn ≤ 2,4%
0,1% ≤ Cr ≤ 0,25%
Al ≤0,5%
em que o saldo é Fe e impurezas inevitáveis,
e em que as operações de tratamento térmico compreendem as sucessivas etapas a seguir:
- - aquecer e recozer a folha a uma temperatura de recozimento TA entre TA1 = Ac3 - 0,45*(Ms - QT) em que QT é a temperatura de arrefecimento brusco entre 180 °C e 300 °C e TA2 = 830 °C por um tempo de mais do que 30 s,
- - arrefecer bruscamente a folha por meio de resfriamento da mesma até a temperatura de arrefecimento brusco QT entre 180 °C e 300 °C,
- - aquecer a folha até uma temperatura de divisão PT entre 380 °C e 480 °C por um tempo de divisão Pt entre 10 s e 300 s,
- - resfriar a folha até a temperatura ambiente com uma taxa de resfriamento de pelo menos 25 °C/s.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: 0,17% ≤ C ≤ 0,21 %.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por: 1,3% ≤ Si ≤ 1,6%.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por: 2,1% ≤ Mn ≤ 2,3%.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela temperatura de divisão PT estar entre 430 °C e 480 °C para um tempo de divisão entre 10 s e 90 s.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela temperatura de divisão PT estar entre 380 °C e 430 °C por um tempo de divisão estar entre 10 s e 300 s.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, para produzir uma folha de aço revestida, caracterizado pelo método compreender, entre a etapa de aquecer a folha até a temperatura de divisão PT pelo tempo de divisão Pt e a etapa de resfriar a folha até a temperatura ambiente, uma etapa de revestir a folha por imersão a quente.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela etapa de revestimento por imersão a quente ser uma etapa de galvanização.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela etapa de revestimento por imersão a quente ser feita com o uso de um banho de Al ou de liga de Al.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, para produzir uma folha de aço revestida, em que o método é caracterizado por compreender, após a folha ser resfriada até a temperatura ambiente, uma etapa de revestir a folha seja por eletrogalvanização ou por revestimento a vácuo.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela soma de martensita e bainita ser de pelo menos 65%.
FOLHA DE AÇO, caracterizada pela composição química do aço conter em % em peso:
0,15% ≤ C ≤ 0,25%
1,2% ≤ Si ≤ 1,8%
2% ≤ Mn ≤ 2,4%
0,1 ≤ Cr ≤ 0,25%
Al ≤0,5%
em que o saldo é Fe e impurezas inevitáveis, em que folha de aço tem uma microestrutura que compreende entre 5% e 25% de ferrita intercrítica, pelo menos 50% de martensita dividida, pelo menos 10% de austenita residual, menos do que 10% de martensita fresca, e bainita, sendo que a soma de martensita dividida e bainita é de pelo menos 60%.
FOLHA DE AÇO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por: 0,17% ≤ C ≤ 0,21 %.
FOLHA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizada por: 1,3% ≤ Si ≤ 1,6%.
FOLHA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizada por: 2,1% ≤ Mn ≤ 2,3%.
FOLHA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizada pela folha de aço ser revestida com Zn ou uma liga de Zn.
FOLHA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizada pela folha de aço ser revestida com Al ou uma liga de Al.
FOLHA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizada pela folha de aço ter um limite de elasticidade de pelo menos 550 MPa, uma resistência à tração de pelo menos 980 MPa, um alongamento uniforme de pelo menos 12%, um alongamento total de pelo menos 18% e uma relação de expansão de furo de pelo menos 30%.
FOLHA DE AÇO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizada pela soma de martensita e bainita ser de pelo menos 65%.
USO DE UMA FOLHA DE AÇO, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 12 a 19, ou produzida por um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por ser para fazer partes para um corpo automotivo em branco.