BR112018073175B1

BR112018073175B1 - Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência, e, método para produzir um produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência

Info

Publication number: BR112018073175B1
Application number: BR112018073175-7A
Authority: BR
Inventors: David Paul Hoydick; Eduardo Augusto Silva; Matthew Michael Mccosby
Original assignee: United States Steel Corporation
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2022-08-16
Also published as: US11268162B2; JP7186694B2; KR20190020296A; CA3026506A1; US20170327924A1; WO2017196965A1; AU2017263399A1; US10385419B2; JP2019518876A; RU2018143682A; AU2017263399B2; BR112018073175A2; US20190062864A1; MX2018013869A; CN109414904B; US20190390291A1; RU2749413C2; UA124536C2; EP3455068A1; KR102557715B1

Abstract

A presente invenção provê produtos de chapa de aço tendo composições controladas que são submetidas a processos de recozimento de duas etapas para produzir produtos de chapas tendo microestruturas desejáveis e propriedades mecânicas favoráveis, tais como alta resistência e ultra-alta formabilidade. Aços processados com referência à presente invenção apresentam propriedades de limite de resistência máximo e alongamento total combinados (UTS ? TE) maiores que 25.000 MPa- %. Aços com essas propriedades se enquadram na categoria de aços de alta resistência de terceira geração avançados e são altamente desejados para várias indústrias incluindo os fabricantes de automóveis.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisório U.S. No. 62/334.189, depositado em 10 de maio de 2016, e Pedido Provisório U.S. No. 62/396.602, depositado em 19 de setembro de 2016, ambos os quais estão aqui incorporados pela referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção se refere a produtos de aço de alta resistência tendo propriedades favoráveis, e aos processos de recozimento para fabricar tais produtos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] Nos últimos anos, a indústria siderúrgica em todo o mundo focou no desenvolvimento de uma terceira geração de aço de alta resistência (AHSS) avançado para o mercado automotivo. Esses aços de terceira geração têm um equilíbrio favorável de limite de resistência e alongamento, tipicamente em uma faixa de UTS x TE de cerca de 20.000 MPa% ou mais. Entretanto, a indústria siderúrgica tem tido momentos difíceis na comercialização de AHSS de terceira geração, já que a maioria das abordagens exige alto teor de liga, por exemplo, tipicamente maiores que 4 por cento em peso de manganês, o que resulta em dificuldades durante a fabricação de tais aços com equipamento de produção de aço convencional. Adicionalmente, AHSS atualmente disponível tem sido difícil de soldar por técnicas tal como soldagem por pontos, tem sido difícil de revestir com revestimentos galvânicos à base de zinco, tem sido difícil de fabricar em uma chapa de pequena espessura para aplicação em grande escala.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] A presente invenção provê produtos de chapa de aço tendo composições controladas que são submetidos a processos de recozimento de duas etapas para produzir produtos de chapa tendo microestruturas desejáveis e propriedades mecânicas favoráveis tais como alta resistência e formabilidade ultra-alta. Aços processados de acordo com a presente invenção apresentam propriedades de limite de resistência máximo e alongamento total combinados (UTS - TE) maiores que 25.000 MPa-% quando testados usando procedimentos de ensaio de tração norma ASTM tamanho reduzido ou JIS tamanho normal. Além do mais, aços produzidos de acordo com a presente invenção apresentam combinações favoráveis de TE e expansão de furo, isto é, tanto formabilidade global quanto formabilidade local são boas. Aços com essas propriedades se enquadram na categoria de aços de alta resistência avançados de terceira geração, e são altamente desejados por várias indústrias incluindo fabricantes de automóveis.

[005] Um aspecto da presente invenção é prover um produto de chapa de aço laminado a frio de alta resistência compreendendo de 0,12 a 0,5 por cento em peso de C, de 1 a 3 por cento em peso de Mn, e de 0,8 a 3 por cento em peso de uma combinação de Si e Al, em que o produto de chapa de aço foi submetido a um processo de recozimento de duas etapas, compreende ferrita e grãos de austenita retida substancialmente equiaxiais tendo uma razão de aspecto média de menos que 3:1, e tem uma combinação de limite de resistência máximo e alongamento total UTS-TE maior que 25.000 MPa%.

[006] Um outro aspecto da presente invenção é prover um método para produzir um produto de chapa de aço laminado a frio de alta resistência compreendendo de 0,12 a 0,5 por cento em peso de C, de 1 a 3 por cento em peso de manganês, e de 0,8 a 3 por cento em peso de uma combinação de Si e Al. O método compreende submeter o produto de chapa de aço a um processo de recozimento da primeira etapa para obter uma microestrutura predominantemente martensítica, e submeter o produto de chapa de aço a um processo da segunda etapa compreendendo encharcar o produto de chapa em um regime intercrítico a uma temperatura de 720 a 850°C, seguido pela retenção do produto de chapa a uma temperatura de 370 a 430°C.

[007] Esses e outros aspectos da presente invenção ficarão mais aparentes a partir da descrição seguinte.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] Fig. 1 inclui gráficos de temperatura versus tempo ilustrando um processo de recozimento de duas etapas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[009] Fig. 2 inclui gráficos de temperatura versus tempo ilustrando um processo de recozimento de duas etapas de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.

[0010] Fig. 3 é um gráfico de temperatura versus tempo ilustrando um processo de recozimento de duas etapas que combina o processo térmico de duas etapas com uma operação de revestimento por imersão a quente à base de zinco opcional em uma única instalação de produção.

[0011] Fig. 4 é um gráfico de temperatura versus tempo para uma segunda etapa de um processo de recozimento definindo zonas de encharque e retenção no ciclo térmico de acordo com uma modalidade da invenção.

[0012] Figs. 5 e 6 são fotomicrografias de difração por retrodispersão de elétrons (EBSD) ilustrando a microestrutura de um produto de chapa de aço de alta resistência de acordo com uma modalidade da invenção, Fig. 7 é uma fotomicrografia óptica de um produto de chapa de aço submetido ao processo térmico mostrado na Fig. 1, mostrando grãos de ferrita mais escuros e grãos de austenita mais claros, Fig. 8 é um gráfico de barras ilustrando razões de aspecto dos grãos de austenita mostrados na Fig. 7.

[0013] Figs. 9 e 10 são gráficos para um produto de chapa de aço de alta resistência mostrando distribuições de tamanho de grãos de austenita e ferrita de acordo com uma modalidade da invenção.

[0014] Fig. 11 é uma fotomicrografia EBSD ilustrando a microestrutura de um produto de chapa de aço de alta resistência processado como mostrado na Fig. 1.

[0015] Figs. 12 e 13 são fotomicrografias EBSD mostrando produtos de chapa de aço processados como mostrado na Fig. 2.

[0016] Fig. 14 é uma fotomicrografia EBSD de um produto de chapa de aço processado como mostrado na Fig. 3.

[0017] Fig. 15 é um gráfico de alongamento total versus limite de resistência máximo para produto de chapa de aço de alta resistência da presente invenção em comparação com outros produtos de chapa de aço processados for a do escopo da presente invenção.

[0018] Fig. 16 é um gráfico de alongamento total versus limite de resistência máximo para produtos de aço de alta resistência produzidos em experiências em laminação de acordo com modalidades da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] Os produtos de chapas aço de alta resistência da presente invenção têm composições controladas que, em combinação com processos de recozimento controlados, produzem microestruturas desejáveis e propriedades mecânicas favoráveis incluindo altas resistências e formabilidades ultra-altas. Em certas modalidades, a composição do aço pode incluir carbono, manganês e silício, junto com qualquer outra adição de liga adequada conhecida pelos versados na técnica. Exemplos de composições de aço incluindo faixas de C, Mn, Si, Al, Ti, e Nb são listados na Tabela 1 a seguir.

[0020] Além das quantidades de C, Mn, Si, Al, Ti e Nb listadas na Tabela 1, as composições de aço podem incluir quantidades menores ou impurezas de outros elementos, tais como 0,035 max S, 0,03 max P, 0,2 max Cu, 0,02 max Ni, 0,2 max Cr, 0,2 max Mo, 0,1 max Sn, 0,015 max N, 0,1 max V, e 0,004 max B. Na forma aqui usada, a expressão “substancialmente livre”, quando se refere a composição do produto de chapa de aço, significa que um elemento ou material particular não é propositadamente adicionado à composição, e está presente apenas como uma impureza ou em quantidades traços.

[0021] Nos produtos de chapa de aço da presente invenção, C confere maior resistência e promove a formação de austenita retida. Mn confere endurecimento e atua como um endurecedor por solução sólida. Si inibe precipitação de carboneto de ferro durante tratamento térmico, e aumenta a retenção de austenita. Al inibe precipitação de carboneto de ferro durante tratamento térmico, e aumenta a retenção de austenita. Ti e Mb podem atuar como um refinador de grão de aumento de resistência.

[0022] Em certas modalidades, Al pode estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,1 por cento em peso ou pelo menos 0,2 por cento em peso. Por exemplo, Al pode estar presente em uma quantidade de de 0,5 a 1,2 por cento em peso, ou de 0,7 a 1,1 por cento em peso, em certas modalidades. Alternativamente, o produto de chapa de aço pode ser substancialmente livre de Al.

[0023] Produtos de chapa de aço tendo composições como aqui descritas são submetidos a um processo de recozimento de dois estágios, como descrito mais em detalhes a seguir. Considera-se que os produtos chapas resultantes apresentem propriedades mecânicas favoráveis incluindo limites de resistência máximos desejáveis, altos alongamentos, altos valores lambda, alta capacidade de dobramento e altas razões elásticas (LE/UTS).

[0024] Em certas modalidades, o limite de resistência máximo (UTS) dos produtos de chapa de aço varia de 700 a 3.100 MPa ou mais. Em certas modalidades, o produto de chapa de aço tem um limite de resistência máximo maior que 700 MPa, por exemplo, de 720 a 1.100 MPa, ou de 750 a 1.050 MPa.

[0025] Em certas modalidades, os produtos de chapa de aço têm um alongamento total (TE) tipicamente maior que 22 por cento, por exemplo, maior que 27 por cento, ou maior que 33 por cento. Por exemplo, o produto de chapa de aço pode ter um alongamento total de pelo menos 20%, por exemplo, de 22 a 45%, ou de 25 a 40%, Os produtos de chapa de aço podem apresentar valores lambda (À) medidos por um teste de expansão de furo padrão tipicamente maiores que 20 por cento, por exemplo, maior que 25 por cento, ou maior que 30 por cento, ou maior que 35 por cento. Ar razão de expansão de furo ou lambda pode ser maior que 20%, por exemplo, de 22 a 80%, ou de 25 a 60%.

[0026] Em certas modalidades, maiores valores tanto do alongamento total (TE) quanto da expansão de furo (À) resultam em produtos de chapa de aço que apresentam boa formabilidade global e formabilidade local.

[0027] Equilíbrios de resistência e alongamento (UTS-TE) maiores que 25.000 são observados para os presentes produtos de chapa de aço, fazendo com que eles caiam na categoria aços de terceira geração altamente desejáveis pelas indústrias tal como a indústria automotiva. Em certas modalidades, valores UTS-TE podem ser maiores que 30.000, ou maiores que 35.000.

[0028] De acordo com certas modalidades da invenção, a microestrutura final dos produtos de chapa de aço podem basicamente compreender ferrita, por exemplo, pelo menos 50% até 80% ou mais, com menores quantidades de austenita retida, por exemplo, de 5 a 25%, e quantidades menores de martensita nova, por exemplo, de 0 a 10% ou 15%. As quantidades de ferrita, austenita e martensita podem ser determinadas por técnicas EBSD padrões. Alternativamente, o teor de austenita retida pode ser determinado por métodos de saturação magnética. A menos que de outra forma especificado aqui, a porcentagem em volume de austenita retida é determinada por técnica EBSD.

[0029] Em certas modalidades, a austenita retida compreende de 1 a 25 por cento em volume, por exemplo, de 5 a 20 por cento em volume. A quantidade de martensita nova pode compreender menos que 15 por cento em volume, ou menos que 10 por cento em volume, ou menos que 5 por cento em volume. Em certas modalidades, o produto de chapa de aço é substancialmente livre de martensita nova. Observou-se que, quando as quantidades de martensita nova são maiores que 15%, os valores de expansão de furo diminuem significativamente, por exemplo, a formabilidade local é significativamente reduzida.

[0030] Pelo menos uma porção da ferrita pode ser formada durante a seção de aquecimento, como descrito a seguir, por recristalização e/ou revenimento de martensita, ou durante a seção de resfriamento e retenção do segundo processo de recozimento pela decomposição de austenita. Parte da ferrita pode ser considerada ferrita bainítica. As fases de ferrita, austenita e martensita são de granulação fina, por exemplo, tendo tamanhos de grão médios de menos que 10 microns, por exemplo, menos que 5 microns, ou menos que 3 microns. Por exemplo, o tamanho de grão de ferrita pode variar de menos que 10 microns, por exemplo, menos que 8 microns, ou menos que 6 microns. O tamanho de grão de austenita médio pode variar de menos que 2 microns, por exemplo, menos que 1 micron, ou menos que 0,5 micron. O tamanho de grão de martensita, quando presente, pode variar de menos que 10 microns, por exemplo, menos que 8 microns, ou menos que 6 microns.

[0031] Os grãos de austenita podem ser substancialmente equiaxiais, por exemplo, tendo razões de aspecto médias de menos que 3:1 ou menos que 2:1, por exemplo, cerca de 1:1. Observou-se que as quantidades de austenita retida abaixo de cerca de 5% resulta em alongamentos totais significativamente reduzidos (TE). Observou-se adicionalmente que as quantidades de austenita retida acima de 25% só podem ser obtidos a níveis de carbono muito altos, o que resulta em baixa soldabilidade.

[0032] Em certas modalidades da invenção, um processo de recozimento de duas etapas é usado para produzir produtos de aço de alta resistência avançados com propriedades mecânicas favoráveis, tais como aquelas supradescritas. Em cada da primeira e segunda etapas de recozimento, múltiplas metodologias para realizar o tratamento térmico podem ser usadas. Exemplos de processos de recozimento de duas etapas são mostrados nas Figs. 1-3 e descritos a seguir. A Fig. 1 representa uma linha de recozimento contínuo (CAL) seguida por uma rota de produção da linha de recozimento contínuo (CAL). A Fig. 2 representa uma CAL mais rota de produção da linha de galvanização contínua (CGL). A Fig, 3 representa uma linha especialmente projetada para permitir que tanto etapas CAL ^ CAL quanto CAL + CGL sejam realizadas em uma única instalação. Embora uma modalidade de forno de chama direta (DFF) seguido por um forno de tubo radiante (RT) esteja mostrada na Fig. 3, outras modalidades tal como toda de tubo radiante, aquecimento radiante elétrico, e similares podem ser usadas para obter os ciclos térmicos desejados.

Etapa 1

[0033] A meta da primeira etapa do processo de recozimento é obter uma microestrutura martensítica. No primeiro estágio de recozimento da primeira etapa, uma temperatura de recozimento acima da temperatura A3 pode tipicamente ser usada, por exemplo, uma temperatura de recozimento de pelo menos 820°C pode ser usada, em certas modalidades, a temperatura de recozimento do primeiro estágio pode tipicamente variar de 830 a 980°C, por exemplo, de 830 a 940°C, ou de 840 a 930°C, ou de 860 a 925°C. Em certas modalidades, a temperatura de recozimento de pico pode ser tipicamente mantida por pelo menos 20 segundos, por exemplo, de 20 a 500 segundos, ou de 30 a 200 segundos. O aquecimento pode ser feito por técnicas convencionais tal como um forno não oxidante ou oxidante de chama direta (DFF), DFI enriquecido com oxigênio, indução, aquecimento de tubo radiante a gás, aquecimento radiante elétrico, e similares. Exemplos de sistemas de aquecimento que podem ser adaptados para uso nos processos da presente invenção são descritos nas Patentes U.S. Nos. 5.798.007, 7.368.689, 8.425.225 e 8.845.324, Pedido de Patente U.S. No. 2009/0158975, e Pedido PCX Publicado No. WO/2015083047, atribuído a Fives Stein. Exemplos adicionais de sistemas de aquecimento que podem ser adaptados para uso nos processos da presente invenção incluem a Patente U.S. No. 7.384.489 atribuída a Drever International, e Patente U.S. No. 9.096.918 atribuída a Nippon Steel e Sumitomo Metal Corporation. Qualquer outro tipo conhecido adequado de sistemas e processos de aquecimento pode ser adaptado para uso na Etapa 1 e Etapa 2.

[0034] No primeiro estágio, após a temperatura de recozimento de pico ser atingida e mantida durante o período de tempo desejado, o aço é temperado à temperatura ambiente, ou a uma temperatura controlada acima da temperatura ambiente, como descrito mais detalhadamente a seguir. A temperatura de têmpera pode não ser necessariamente a temperatura do ambiente, mas deve ser abaixo da temperatura de início de martensita (MS), e preferivelmente abaixo da temperatura de final de martensita (MF), para formar uma microestrutura predominantemente de martensita. Em certas modalidades, entre o processo da primeira etapa e o processo da segunda etapa, o produto de chapa de aço pode ser resfriado a uma temperatura abaixo de 300°C, por exemplo, abaixo de 200°C.

[0035] A têmpera pode ser feita por técnicas convencionais tal como têmpera em água, têmpera em água com lâmina/bocal submerso, resfriamento por gás, resfriamento rápido usando uma combinação de água e gás frio, morno ou quente, resfriamento com solução aquosa, resfriamento como outro fluido líquido ou gasoso, têmpera por rolos de resfriamento, pulverização como névoa de água, resfriamento por esguicho molhado, resfriamento por esguicho molhado não oxidante, e similares. Uma velocidade de têmpera de 30 a 2.000°C/s pode tipicamente ser usada.

[0036] Vários tipos de sistemas e processos de resfriamento e têmpera conhecidos pelos versados na técnica podem ser adaptados para uso nos processos da presente invenção. Sistemas e processos de resfriamento/têmpera adequados convencionalmente usados em uma base comercial podem incluir têmpera com água, resfriamento com névoa de água, esguicho seco e esguicho molhado, resfriamento oxidante e não oxidante, resfriamento com mudança de fase de alcano fluido para gás, têmpera em água quente, incluindo têmpera em água de duas etapas, têmpera por rolos, resfriamento com jato de gás com alta porcentagem de hidrogênio ou hélio, e similares. Por exemplo, esguicho seco e/ou resfriamento/têmpera oxidante e não oxidante com esguicho molhado tal como descrito no pedido PCT publicado No. WO2015/083047 de Fives Stein pode ser usado. Outros documentos de patente de Fives Stein que descrevem sistemas e processos de resfriamento/têmpera que podem ser adaptados para uso nos processos da presente invenção incluem Patentes U.S. Nos. 6.464.808B2, 6.547.898B2 e 8.918.199B2, e Relatórios Descritivos de Patente U.S. Nos. US2009/0158975A1, US2009/0315228A1 e US201 1/0266725A 1. Outros exemplos de sistemas e processos de resfriamento/têmpera que podem ser adaptados para uso nos processos da presente invenção incluem aqueles descritos nas Patentes U.S. Nos. 8.359.894B2, 8.844.46282 e 7.384.48982, e Relatórios Descritivos de Patente U.S. Nos. 2002/0017747 A1 e 2014/0083572A1.

[0037] Em certas modalidades, após a temperatura de recozimento de pico do primeiro estágio ser atingida e o aço ser temperado para formar martensita, a martensita pode ser opcionalmente revenida para amolecer o aço um pouco para tornar o processamento posterior mais viável. O revenimento ocorre pela elevação da temperatura do aço na faixa da temperatura ambiente até cerca de 500°C e retenção por até 600 segundos. Se o revenimento for utilizado, a temperatura de revenimento pode ser mantida constante, ou pode ser variada dentro desta faixa preferida.

[0038] Após o revenimento, a temperatura é abaixada até a temperatura ambiente. A velocidade de tal abaixamento pode tipicamente variar de 1 a 40°C/s, por exemplo, de 2 a 20°C/s, no caso de um forno da instalação de um único passe, como na Fig. 3, o revenimento pode não ser necessário.

Etapa 2

[0039] A segunda etapa do processo de recozimento pode incluir um primeiro estágio que é conduzido a temperatura de recozimento relativamente alta, e um segundo estágio que é conduzido a temperatura relativamente baixa. Esses estágios são definidos como as zonas de “encharque” e “retenção” do segundo recozimento, como descrito na Fig. 4. As temperaturas são controladas a fim de promover a formação da microestrutura desejada no produto final.

[0040] No recozimento de primeiro estágio da segunda etapa, uma temperatura da zona de encharque entre A1 e A3 pode estar usada, por exemplo, uma temperatura de recozimento de pelo menos 720°C pode ser usada, em certas modalidades, a temperatura da zona de encharque pode tipicamente variar de 720 a 850°C, por exemplo, de 760 a 825°C. Em certas modalidades, a temperatura de recozimento de pico pode ser tipicamente mantida por pelo menos 15 segundos, por exemplo, de 20 a 300 segundos, ou de 30 a 150 segundos.

[0041] Durante o primeiro estágio da segunda etapa, a temperatura da zona de encharque pode ser alcançada pelo aquecimento do aço de uma temperatura relativamente baixa abaixo de Ms, por exemplo, a temperatura ambiente, a uma velocidade média de 0,5 a 50°C/s, por exemplo, de cerca de 2 a 20°C/s. Em certas modalidades, a elevação pode levar de 25 a 800 segundos, por exemplo, de 100 a 500 segundos. O aquecimento do primeiro estágio da segunda etapa pode ser feito por qualquer sistema ou processo de aquecimento adequado, tal como usando aquecimento radiante, aquecimento por indução, aquecimento em forno de chama direta e similares.

[0042] Após a temperatura da zona de encharque ser atingida e mantida pelo período de tempo desejado, o aço pode ser resfriado a uma temperatura controlada acima da temperatura ambiente na zona de retenção. Em certas modalidades, o produto de chapa de aço é mantido a uma temperatura acima de 300°C entre o processo da segunda etapa de encharque e o processo da segunda etapa de retenção. O resfriamento da zona de encharque e retenção pode ser feito por técnicas convencionais tais como resfriamento com água, resfriamento com gás e similares. Uma velocidade média de resfriamento de 5 a 400°C/s pode tipicamente ser usada. Qualquer tipo de sistema de resfriamento e têmpera adequado pode ser adaptado para uso no resfriamento da temperatura de encharque para a temperatura de retenção, incluindo aqueles supradescritos.

[0043] De acordo com modalidades da invenção, a etapa da zona de retenção é realizada a uma temperatura típica de 360 a 440°C, por exemplo, de 370 a 430°C. A zona de retenção pode ser mantida por até 800 segundos, por exemplo, de 30 a 600 segundos.

[0044] A temperatura da zona de retenção pode ser mantida constante, ou pode ser variada um pouco dentro da faixa de temperatura preferida. Após retenção, o aço pode ser reaquecido, tal como por indução ou outro método de aquecimento, para entrar em um cadinho de revestimento por imersão a quente na temperatura adequada para bons resultados de revestimento, se o aço tiver que ser revestido por imersão a quente.

[0045] Em certas modalidades, após a temperatura da zona de retenção ter sido mantido por um período de tempo desejado, a temperatura pode ser abaixada até temperatura ambiente. Um abaixamento como esse pode tipicamente levar de 10 a 1.000 segundos, por exemplo, de cerca de 20 a 500 segundos. A velocidade de tal abaixamento pode tipicamente variar de 1 a 1.000°C/s, por exemplo, de 2 a 20°C/s.

[0046] De acordo com certas modalidades, um ou ambos dos processos de recozimento de primeira etapa e de segunda etapa podem ser realizados em uma linha de recozimento contínuo (CAL). Após passar por um processo CAL+CAL, o aço pode ser eletrogalvanizado para produzir um produto revestido à base de zinco.

[0047] Em certas modalidades, a chapa de aço recozida é galvanizada por imersão a quente no final da zona de retenção. As temperaturas de galvanização podem tipicamente variar de 440 a 480°C, por exemplo, de 450 a 470°C. Em certas modalidades, a etapa de galvanização pode ser realizada como parte do processo de recozimento de segunda etapa em uma linha de galvanização contínua (CGL), por exemplo, como mostrado na Fig. 2. Este processo CAL + CGL pode ser usado para produzir tanto um produto galvanizado por imersão a quente à base de zinco quanto à base de liga de zinco ou reaquecido após o revestimento para produzir um produto revestido com de ferro e zinco tipo Galvanneal. Uma etapa de revestimento à base de níquel opcional pode ocorrer entre as etapas CAL e CGL no processo para melhorar as propriedades de revestimento de zinco. O uso de uma linha de galvanização contínua na segunda etapa aumenta a eficiência de produção na produção de um produto GEN3 revestido contra o uso de um caminho CAL+CAL + EG.

[0048] Um produto galvanizado ou produto revestido por imersão a quente de liga à base de zinco pode também ser feito em uma CGL especialmente projetada na qual o recozimento de duas etapas pode ocorrer em uma única linha, como mostrado na Fig. 3. O recozimento após galvanização pode também ser uma opção neste caso. Além disso, uma única instalação de produção pode também ser especialmente projetada e construída para combinar o processo térmico de duas etapas para produzir aços de terceira geração não revestidos como definido na invenção.

[0049] Os exemplos seguintes são para ilustrar vários aspectos da presente invenção, e não visam limitar o escopo da invenção.

Exemplo 1

[0050] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição como listado na Tabela 2, Amostra No. 1, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 1. A microestrutura do produto resultante é mostrada nas Figs. 5 e 6, técnicas EBSD usando software de microscopia de imageamento por orientação de EDAX comercial mostram os grãos de ferrita escuros e grãos de austenita claros na Fig. 5.

Exemplo 2

[0051] Uma chapa de aço laminado a freio tendo uma composição como listado na Tabela 2, Amostra No. 2, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 1. A microestrutura do produto resultante é mostrada na Fig. 11. As propriedades mecânicas da Amostra No. 2 são listadas na Tabela 2. As distribuições de tamanho de grão de austenita e ferrita são mostradas nas Figs. 9 e 10, respectivamente. O tamanho de grão de austenita médio é menos que 1 micron e o tamanho de grão de ferrita médio é menos que 10 microns.

[0052] A microestrutura inclui cerca de 80 por cento em volume de ferrita com um tamanho de grão médio de cerca de 5 microns, cerca de 10 por cento em volume de austenita retida tendo grãos substancialmente equiaxiais e um tamanho de grão médio de cerca de 0.5 micron, e cerca de 10 por cento em volume de martensita nova com um tamanho de grão médio de cerca de 5 microns. As propriedades mecânicas da Amostra No. 1 são listadas na Tabela 2 a seguir.

Exemplo 3

[0053] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição como listado na Tabela 2, Amostra No. 3, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 2. A microestrutura do produto resultante é mostrada nas Figs. 12 e 13. Na Fig. 13, austenita é de cor clara e ferrita é de cor escura. As propriedades mecânicas da Amostra No. 3 são listadas na Tabela 2.

Exemplo 4

[0054] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição como listada na Tabela 2, Amostra No, 4, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 3. A microestrutura do produto resultante é mostrada na Figura 14. Na Fig. 14, austenita é de cor clara e ferrita é de cor escura. As propriedades mecânicas da Amostra No. 4 são listadas na Tabela 2.

Exemplo 5

[0055] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição como listada na Tabela 2, Amostra No. 5, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 1. As propriedades mecânicas de Amostra No. 5 são listadas na Tabela 2.

Exemplo 6

[0056] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição como listada na Tabela 2, Amostra No. 6, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 1. As propriedades mecânicas da Amostra No. 6 são listadas na Tabela 2. A Fig. 7 é uma imagem óptica mostrando a microestrutura do aço mostrado na Fig. 2, Amostra No. 6, que foi submetida ao processo de recozimento de duas etapas mostrado na Fig. 1. Na Fig. 7, as regiões escuras da fotomicrografia são grãos de ferrita, enquanto as regiões claras são grãos de austenita. A Fig, 8 é um gráfico ilustrando as razões de aspecto de grãos de austenita mostrados na Fig. 7. A imagem óptica da Fig. 7 foi usada para determinar as razões de aspecto dos grãos de austenita usando análise de imagem com software comercialmente disponível. A Fig. 7 mostra que a razão de aspecto média é menos que 3:1 para os grãos de austenita.

Exemplo 7

[0057] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição como listada na Tabela 2, Amostra No. 7, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 2. As propriedades mecânicas da Amostra No. 7 são listadas na Tabela 2.

Exemplo 8

[0058] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição como listada na Tabela 2, Amostra No. 8, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 3. As propriedades mecânicas da Amostra No. 8 são listadas na Tabela 2, Os aços nos Exemplos 1-8 apresentaram níveis de UTS na faixa de 700 a 1.100 MPa.

Exemplos Comparativos 1-4

[0059] Chapas de aço laminado a frio tendo composições listadas na Tabela 2, Amostra Nos. C1-C4, foram submetidas a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 1. As propriedades mecânicas das Amostras Nos. C1-C4 são listadas na Tabela 2. Os aços Nos Exemplos Comparativos 1-4 apresentaram níveis de UTS menos que 700 MPa.

[0060] Chapas de aço laminado a frio tendo composições como listado na Tabela 2, Amostras Nos. C5-C8, foram submetidas a um processo de recozimento de duas etapas como ilustrado na Fig. 1. As propriedades mecânicas das Amostras Nos. C5-C8 são listadas na Tabela 2. Os aços nos Exemplos Comparativos 5-8 apresentaram níveis de UTS maiores que 1.100 MPa.

Exemplos Comparativos 9-11

[0061] Chapas de aço laminado a frio tendo composições como listado na Tabela 2, Amostras Nos. C9-C11, foram submetidas a um processo de recozimento de duas etapas similar ao ilustrado na Fig. 1, exceto que a temperatura de encharque ou retenção no segundo recozimento ficou fora das faixas preferidas da invenção. As propriedades mecânicas das Amostras Nos. C9-C11 são listadas na Tabela 2.

Exemplo Comparativo 12

[0062] Uma chapa de aço laminado a frio tendo uma composição listada na Tabela 2, Amostra No. C12, foi submetida a um processo de recozimento de duas etapas similar ao ilustrado na Fig. 2, exceto que a temperatura da zona de retenção no segundo recozimento ficou fora da faixa preferida da invenção. As propriedades mecânicas da Amostra No. C12 são listadas na Tabela 2.

[0063] A Fig. 15 coloca em gráfico o alongamento total (TE) e limite de resistência máximo (UTS) das Amostras 1-8 dos Exemplos 1-8, bem como as Amostras C1-C12 dos Exemplos Comparativos C1-C12. Uma linha correspondente ao UTS-TE de 25.000 é desenhada a grosso modo na Fig. 15. Como pode-se ver, as amostras de chapa de aço de alta resistência produzidas de acordo com a presente invenção apresentam combinações superiores de resistência e alongamento em relação às amostras comparativas, isto é, propriedades de alto alongamento total a altos níveis de UTS são observadas para os exemplos inventivos. Os aços da Amostra 1 a Amostra 8 se enquadram na categoria de aços de alta resistência de terceira geração avançada, que são altamente desejáveis para indústrias automotivas e outras mais.

Exemplo 9

[0064] Experiências em laminação foram conduzidas para amostras rotuladas M1-M5 na Tabela 3 a seguir usando tanto o processo CAL+CAL quanto CAL+CGL. Para as Amostras M1, M2 e M5, os tempos e temperaturas de processamento CAL+CAL mostrados na Fig, 1 foram usados. Para as Amostras M3 e M4, os tempos e temperaturas de processamento CAL+CGL mostrados na Fig. 2 foram usados. Tabela 3 Resultados de experiência em laminação

[0065] A Fig. 16 mostra o equilíbrio de resistência-alongamento dos materiais da experiência em laminação, todos atendendo a um mínimo de UTS- TE de 25.000. Os materiais da experiência apresentaram valores de lambda maiores que 20%.

[0066] Na forma aqui usada, “incluindo”, “contendo” e termos similares são entendidos no contexto deste pedido como sinônimos de “compreendendo” e são, portanto, de limites abertos e não excluem a presença de elementos, materiais, fases ou etapas de método adicionais não descritas ou não citadas. Na forma aqui usada, “consistindo em” é entendido no contexto deste pedido de forma a excluir a presença de qualquer elemento, material, fase ou etapa de método não especificada. Na forma aqui usada, “consistindo essencialmente em” é entendido no contexto deste pedido de forma a incluir os elementos, materiais, fases, ou etapas de método especificados, onde aplicável, e também para incluir quaisquer elementos, materiais, fases, ou etapas de método não especificados que não afetem materialmente as características básicas ou inéditas da invenção.

[0067] Independentemente de quais faixas numéricas e parâmetros que apresentam o escopo geral da invenção são aproximações, os valores numéricos apresentados nos exemplos específicos são reportados da forma mais precisa possível. Qualquer valor numérico, entretanto, inerentemente contém certos erros necessariamente resultantes da variação padrão encontrada nas suas respectivas medidas de teste.

[0068] Também, deve-se entender que qualquer faixa numérica citada aqui deve incluir todas as subfaixas incluídas nas mesmas. Por exemplo, uma faixa de “1 a 10” deve incluir todas as subfaixas entre (e incluindo) o mínimo valor citado de 1 e o máximo valor citado de 10, ou seja, tendo um valor mínimo maior ou igual a 1 e um valor máximo menor ou igual a 10.

[0069] Neste pedido, o uso do singular inclui o plural e plural engloba singular, a menos que especificamente declarado de outra forma, além do mais, neste pedido, o uso de “ou” significa “e/ou” a menos que especificamente declarado de outra forma, mesmo que “e/ou” possa ser explicitamente usado em certos casos. Neste pedido e nas reivindicações anexas, os artigos “um”, “uma” e “o”, “a” incluem os referentes plurais, a menos que expressa e inequivocadamente limitado a um referente.

[0070] Embora modalidades particulares desta invenção tenham sido descritas aqui para efeitos de ilustração, ficará evidente aos versados na técnica que inúmeras variações dos detalhes da presente invenção podem ser feitas sem fugir da invenção.

Claims

1. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência, caracterizado pelo fato de que compreende de 0,12 a 0,5 por cento em peso de C, de 1 a 3 por cento em peso de Mn, e de 0,8 a 3 por cento em peso de uma combinação de Si e Al, em que o produto de chapa de aço foi submetido a um processo de recozimento de duas etapas, compreende pelo menos 50 por cento em volume de ferrita e de 5 a 25 por cento em volume de grãos de austenita retida substancialmente equiaxiais tendo uma razão de aspecto média de menos que 2:1 e um tamanho de grão médio de menos que 1 mícron, e tem uma combinação de limite de resistência máximo e alongamento total UTS-TE maior que 25.000 MPa%.

2. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o Si compreende até 2 por cento em peso, o Al compreende até 2 por cento em peso, e o produto de chapa de aço adicional compreende adicionalmente até 0,05 por cento em peso de Ti, e até 0,05 por cento em peso de Nb.

3. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o C compreende de 0,15 a 0,4 por cento em peso, o Mn compreende de 1,3 a 2,5 por cento em peso, o Si compreende de 0,2 a 1,8 por cento em peso, o Al compreende até 1,5 por cento em peso, o Ti compreende até 0,03 por cento em peso, e o Nb compreende até 0,03 por cento em peso.

4. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o C compreende de 0,17 a 0,35 por cento em peso, o Mn compreende de 1,5 a 2,3 por cento em peso, o Si compreende de 0,4 a 1,5 por cento em peso, o Al compreende até 1 por cento em peso, o Ti compreende até 0,02 por cento em peso e o Nb compreende até 0,02 por cento em peso.

5. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço compreende menos que 15 por cento em volume de martensita fresca.

6. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço tem um limite de resistência máximo de 720 a 1.100 MPa e tem um alongamento total de pelo menos 20 por cento.

7. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço tem uma razão de expansão de furo maior que 20 por cento.

8. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o UTS-TE é pelo menos 30.000 MPa%.

9. Produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um revestimento à base de zinco no produto de chapa de aço.

10. Método para produzir um produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência como definido na reivindicação 1, o produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência compreendendo de 0,12 a 0,5 por cento em peso de C, de 1 a 3 por cento em peso de manganês, e de 0,8 a 3 por cento em peso de uma combinação de Si e Al, o método caracterizado pelo fato de que compreende: submeter o produto de chapa de aço a um processo de recozimento da primeira etapa para obter uma microestrutura predominantemente martensítica; e, submeter o produto de chapa de aço a um processo da segunda etapa compreendendo encharcar o produto de chapa em um regime intercrítico a uma temperatura de 720 a 850°C, seguido pela permanência do produto de chapa a uma temperatura de 370 a 430°C, em que o produto de chapa de aço laminada a frio de alta resistência compreende pelo menos 50 por cento em volume de ferrita e de 5 a 25 por cento em volume de grãos de austenita retida substancialmente equiaxiais tendo uma razão de aspecto média de menos que 2:1 e um tamanho de grão médio de menos que 1 mícron, e tem uma combinação de limite de resistência máximo e alongamento total UTS-TE maior que 25.000 MPa%.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o processo de recozimento da primeira etapa é realizado a uma temperatura acima de 820°C.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o processo de recozimento da primeira etapa é realizado a uma temperatura a partir de 830 a 940°C.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o processo de encharque da segunda etapa é realizado a uma temperatura de 720 a 850°C, e o processo de permanência da segunda etapa é realizado a uma temperatura de 360 a 440°C.

14. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço é resfriado a uma temperatura abaixo de 300°C entre o processo da primeira etapa e o processo da segunda etapa.

15. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço é mantido a uma temperatura acima de 300°C entre o processo de encharque da segunda etapa e o processo de permanência da segunda etapa.

16. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o processo de recozimento da primeira etapa é realizado em uma linha de recozimento contínuo, e o processo da segunda etapa é realizado em uma linha de recozimento contínuo.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a mesma linha de recozimento contínuo é usada tanto para o processo de recozimento da primeira etapa quanto para o processo da segunda etapa.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que linhas de recozimento contínuo separadas são usadas para o processo de recozimento da primeira etapa e o processo da segunda etapa.

19. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o processo de recozimento da primeira etapa é realizado em uma linha de recozimento contínuo, e o processo da segunda etapa é realizado em uma linha de galvanização contínua.

20. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente revestir eletroliticamente o produto de chapa de aço com um revestimento à base de zinco.

21. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o Si compreende até 2 por cento em peso, o Al compreende até 2 por cento em peso, e o produto de chapa de aço compreende adicionalmente até 0,05 por cento em peso de Ti, e até 0,05 por cento em peso de Nb.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que C compreende de 0,15 a 0,4 por cento em peso, o Mn compreende de 1,3 a 2,5 por cento em peso, o Si compreende de 0,2 a 1 ,8 por cento em peso, o Al compreende até 1,5 por cento em peso, o Ti compreende até 0,03 por cento em peso, e o Nb compreende até 0,03 por cento em peso.

23. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que C compreende de 0,17 a 0,35 por cento em peso, o Mn compreende de 1,5 a 2,3 por cento em peso, o Si compreende de 0,4 a 1,5 por cento em peso, o Al compreende até 1 por cento em peso, o Ti compreende até 0,02 por cento em peso e o Nb compreende até 0,02 por cento em peso.

24. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço compreende menos que 15 por cento em volume de martensita fresca.

25. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço tem um limite de resistência máximo de 720 a 1.100 MPa e tem um alongamento total de pelo menos 20 por cento.

26. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o produto de chapa de aço tem uma razão de expansão de furo maior que 20 por cento.

27. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aplicar um revestimento à base de zinco no produto de chapa de aço.