BR112019011142A2

BR112019011142A2 - chapa de aço temperada e revestida, método de produção de uma chapa de aço temperada e revestida, uso de uma chapa de aço e veículo

Info

Publication number: BR112019011142A2
Application number: BR112019011142A
Authority: BR
Inventors: Pipard Jean-Marc; Olivier Thenot Marc
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-10-01
Also published as: MX2019007169A; RU2019122654A; WO2018116099A1; KR20190089010A; WO2018115936A1; CA3047690A1; RU2019122654A3; CA3047690C; US11655516B2; KR102325717B1; MA63900B1; PL3559298T3; EP3559298A1; US20190338388A1; JP2020503443A; JP2021176993A; UA124354C2; ZA201903329B; CN110088332A; JP6992070B2

Abstract

a invenção refere-se a uma chapa de aço temperada e revestida tendo uma composição compreendendo os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso: 0,17% = carbono = 0,25%, 1,8% = manganês = 2,3%, 0,5% = silício = 2,0%, 0,03% = alumínio = 1,2%, enxofre = 0,03%, fósforo = 0,03% e pode conter um ou mais dos seguintes elementos opcionais cromo = 0,4%, molibdênio = 0,3%, nióbio = 0,04%, titânio = 0,1% sendo a restante composição composta por ferro e impurezas inevitáveis provocadas pelo processamento, a microestrutura da referida chapa de aço compreendendo uma fração de área, 4 a 20% de austenita residual, 0 a 15% de ferrita, 40 a 85% de bainita temperada e um mínimo de 5% de martensita temperada, em que os teores acumulados de martensita temperada e austenita residual estão entre 10 e 30%. ele também refere-se a um método de fabricação e ao uso de tal classe para fabricar peças de veículos.

Description

“CHAPA DE AÇO TEMPERADA E REVESTIDA, MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO TEMPERADA E REVESTIDA, USO DE UMA CHAPA DE AÇO E VEÍCULO”

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço temperada e revestida com excelentes propriedades mecânicas adequadas para uso na fabricação de veículos.

Antecedentes da Invenção [002] Os esforços de pesquisa e desenvolvimento são intensificados para reduzir a quantidade de material utilizado no automóvel, aumentando a resistência do material. Por outro lado, um aumento na resistência das chapas de aço diminui a conformabilidade e, portanto, o desenvolvimento de materiais com alta resistência e alta conformabilidade é necessário.

[003] Portanto, muitos aços de alta resistência com excelente conformabilidade foram desenvolvidos, como os aços TRIP. Recentemente, os fortes esforços para desenvolver aços TRIP com propriedades tais como alta resistência e alta conformabilidade são realizados, como o aço TRIP tem um bom ajuste entre a resistência mecânica e a conformabilidade, devido à sua estrutura complexa incluindo a ferrita, o que é um componente dúctil, componentes mais duros tais como ilhas de martensita e de austenita (MA), a maioria dos quais consiste em austenita residual, e finalmente a matriz de ferrita bainítica que tem uma resistência mecânica e ductilidade que são intermediárias entre a ferrita e as ilhas de MA.

[004] Os aços TRIP têm uma capacidade de consolidação muito elevada, o que possibilita uma boa distribuição das deformações no caso de uma colisão ou mesmo durante a conformação da peça de automóvel. Por conseguinte, é possível produzir peças que são tão complexas como as feitas

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2/17 de aços convencionais, mas com propriedades mecânicas melhoradas, o que, por sua vez, permite reduzir a espessura das peças para cumprir especificações funcionais idênticas em termos de desempenho mecânico. Esses aços são, portanto, uma resposta eficaz às exigências de redução de peso e maior segurança nos veículos. No campo de chapas de aço laminadas a quente ou laminadas a frio, este tipo de aço tem aplicações para, entre outras coisas, peças estruturais e de segurança para veículos automotores.

[005] Estas propriedades estão associadas com a estrutura de tais chapas, que consiste em uma fase de matriz que pode compreender ferrita, bainita ou martensita sozinhas ou em combinação umas com as outras, enquanto outros constituintes microestruturais tais como austenita residual podem estar presentes. A austenita residual é estabilizada por uma adição de silício ou alumínio, estes elementos retardam a precipitação de carbonetos. A presença de austenita residual confere alta ductilidade à chapa de aço antes que ela seja moldada em uma peça. Sob o efeito de uma deformação subsequente, por exemplo, quando forçada uniaxialmente, a austenita residual de uma chapa feita de aço TRIP é progressivamente transformada a martensita, resultando em endurecimento substancial e retarda o aparecimento de estiramento.

[006] Para conseguir uma resistência à ruptura superior a 800 a 1000 MPa, aços multifásicos com estrutura predominantemente bainítica foram desenvolvidos. Na indústria automobilística ou na indústria em geral, esses aços são vantajosamente utilizados para peças estruturais, tais como elementos transversais de amortecimento, pilares, vários reforços e peças de desgaste resistentes à abrasão. Entretanto, a conformabilidade dessas peças requer, simultaneamente, um nível suficiente de alongamento total, maior que 10%.

[007] Todas essas chapas de aço apresentam equilíbrios de

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3/17 resistência e ductilidade relativamente bons, mas é necessário melhorar a resistência à deformação e o desempenho de expansão do orifício em relação aos aços atualmente em produção, principalmente para as chapas de aço revestidas.

Descrição da Invenção [008] O objetivo da presente invenção é resolver esses problemas, disponibilizando chapas de aço que tenham simultaneamente:

uma resistência à ruptura final igual ou superior a 950 MPa e, de preferência, superior a 1050 MPa, ou mesmo superior a 1100 MPa, uma resistência à deformação de pelo menos 700 Mpa, um alongamento total maior ou igual a 12% uma taxa de expansão de orifício maior ou igual a 18% [009] De preferência, esse aço também pode ter boa adequação para a conformação, em particular para laminação e boa soldabilidade.

[0010] Outro objetivo da presente invenção é disponibilizar um método para a fabricação destas chapas que seja compatível com aplicações industriais convencionais, sendo robusto no sentido de mudanças nos parâmetros de fabricação.

[0011] Este objetivo é conseguido fornecendo uma chapa de aço de acordo com a reivindicação 1. A chapa de aço pode também compreender características das reivindicações 2 a 8. Outro objetivo é alcançado fornecendo o método de acordo com as reivindicações 9 a 10. Outro aspecto é alcançado fornecendo peças ou veículos de acordo com as reivindicações 11 a 13.

[0012] Outras características e vantagens da invenção se tornarão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada da invenção.

[0013] O carbono está presente no aço de acordo com a invenção no teor de 0,17% a 0,25%. O carbono é um elemento ex-gama e promove a estabilização da austenita. Além disso, pode estar envolvido na formação de

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4/17 precipitados que endurecem a ferrita. De preferência, o teor de carbono é de pelo menos 0,18% para alcançar o efeito TRIP pela retenção de austenita e no máximo 0,25% para evitar o comprometimento da soldabilidade. O teor de carbono é, vantajosamente, entre 0,18 e 0,23%, inclusive para otimizar tanto elevada resistência e propriedades de alongamento.

[0014] O manganês está presente no aço de acordo com a invenção em um teor de 1,8% a 2,3%. O manganês é um elemento que fornece endurecimento por solução sólida substitucional em ferrita. Um conteúdo mínimo de 18% em peso é necessário para se obter a resistência à ruptura desejada. No entanto, acima de 2,3% o manganês retarda a formação de bainita e aumenta ainda mais a formação de austenita com baixa percentagem de carbono, que em uma fase posterior, se transforma em martensita, o que é prejudicial para as propriedades mecânicas do aço.

[0015] Silício está presente no aço de acordo com a invenção em um teor de 0,5% para 2,0%. O silício desempenha um papel importante na formação da microestrutura ao retardar a precipitação de carbonetos, o que permite concentrar o carbono na austenita residual para sua estabilização. O silício desempenha um papel efetivo, combinado com o do alumínio, os melhores resultados dos quais, com relação às propriedades especificadas, são obtidos em níveis de teor acima de 0,5%. O teor de silício deve ser limitado a 2,0% em peso, para melhorar a capacidade de revestimento por imersão a quente. O teor de silício será de preferência de 0,6 a 1,8% como acima de 1,8%, o silício em combinação com o manganês pode formar martensita quebradiça em vez de bainita. Um teor menor ou igual a 1,8% simultaneamente fornece muito boa adequação para soldagem, bem como boa capacidade de revestimento.

[0016] O alumínio está presente no aço de acordo com a invenção em um teor de 0,03% a 1,2% e preferencialmente de 0,03% a 0,6%.

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O alumínio desempenha um papel importante na invenção ao retardar bastante a precipitação de carbonetos; seu efeito é combinado com o do silício, para retardar suficientemente a precipitação de carbonetos e para estabilizar a austenita residual. Este efeito é obtido quando o teor de alumínio é maior que 0,03% e quando é menor que 1,2%. O teor de alumínio será preferencialmente menor ou igual a 0,6%. Também é geralmente pensado que altos níveis de um alumínio aumentam a erosão de materiais refratários e o risco de entupimento dos bicos durante a fundição do aço a montante da laminação. Em quantidades excessivas, o alumínio reduz a ductilidade a quente e aumenta o risco de aparecimento de defeitos durante a fundição contínua. Sem um controle cuidadoso das condições de fundição, os defeitos de micro e macro segregação resultam, em última análise, em uma segregação central na chapa de aço recozida. Esta faixa central será mais dura do que a matriz circundante e afetará negativamente a conformabilidade do material.

[0017] O enxofre também é um elemento residual, cujo teor deve ser mantido o mais baixo possível. Assim, o teor de enxofre é limitado a 0,03% na presente invenção. O teor de enxofre de 0,03% ou superior reduz a ductilidade devido à presença excessiva de sulfetos, tais como o MnS (sulfetos de manganês), que reduz a trabalhabilidade do aço e também é uma fonte para o início de trincas.

[0018] Fósforo pode estar presente em um teor de até 0,03%, o fósforo é um elemento que endurece em solução sólida, mas reduz significativamente a adequação para a solda ponto e a ductilidade a quente, em particular devido à sua tendência para a segregação aos limites de grãos ou a sua tendência para co-segregar com manganês. Por estas razões, seu teor deve ser limitado a 0,03% para obter boa adequação para solda ponto e boa ductilidade a quente. É também um elemento residual, cujo teor deve ser limitado.

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6/17 [0019] O cromo pode estar opcionalmente presente no aço de acordo com a invenção em um teor até 0,4% θ de preferência entre 0,05% e 0,4%. O cromo, tal como manganês, aumenta a capacidade de endurecimento em promover a formação martensita. Este elemento, quando presente em um teor acima de 0,05%, é útil para alcançar a mínima resistência à ruptura. Quando está acima 0,4%, a formação de bainita é tão retardada que a austenita não é suficientemente enriquecida em carbono. De fato, esta austenita seria mais ou menos totalmente transformada em martensita durante o arrefecimento até à temperatura ambiente, e a elongação total seria demasiadamente baixa.

[0020] O molibdênio é um elemento opcional e pode ser adicionado até 0,3% ao aço de acordo com a invenção. O molibdênio desempenha um papel eficaz na definição da capacidade de endurecimento e dureza, retarda o aparecimento de bainita e evita a precipitação de carbonetos na bainita. No entanto, a adição de molibdênio aumenta excessivamente o custo da adição de elementos de liga, de modo que, por razões econômicas, seu teor é limitado a 0,3%.

[0021] Nióbio pode ser adicionado ao aço em um teor de até 0,04%. É um elemento adequado para formar carbo-nitretos para conferir resistência ao aço de acordo com a invenção por endurecimento por precipitação. Como o nióbio atrasa a recristalização durante o aquecimento, a microestrutura formada no final do recozimento é mais fina, levando ao endurecimento do produto. Mas, quando o teor de nióbio está acima de 0,04 a quantidade de carbo-nitretos é muito grande o que podería reduzir a ductilidade do aço.

[0022] O titânio é um elemento opcional que pode ser adicionado ao aço da presente invenção em um teor de até 0,1% e de preferência entre 0,005% e 0,1%. Como o nióbio, está envolvido nos carbo-nitretos e

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7/17 desempenha um papel no endurecimento. Mas também está envolvido para formar TiN aparecendo durante a solidificação do produto fundido. A quantidade de Ti é tão limitada a 0,1% para evitar danos ao TiN bruto que é prejudicial à expansão do orifício. No caso do teor de titânio ser inferior a 0,005%, ele não confere qualquer efeito sobre o aço da presente invenção.

[0023] O aço de acordo com a invenção, apresenta uma microestrutura compreendendo em fração de área, 4 a 20% de austenita residual, 0 a 15% de ferrita, 40 a 85% de bainita e um mínimo de 5% de martensita temperada, em que os teores acumulados de martensita temperada e austenita residual estão entre 10 e 30%.

[0024] O constituinte de ferrita confere ao aço de acordo com a invenção com alongamento aumentado. Para garantir a obtenção de uma razão de expansão de orifício e alongamento no nível requerido, a ferrita pode estar presente em até um nível máximo de 15% em fração de área de modo a ter 950 MPa de resistência à ruptura ou mais, com pelo menos 12% do alongamento total e uma taxa de expansão de orifício de 18% ou mais. A ferrita é formada durante a etapa do processo de recozimento nos estágios de aquecimento e retenção ou durante o resfriamento após o recozimento. Essa ferrita pode ser endurecida pela introdução de um ou mais elementos em solução sólida. Silício e/ ou manganês são geralmente adicionados a tais aços ou através da introdução de precipitado formando elementos, tais como titânio, nióbio e vanádio. Esse endurecimento normalmente ocorre durante o recozimento de chapas de aço laminadas a frio e, portanto, é efetivo antes da etapa de têmpera, mas não prejudica a processabilidade.

[0025] A martensita temperada está presente em um nível mínimo de 5% por fração de área e preferivelmente de 10%, no aço de acordo com a invenção. A martensita é formada durante o resfriamento após a imersão da austenita instável formada durante o recozimento e também durante o

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8/17 resfriamento final após o processo de retenção da transformação da bainita. Essa martensita é temperada durante a etapa final de têmpera. Um dos efeitos dessa têmpera é diminuir o teor de carbono da martensita, o que é, portanto, menos duro e menos frágil. A martensita temperada é composta de finas ripas alongadas em uma direção dentro de cada grão emitido a partir de um grão de austenita primária, em que as varas de carbonetos de ferro fino que têm 50 a 200 nm de comprimento são precipitados entre as ripas seguindo a direção <111>. Este processo de têmpera do martensita permite também aumentar a resistência ao escoamento graças à diminuição do intervalo de dureza entre as fases de martensita e ferrita ou bainita.

[0026] A bainita temperada está presente no aço de acordo com a invenção e confere resistência a esse aço. Bainita temperada deve estar presente no aço entre 40 e 85% por fração de área. A bainita é formada durante a retenção à temperatura de transformação de bainita após recozimento. Tal bainita pode incluir bainita granular, bainita superior e bainita inferior. Esta bainita é temperada durante a etapa final de têmpera para produzir bainita temperada.

[0027] Austenita residual é um constituinte essencial para garantir o efeito TRIP e para trazer ductilidade. Pode ser contido sozinho ou como ilhas de martensita e austenita (ilhas de MA). A austenita residual da presente invenção está presente em uma quantidade de 4 a 20% em fração de área e preferencialmente tem uma percentagem de carbono de 0,9 a 1,1%. A austenita residual rica em carbono contribui para a formação de bainita e também retarda a formação de carboneto em bainita. Por isso, o seu teor deve ser, de preferência, suficientemente alto para que o aço da invenção seja suficientemente dúctil com o alongamento total preferivelmente acima de 12% e o seu teor não deve exceder 20% porque geraria uma diminuição do valor das propriedades mecânicas.

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9/17 [0028] A austenita residual é medida por um método magnético chamado sigmametria, que consiste na medição do momento magnético do aço antes e depois de um tratamento térmico que desestabiliza a austenita que é paramagnética, ao contrário das outras fases que são ferromagnéticas.

[0029] Além da proporção individual de cada elemento da microestrutura, as quantidades acumuladas de martensita temperada e austenita residual devem situar-se entre 10 a 30% da fração de área, preferencialmente entre 10 e 25% e mais igual ou superior a 15%, em particular quando a quantidade de martensita temperada está acima de 10%. Isso garante que as propriedades alvo sejam atingidas.

[0030] A chapa de aço de acordo com a invenção pode ser produzida por qualquer método de fabricação apropriado e o técnico no assunto pode definir um. No entanto, é preferível usar o método de acordo com a invenção, que compreende as seguintes etapas sucessivas:

fornecer uma composição de aço de acordo com a invenção;

reaquecer o referido produto semi-acabado a uma temperatura acima de Ac3;

laminar o referido produto semi-acabado na faixa austenítica, em que a temperatura de acabamento de laminação a quente deve situar-se entre 750 °C e 1050 °C para obter uma chapa de aço laminada a quente;

resfriar a chapa a uma taxa de resfriamento de 20 a 150 °C/ s até uma temperatura de enrolamento que seja inferior ou igual a 600 °C; e enrolar a referida chapa laminada a quente;

resfriar a referida chapa laminada a quente até a temperatura ambiente;

opcionalmente executar o processo de remoção de

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10/17 incrustações na referida chapa de aço laminada a quente;

o recozimento é realizado em chapa de aço laminada a quente a uma temperatura entre 400 °C e 750 °C;

opcionalmente executar processo de remoção de incrustações na referida chapa de aço laminada a quente recozida;

laminar a frio a referida chapa de aço recozida laminada a quente com uma taxa de redução entre 30 e 80% para obter uma chapa de aço laminada a frio;

depois aquecer a referida chapa de aço laminada a frio a uma velocidade entre 1 a 20 °C/ s até uma temperatura de imersão acima de Ae3 onde é mantida durante menos de 600 segundos;

depois resfriar a chapa a uma taxa superior a 5 °C/ s a uma temperatura acima de Ms e abaixo de 475 °C, onde é mantida durante 20 a 400 s;

em seguida, resfriar a chapa de aço a uma taxa de resfriamento não superior a 200 °C/ s até a temperatura ambiente;

depois reaquecer a chapa de aço recozida a uma taxa entre 1 °C/ s a 20 °C/ s até uma temperatura de imersão entre 440 °C e 600 °C onde é mantida durante menos de 100 s e depois imersão a quente na chapa de aço em um banho de zinco ou revestimento de liga de zinco para temperar e revestí-lo, resfriar a chapa de aço temperada e revestida até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento entre 1 °C/ s e 20 °C/ s.

[0031] Em particular, os presentes inventores descobriram que realizando uma etapa final de têmpera antes e durante o revestimento por imersão a quente das chapas de aço de acordo com a invenção aumentará a conformabilidade sem ter impacto significativo sobre outras propriedades das referidas chapas de aço. Tal etapa de têmpera diminui o intervalo de dureza

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11/17 entre a fase macia, como a ferrita e as fases duras tal como martensita e bainita. Esta redução no intervalo de dureza melhora as propriedades de expansão e conformação de orifícios. Além disso, uma redução adicional deste intervalo de dureza é obtida aumentando a dureza da ferrita através da adição de silício e manganês e/ ou pela precipitação de carbonetos durante o recozimento. Através de endurecimento controlado de fases moles e amolecimento de fases duras, um aumento significativo em conformabilidade é conseguido, enquanto não diminui a força de tal aço.

[0032] O processo de acordo com a presente invenção inclui fornecer uma fundição semi-acabada de aço com uma composição química dentro da faixa da invenção tal como descrito acima. A fundição pode ser feita em lingotes ou continuamente em forma de placas ou tiras, isto é, com uma espessura que varia de aproximadamente 220 mm para placas de até várias dezenas de milímetros para tiras. Por exemplo, uma placa com a composição química acima descrita é fabricada por fundição contínua e é fornecida para laminação a quente. Aqui, a placa pode ser enrolada diretamente em linha com a fundição contínua ou pode ser primeiro resfriada à temperatura ambiente e depois reaquecida acima de Ac3.

[0033] A temperatura da placa que é submetida a laminação a quente é geralmente acima de 1000 °C e deve estar abaixo de 1300 °C. As temperaturas aqui mencionadas são definidas para assegurar que todos os pontos da placa atinjam a faixa austenítica. No caso da temperatura da placa ser menor do que 1000 °C, uma carga excessiva é imposta sobre um moinho de laminação. Além disso, a temperatura não deve estar acima de 1300 °C para evitar o risco de crescimento adverso de grãos austeníticos, resultando em grãos de ferrita brutos, o que diminui a capacidade desses grãos de recristalizar durante a laminação a quente. Além disso, temperaturas acima de 1300 °C aumentam o risco de formação de óxidos de camada espessa, que

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12/17 são prejudiciais durante a laminação a quente. A temperatura de laminação de acabamento deve estar entre 750 °C e 1050 °C para assegurar que a laminação a quente ocorra completamente na faixa austenítica.

[0034] A chapa de aço laminada a quente obtida desta forma é, em seguida, resfriada a uma taxa entre 20 e 150 °C/ s até uma temperatura abaixo 600 °C. A chapa é então enrolada em uma temperatura de enrolamento inferior a 600 °C, porque acima daquela temperatura que, existe um risco de oxidação intergranular. A temperatura de enrolamento preferida para a chapa de aço laminada a quente da presente invenção está entre 400 e 500 °C. Subsequentemente, a chapa de aço laminada a quente é deixada resfriar até a temperatura ambiente.

[0035] Se necessário, a chapa de aço laminada a quente de acordo com a invenção é submetida a uma etapa de remoção de incrustação através de quaisquer processos apropriados, tal como decapagem, remoção por escovas ou esfregaço na chapa de aço laminada a quente.

[0036] Após a remoção da incrustação ser realizada, a chapa de aço é submetida a uma etapa de recozimento a uma temperatura entre 400 e 750 °C para garantir a homogeneidade da dureza na bobina. Este recozimento pode, por exemplo, durar 12 minutos a 150 horas. A chapa laminada a quente recozida pode sofrer um processo de remoção de incrustações opcional para remover a incrustação após esse recozimento, se necessário. Depois, a chapa laminada a quente recozida é laminada a frio com uma redução de espessura entre 30 a 80%.

[0037] A chapa laminada a frio é submetida, em seguida, a uma etapa de recozimento onde é aquecida a uma taxa de aquecimento entre 1 e 20 °C/ s, que é de preferência superior a 2 °C/ s, até uma temperatura de imersão acima Ae3, no domínio totalmente austenítico, onde é realizada durante mais de 10 segundos para garantir o quase equilíbrio para a

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13/17 transformação da austenita e menos de 600 segundos.

[0038] A chapa é então resfriada a uma taxa superior a 5 °C/ s, preferencialmente superior a 30 °C/ s, até uma temperatura superior a Ms e abaixo de 475 °C em que é mantida durante 20 a 400s, de preferência durante 30 a 380 segundos. Esta manutenção entre Ms e 475 °C é realizada para formar bainita, para temperar martensita se formada precocemente e para facilitar o enriquecimento de austenita em carbono. Manter a chapa de aço laminada a frio por menos de 20 segundos levaria a uma quantidade muito baixa de bainita e a um enriquecimento insuficiente de austenita, levando a uma quantidade de austenita residual inferior a 4%. Por outro lado, mantendo a chapa laminada a frio durante mais de 400 s levaria à precipitação de carbonetos em bainita, diminuindo assim o teor de carbono na austenita e reduzindo a sua estabilidade.

[0039] A chapa é então resfriada a uma taxa de resfriamento não superior a 200 °C/ s até a temperatura ambiente. Durante este resfriamento, austenita residual instável transforma a martensita fresca na forma de ilhas de MA, conferindo ao aço da presente invenção, o nível de resistência à ruptura alvejado.

[0040] A chapa de aço laminada a frio recozida é em seguida aquecida a uma taxa de aquecimento entre 1 °C e 20 °C/ s, de preferência superior a 2 °C/ s, até a temperatura de imersão entre 440 e 600 °C, preferencialmente entre 440 e 550 °C, durante menos de 100 s para homogeneizar e estabilizar a temperatura da tira e também para iniciar simultaneamente a têmpera da microestrutura.

[0041] Então, a chapa de aço laminada a frio recozida é revestida com zinco ou liga de zinco passando por um banho de Zn líquido enquanto o processo de têmpera está em andamento. A temperatura do banho de zinco é geral mente entre 440 e 475 °C. Depois disso, a chapa de aço revestida e

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14/17 temperada é obtida. Este processo de têmpera garante a têmpera das fases de bainita e martensita e também é usado para definir os teores residuais finais de austenita e martensita, através da difusão do carbono.

[0042] Depois disso, a chapa de aço revestida e temperada é deixada resfriar até a temperatura ambiente a uma velocidade de resfriamento entre 1 e 20 °C/ s e, de preferência, entre 5 e 15 °C/ s.

Exemplos [0043] Os seguintes testes e exemplos aqui apresentados são de natureza não restritiva e devem ser considerados apenas para fins de ilustração, e exibirá as características vantajosas da presente invenção e expõe o significado dos parâmetros escolhidos pelos inventores após extensos experimentos e estabelece ainda mais as propriedades que podem ser alcançadas pelo aço de acordo com a invenção.

[0044] Amostras das chapas de aço de acordo com a invenção e para alguns graus comparativos foram preparadas com as composições reunidas na tabela 1 e os parâmetros de processamento reunidos nas tabelas 2 e 3. As microestruturas correspondentes dessas chapas de aço foram reunidas na tabela 4 e as propriedades da tabela 5.

Tabela 1: composições dos ensaios

Aços	C	Mn	Si	Al	S	P	N	Cr	Nb	Ti
1	0,218	2,08	1,491	0,038	0,003	0,014	0,0052	0,350	0,002	0,0041
2	0,211	2,11	1,488	0,042	0,003	0,012	0,0065	0,357	0,001	0,0038
3	0,200	2,20	1,501	0,040	0,006	0,012	0,0050	0,200	-	-
4	0,213	2,14	1.490	0,040	0,003	0,010	0,0030	0,350	-	-
5	0,210	2,10	0,750	0,750	0,005	0,012	0,0048	0,1	0,02	-

Tabelas 2 e 3: parâmetros de processo dos ensaios [0045] Antes de realizar o tratamento de recozimento, todos os aços da invenção, bem como a referência foram reaquecidos a uma

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15/17 temperatura entre 1000 °C e 1280 °C e, em seguida, submetidos a laminação a quente com uma temperatura de laminação de acabamento acima de 850 °C e em seguida foram enrolados a uma temperatura inferior a 580 °C. As boninas laminadas a quente foram, em seguida, processadas como reivindicado e então depois laminadas a frio com uma redução de espessura entre 30 a 80%. Estas chapas de aço laminadas a frio foram então submetidas às etapas de recozimento e têmpera, como mostrado abaixo:

					Recozimento	Manutenção
Aços	Ae 1 (°C)	Ae3 (°C)	Bs (°C)	Ms (°C)	Manutenção T(°C)	Manutenção t(s)	Taxa de resfriamento (°C)	Manutenção T(°C)	Manutenção t(s)
1	730	865	534	364	870	155	30	405	370
2	730	865	533	366	870	155	30	405	370
3	730	865	538	370	870	155	30	405	370
4	730	865	530	365	870	155	46	405	370
5	726	937	568	379	850	100	30	430	200

Tabela 3: parâmetros de processo de têmpera dos ensaios

		Têmpera	Revestimento
Ensaios	Aço	Manutenção T (°C)	Manutenção t (s)	Taxa de refrigeração (°C/ s)	Banho T (°C)	Revestimento t (s)
Invenção 1	1	540	23	1,8	460	13
Invenção 2	1	480	23	1,8	460	13
Invenção 3	1	460	23	1,8	460	13
Invenção 4	3	550	30	1,3	460	23
Invenção 5	3	550	16	2,4	460	12
Invenção 6	4	550	30	1,3	460	23
Invenção 7	4	550	16	2,4	460	12
Invenção 8	2	540	30	1,3	460	23
Comparativo 1	2	640	30	1,3	460	23
Comparativo 2	1	750	23	1,8	460	13
Comparativo 3	5	550	16	2,4	460	12

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16/17

		Têmpera	Revestimento
Ensaios	Aço	Manutenção T (°C)	Manutenção t (s)	Taxa de refrigeração (°C/ s)	Banho T (°C)	Revestimento t (s)
Comparativo 4	5	550	30	1,3	460	23
Comparativo 5	5	580	30	1,3	460	23

Tabela 4: microestruturas das amostras [0046] A microestrutura final de todas as amostras foi determinada utilizando testes conduzidos de acordo com as padrões em diferentes microscópios, como o Microscópio Eletrônico de Varredura. Os resultados são mostrados abaixo:

Ensaios	Ferrita	Bainita Temperada	Martensita Temperada	Austenita residual
Invenção 1	4	75,5	12	8,5
Invenção 2	3	75,3	12	9,7
Invenção 3	3	75,8	12	9,2
Invenção 4	8	77,0	11	4,0
Invenção 5	3	76,5	11	9,5
Invenção 6	7,5	76,0	12	4,5
Invenção 7	3	76,0	12	9,0
Invenção 8	7	75,5	12	5,5
Comparativo 1	12	75,7	12	0J3
Comparativo 2	11	76,9	12	0J.
Comparativo 3	39	42	11	8,0
Comparativo 4	43	42	11	4,0
Comparativo 5	44	41	11	3^0

Tabela 5: propriedades mecânicas das amostras [0047] As seguintes propriedades mecânicas de todos os aços inventivos e aços comparativos foram determinados:

YS: Resistência à deformação

UTS: Resistência à ruptura final

Tel: Alongamento total

HER: Razão de expansão de orifício

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Ensaios	YS (MPa)	UTS (MPa)	Tel (%)	DELA (%)
Invenção 1	968	1200	14,3	25
Invenção 2	1021	1232	14,2	29
Invenção 3	1027	1218	13,8	26
Invenção 4	815	1052	14,6	48
Invenção 5	803	1091	13,6	41
Invenção 6	849	1080	13,7	30
Invenção 7	854	1147	13,4	31
Invenção 8	915	1131	12,4	35
Comparativo 1	755	919	15,4	34
Comparativo 2	725	925	16,5	24
Comparativo 3	595	1006	17,7	20
Comparativo 4	603	935	18,5	23
Comparativo 5	614	912	19,7	26

[0048] Os exemplos mostram que as chapas de aço de acordo com a invenção são as únicas a mostrar todas as propriedades visadas graças à sua composição específica e microestruturas.

Claims

Reivindicações

1. CHAPA DE AÇO TEMPERADA E REVESTIDA, caracterizada pelo fato de que tem uma composição que compreende os seguintes elementos, expressos em percentagem em peso:

0,17% < carbono < 0,25%

1,8% < manganês < 2,3%

0,5% < silício < 2,0%

0,03% < alumínio < 1,2% enxofre < 0,03% fósforo < 0,03% e pode conter um ou mais dos seguintes elementos opcionais cromo < 0,4% molibdênio < 0,3% nióbio < 0,04% titânio < 0,1% sendo o restante da composição composto por ferro e impurezas inevitáveis provocadas pelo processamento, sendo a microestrutura da referida chapa de aço compreendendo em fração de área, 4 a 20% de austenita residual, até 15% de ferrita, 40 a 85% de bainita temperada e um mínimo de 5% de martensita temperada, em que os teores acumulados de martensita temperada e austenita residual estão entre 10 e 30%.
2. CHAPA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição inclui 0,6% a 1,8% de silício.
3. CHAPA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo fato de que a composição inclui 0,03% a 0,06% de alumínio.
4. CHAPA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as quantidades acumuladas de martensita

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2/4 temperada e austenita residual está entre 10% e 25%.
5. CHAPA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que as quantidades acumuladas de martensita temperada e austenita residual são superiores ou iguais a 15% e a percentagem de martensita temperada é superior a 10%.
6. CHAPA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o teor de carbono da austenita residual está entre 0,9 e 1,1%.
7. CHAPA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a referida chapa de aço tem uma resistência à ruptura superior a 700 MPa, uma resistência à ruptura máxima acima de 950 MPa, uma razão de alongamento de orifício acima de 18% e um alongamento total acima de 12%.
8. CHAPA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a referida chapa de aço tem uma resistência à ruptura final de 1000 MPa a 1100 MPa e uma razão de expansão de orifício acima de 20%.
9. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO TEMPERADA E REVESTIDA, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas sucessivas:

fornecer uma composição de aço, conforme definida em qualquer uma das reivindicação de 1 a 3;

reaquecer o referido produto semi-acabado a uma temperatura acima de Ac3;

laminar o referido produto semi-acabado na faixa austenítica, em que a temperatura de acabamento de laminação a quente deve situar-se entre 750 °C e 1050 °C para obter uma chapa de aço laminada a quente;

resfriar a chapa a uma taxa de resfriamento de 20 a 150

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8/4 °C/ s até uma temperatura de enrolamento que seja inferior ou igual a 600 °C; e enrolar a referida chapa laminada a quente;

resfriar a referida chapa laminada a quente até a temperatura ambiente;

opcionalmente executar processo de remoção de incrustação na referida chapa de aço laminada a quente;

o recozimento é realizado em chapa de aço laminada a quente a uma temperatura entre 400 °C e 750 °C;

opcionalmente executar o processo de remoção de incrustação na referida chapa de aço laminada a quente recozida;

laminar a frio a referida chapa de aço laminada a quente recozida com uma taxa de redução entre 30 e 80% para obter uma chapa de aço laminada a frio;

depois aquecer a referida chapa de aço laminada a frio a uma velocidade entre 1 a 20 °C/ s até uma temperatura de imersão acima de Ae3 onde é mantida durante menos de 600 segundos;

depois resfriar a chapa a uma velocidade superior a 5 °C/ s a uma temperatura acima de Ms e inferior a 475 °C e mantendo a chapa de aço laminada a frio a essa temperatura durante 20 a 400 segundos;

em seguida, resfriar a chapa de aço a uma taxa de resfriamento não superior a 200 °C/ s até a temperatura ambiente;

depois reaquecer a chapa de aço recozida a uma taxa entre 1 °C/ s a 20 °C/ s até uma temperatura de imersão entre 440 °C e 600 °C, onde é mantida durante menos de 100 s e em seguida mergulhar a quente a chapa de aço em um banho de zinco ou revestimento de liga de zinco para temperar e revestí-la, resfriar a chapa de aço temperada e revestida até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento entre 1 °C/ s e 20 °C/ s.

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4/4
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a temperatura de enrolamento está acima 400 °C.
11. USO DE UMA CHAPA DE AÇO, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, ou de uma chapa de aço produzida por um método de produção de uma chapa de aço temperada e revestida conforme definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 10, caracterizado pelo fato de que é para a fabricação de partes estruturais ou de segurança de um veículo.
12. VEÍCULO, caracterizado pelo fato de que compreende uma peça obtida conforme a reivindicação 11.