BR112021009032B1

BR112021009032B1 - Método para a fabricação de uma bobina compósita, bobina compósita, método para a fabricação de uma chapa de aço martensítico, chapa de aço martensítico e uso de uma chapa de aço

Info

Publication number: BR112021009032B1
Application number: BR112021009032-0A
Authority: BR
Inventors: Hassan Ghassemi-Armaki; Vikas Kanubhai Patel; Timothy Gustafson
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2023-11-14
Also published as: CN113166829A; BR112021009032A2; MX2021006172A; WO2020109918A1; KR20210082213A; MA54273A; EP3887555A1; CA3119647C; ZA202103022B; KR102525271B1; JP7467462B2; WO2020109851A1; CA3119647A1; US20210404032A1; JP2022513664A

Abstract

MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA BOBINA COMPÓSITA, BOBINA COMPÓSITA, MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UM AÇO MARTENSÍTICO, AÇO MARTENSÍTICO E USO DE UMA CHAPA DE AÇO. Aço martensítico que compreende os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso 0,1% ? C ? 0,4%; 0,2% ? Mn ? 2%; 0,4% ? Si ? 2%; 0,2% ? Cr ? 1%; 0,01% ? Al ? 1%; 0% ? S ? 0,09%; 0% ? P ? 0,09%; 0% ? N ? 0,09%; e pode conter um ou mais dos seguintes elementos opcionais 0% ? Ni ? 1%; 0% ? Cu ? 1%; 0% ? Mo ? 0,1%; 0% ? Nb ? 0,1%; 0% ? Ti ? 0,1%; 0% ? V ? 0,1%; 0,0015% ? B ? 0,005%; 0% ? Sn ? 0,1%; 0% ? Pb ? 0,1%; 0% ? Sb ? 0,1%; 0% ? Ca ? 0,1%; a composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis causadas pelo processamento, a microestrutura do referido aço tendo microestrutura por porcentagem de área compreendendo a presença cumulativa de austenita residual e bainita entre 0% e 25%, a microestrutura remanescente sendo martensita pelo menos 70%, e com presença opcional de ferrita entre 0% e 10%.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um método de fabricação contínua de aço martensítico para processamento adequado em uma linha de recozimento contínuo, particularmente para aços martensíticos com resistência à tração de 1500 MPa ou mais.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] As chapas de aço laminadas a frio são processadas continuamente em galvanização contínua, recozimento contínuo e outras linhas de processamento de tratamento térmico de uma laminação a frio. A fim de otimizar a eficiência dos processos de tratamento térmico, como recozimento e galvanização, as chapas de aço são unidas ponta a ponta por meio de solda de costura sobreposta. De forma específica, a cauda ou extremidade de uma bobina anterior (primeira) e a extremidade da cabeça de uma (segunda) bobina entrando são unidas na extremidade de entrada do moinho, criando assim uma chapa contínua unida que pode ser processada continuamente no moinho com uma eficiência muito maior do que seria alcançada se as chapas fossem processadas individualmente.

[003] Um soldador de costura sobreposto convencional ou de costura de mash pode ser usado efetivamente para soldar aço de baixo teor de carbono e liga baixa de alta resistência (“HSLA”). A solda é formada em uma única passagem, na qual um dispositivo de solda, como um par de eletrodos opostos montados em um carro, se move ao longo de porções sobrepostas do aço de grau HSLA para formar uma solda, antes de retornar à sua posição inicial no modo ocioso.

[004] O desenvolvimento dos aços avançados de alta resistência (AHSS), especialmente os aços martensíticos com uma resistência à tração maior do que a do aço de grau HSLA ou graus de baixo carbono. Os aços martensíticos são caracterizados por seu alto carbono equivalente, alta resistência à tração e alta resistividade elétrica. Esta alta resistência à tração é de forma específica benéfica para a indústria automobilística, por exemplo, o uso de aços martensíticos e sua elevada resistência à tração em uma estrutura de veículo permite a produção de componentes automotivos com peso reduzido e melhorias de eficiência de combustível associadas sem afetar adversamente a segurança do veículo. Mas, devido ao alto teor de carbono, os aços martensíticos de forma específica não podem ser processados continuamente através do processo de solda por costura convencional, pois esses processos de solda quando empregados para dois aços de alto carbono sem um pré-aquecimento resultam em uma solda frágil e fraca devido ao fato de que a zona de fusão solidificada e resfriada do aço de alto carbono consiste em martensita de alto carbono relativamente dura e quebradiça e também na formação de óxido. Esta microestrutura quebradiça e dura desenvolve trincas imediatamente após a solda ou durante o processo dentro da linha de recozimento, decapagem ou galvanização contínua. Além disso, o teor de liga muito alto, especialmente o alto teor de carbono e a alta resistividade do AHSS, torna esses graus ultra-sensíveis aos parâmetros de solda.

[005] Portanto, a necessidade de substituir o aço de alto carbono por solda de aço de alto carbono é necessária para o processamento seguro e confiável através do moinho para aços de alto carbono, porque a falha da solda durante a linha de recozimento contínuo ou qualquer outro processo de tratamento térmico contínuo pode causar o desligamento da rota de processamento de um laminador a frio contínuo completo por períodos relativamente curtos (por exemplo, 1 hora) ou prolongados (por exemplo, 1 dia), dependendo da localização e severidade da quebra de solda.

[006] Pesquisas e desenvolvimentos anteriores no campo de processamento contínuo de AHSS resultaram em vários métodos para a produção contínua de AHSS, como a aplicação de aquecimento por indução após a solda. Esta solução alternativa requer a instalação de uma unidade de aquecimento por indução ou estação separada exigindo investimento de capital e tempo de processamento adicional significativo para resfriar a solda. Portanto, a solução não é adequada para rotas de tratamento térmico contínuo de uma laminação a frio.

[007] Além disso, uma patente concedida US 8,803,023 também sugere um mecanismo de solda, propondo duas passagens de solda para aços AHSS. Mas a patente não demonstra a solda de aços com resistência à tração superior a 1700 MPa.

[008] Portanto, à luz das publicações mencionadas acima, o objetivo da invenção é fornecer um método de processamento do AHSS, de forma específica os aços martensíticos em recozimento contínuo para fabricar um aço com resistência à tração superior a 1500 MPa para uso na fabricação de automóveis e o referido método permite que o aço não tratado termicamente do AHSS, de forma específica aços martensíticos, seja tratado termicamente por um processo de tratamento térmico contínuo.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[009] Portanto, o objetivo da presente invenção é resolver estes problemas, disponibilizando um método e uma bobina compósita de aço adequado para ser usado em linhas de processamento de tratamento térmico contínuo para produzir uma chapa de aço martensítica para ser usada em automóveis que simultaneamente tem: - um limite de resistência à tração maior ou igual a 1500 MPa e de preferência acima de 1700 MPa e de forma mais preferencial acima de 1900 MPa, - um limite de escoamento maior ou igual a 1200 MPa e de preferência acima de 1400 Mpa.

[010] Outro objetivo da presente invenção é também disponibilizar um método para a fabricação dessas chapas que seja compatível com as aplicações industriais convencionais, embora seja robusto para mudanças de parâmetros de fabricação.

[011] A bobina compósita de aço da presente invenção pode opcionalmente ser revestida com zinco ou ligas de zinco, ou com alumínio ou ligas de alumínio para melhorar sua resistência à corrosão.

[012] A presente invenção resolve o problema fabricando um produto intermediário, que é uma bobina compósita que é fabricada por solda de um aço de baixo carbono ou aço de grau HSLA doravante referido como peça de aço de longarina ao longo da largura da chapa de aço laminada a frio não tratada termicamente do aço AHSS e de forma específica aço martensítico, para que a solda AHSS a AHSS seja substituída por soldas HSLA a HSLA mais fortes e confiáveis para unir indiretamente as bobinas AHSS para um processo de tratamento térmico contínuo, como recozimento ou galvanização.

[013] A bobina compósita da presente invenção deve ter capacidade de dobragem de solda maior ou igual a 12 ciclos de flexão de forma que possa atuar como entrada para a linha de recozimento contínua ou qualquer outro processo de tratamento térmico.

[014] A bobina compósita da presente invenção deve ter tenacidade de solda superior a 70% de forma que a bobina compósita possa suportar a flutuação de um processo de tratamento térmico contínuo.

[015] De preferência, essa bobina compósita de aço é adequada para a fabricação de chapas laminadas a frio para serem usadas em automóveis.

[016] De preferência, essa bobina compósita de aço também pode ter uma boa adequação para conformação, em particular para laminação, com boa soldabilidade e capacidade de revestimento.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[017] O método é explicado de forma específica aqui para a apreciação da invenção. Um aço martensítico de acordo com a invenção pode ser produzido pelo método que consiste em etapas sucessivas aqui mencionadas:

[018] Uma chapa de aço martensítica de acordo com a invenção pode ser produzida por qualquer método seguinte. Um método preferido consiste em fornecer uma fundição semi-acabada de aço com uma composição química do aço primário de acordo com a invenção. A moldagem pode ser feita em lingotes ou continuamente na forma de placas finas ou tiras finas, ou seja, com uma espessura variando de aproximadamente 220 mm para placas até várias dezenas de milímetros para tiras finas.

[019] Por exemplo, uma placa com a composição química do aço primário é fabricada por lingotamento contínuo, em que a placa, opcionalmente, sofreu a redução suave direta durante o processo de lingotamento contínuo para evitar a segregação central e para garantir uma proporção de carbono local para carbono nominal mantido abaixo de 1,10. A placa fornecida pelo processo de lingotamento contínuo pode ser usada diretamente em alta temperatura após o lingotamento contínuo ou pode ser primeiro resfriada à temperatura ambiente e então reaquecida para laminação a quente.

[020] A temperatura da placa, que é sujeita a laminagem a quente, é de preferência pelo menos 1000 °C e deve ser inferior a 1280 °C. Caso a temperatura da placa seja inferior a 1150 °C, carga excessiva é imposta a um laminador e, além disso, a temperatura do aço pode diminuir para uma temperatura de transformação de ferrita durante a laminação de acabamento, em que o aço será laminado em um estado em que haja ferrita transformada contida na estrutura. Portanto, a temperatura da placa é de preferência suficientemente alta para que a laminação a quente possa ser concluída na faixa de temperatura de Ac3 a Ac3 + 100 °C e a temperatura final de laminação permaneça acima de Ac3. O reaquecimento em temperaturas acima de 1280 °C deve ser evitado porque são industrialmente caros.

[021] Uma faixa de temperatura final de laminação entre Ac3 a Ac3 + 100 °C é preferida para ter uma estrutura que seja favorável à recristalização e laminação. É necessário que o passe final de laminação seja executado em uma temperatura superior a 850 °C, pois abaixo desta temperatura a chapa de aço apresenta uma queda significativa na rolabilidade. A chapa assim obtida é então resfriada a uma taxa de resfriamento acima de 30 °C/s até a temperatura de enrolamento que deve estar entre 475 °C e 650 °C. De preferência, a taxa de resfriamento será menor ou igual a 200 °C/s.

[022] A chapa de aço laminada a quente é então enrolada a uma temperatura de enrolamento entre 475 °C e 650 °C para evitar a ovalização e de preferência abaixo de 625 °C para evitar a formação de incrustações. O intervalo preferido para tal temperatura de enrolamento é entre 500 °C e 625 °C. A chapa de aço laminada a quente em espiral é resfriada até a temperatura ambiente antes de ser submetida ao recozimento de banda quente opcional.

[023] A chapa de aço laminada a quente pode ser submetida a uma etapa opcional de remoção de incrustações para remover a incrustação formada durante a laminação a quente antes do recozimento de banda a quente opcional. A chapa laminada a quente pode, então, ter sido submetida a um recozimento de banda quente opcional a temperaturas entre 400 °C e 750 °C por pelo menos 12 horas e não mais de 96 horas, a temperatura permanecendo abaixo de 750 °C para evitar a transformação parcial da microestrutura enrolada e, portanto, perdendo a homogeneidade da microestrutura. Depois disso, uma etapa opcional de remoção de incrustações desta chapa de aço laminada a quente pode ser realizada através, por exemplo, de decapagem de tal chapa. Esta chapa de aço laminada a quente é submetida a laminação a frio para obter uma chapa de aço laminada a frio com uma redução de espessura entre 35 a 90%. A chapa de aço laminada a frio é então obtida. Esta chapa de aço laminada a frio não tratada termicamente também é conhecida como aço primário.

[024] Posteriormente, fornecer pelo menos duas longarinas consistindo em qualquer aço com um teor de carbono entre 0,001 e 0,25% ou menos. As longarinas para a presente invenção são peças de aço de largura e espessura idênticas às da chapa de aço laminada a frio e podem variar em comprimento de acordo com os requisitos da invenção. A longarina da presente invenção deve sempre conter um teor de carbono entre 0,001% e 0,25% e, de preferência, 0,001% e 0,20%. Duas longarinas fornecidas são referidas como longarina um e longarina dois daqui em diante.

[025] Em seguida, desenrolando pelo menos os dois primeiros enrolamentos externos da chapa de aço laminada a frio, em seguida, prepara a extremidade dianteira dos enrolamentos desenrolados da chapa de aço laminada a frio para solda. Uma representação figurativa é mostrada na Figura 1, em que (10) mostra a extremidade preparada dos enrolamentos externos desenrolados da chapa de aço laminada a frio e (20) mostra os primeiros dois enrolamentos externos desenrolados da chapa de aço laminada a frio e o número (30) designa a bobina de chapa de aço laminada a frio restante.

[026] Prepare qualquer um da largura da longarina um para solda. A Figura 2 mostra uma largura preparada (100) de uma longarina e (110) como longarina. Em seguida, soldar a largura preparada da longarina um à extremidade preparada da chapa de aço laminada a frio para obter uma chapa de aço laminada a frio soldada.

[027] Uma extremidade soldada da chapa de aço laminada a frio com a longarina é mostrada na Figura 3, em que (200) é a solda e (110) é a longarina e (20) mostra os dois enrolamentos externos da chapa de aço laminada a frio e (30) mostra a bobina de chapa de aço laminada a frio restante.

[028] Em seguida, enrole a chapa de aço laminada a frio soldada para trazer a extremidade não soldada como enrolamentos externos. A extremidade não soldada da chapa de aço laminada a frio soldada é trazida como enrolamentos externos e, em seguida, pelo menos os dois primeiros enrolamentos externos são desbobinados e preparam a extremidade não soldada desenrolada da chapa de aço laminada a frio soldada para solda.

[029] Prepare qualquer largura da longarina dois para soldar, como mostrado na Figura 4, em que a extremidade preparada é mencionada como (400) e a longarina dois é mostrada como (410). Em seguida, solde a largura preparada da longarina dois à extremidade preparada da chapa de aço laminada a frio soldada para obter a chapa de aço compósita.

[030] A Figura 5 mostra a vista esquemática de uma bobina compósita plana denotada como um todo como (550), em que (500) é a chapa de aço laminada a frio desenrolada plana e (110) é a longarina, (410) é a longarina dois, (200) denota a solda entre a longarina e a chapa de aço laminada a frio. (510) denota a solda entre a longarina dois e a chapa de aço laminada a frio soldada.

[031] Posteriormente, a bobina compósita é enviada para um ciclo de recozimento contínuo para tratamento térmico que irá conferir ao aço da presente invenção as propriedades mecânicas e microestrutura necessárias, bem como testada as soldas quanto à sua dobrabilidade e tenacidade da bobina compósita.

[032] No recozimento da chapa de aço compósita, a chapa de aço compósita é aquecida a uma taxa de aquecimento superior a 2 °C/s e de preferência superior a 3 °C/s, a uma temperatura de imersão entre Ac3 e Ac3 + 100 °C, em que Ac3 para a chapa de aço compósita é calculado usando a seguinte fórmula: Ac3 = 901 - 262*C - 29*Mn + 31*Si - 12*Cr - 155*Nb + 86*Al em que os conteúdos dos elementos são expressos em porcentagem em peso da chapa de aço laminada a frio.

[033] A chapa de aço compósita é mantida na temperatura de imersão durante 10 segundos a 500 segundos para garantir uma recristalização completa e transformação total em austenita da estrutura inicial fortemente endurecida por trabalho. A chapa de aço compósita é então resfriada a uma taxa de resfriamento superior a 25 °C/s até uma temperatura inferior a temperatura Ms e de preferência inferior a 400 °C e mantendo a chapa de aço compósita durante 10 segundos a 1000 segundos entre a faixa de temperatura de 150 °C e 400 °C para conferir a microestrutura necessária à presente invenção, em seguida, resfriar a chapa de aço compósita à temperatura ambiente para obter chapa de aço compósita resfriada.

[034] Em seguida, realizar a operação de corte por cisalhamento para remover a longarina um e a longarina dois da chapa de aço martensítica.

[035] A composição química da chapa de aço martensítico a ser usada no método de fabricação do aço martensítico é a seguinte:

[036] O carbono está presente na bobina compósita de aço entre 0,10% e 0,4%. O carbono é um elemento necessário para aumentar a resistência do aço da presente invenção, produzindo uma fase de transformação de baixa temperatura, como a martensita, além disso, o carbono também desempenha um papel fundamental na estabilização da austenita, portanto, é um elemento necessário para garantir a austenita residual. Portanto, o carbono desempenha duas funções essenciais, uma é aumentar a resistência e outra na retenção da austenita para conferir ductilidade. Mas o teor de carbono inferior a 0,10% não será capaz de estabilizar a austenita em uma quantidade adequada exigida pelo aço da presente invenção. Por outro lado, com um teor de carbono superior a 0,4%, o aço apresenta baixa soldabilidade pontual, o que limita sua aplicação em peças automotivas.

[037] O teor de manganês da bobina compósita de aço da presente invenção está entre 0,2% e 2%. Este elemento é gamagêneo. O objetivo da adição de Manganês é essencialmente obter uma estrutura que contenha austenita. O manganês é um elemento que estabiliza a austenita à temperatura ambiente para obter a austenita residual. Uma quantidade de pelo menos cerca de 0,2% em peso de manganês é obrigatória para fornecer a resistência e temperabilidade ao aço da presente invenção, bem como para estabilizar a austenita. Assim, uma porcentagem mais elevada de manganês é preferida pela invenção apresentada, tal como 2%. Mas quando o teor de manganês é superior a 2%, ele produz efeitos adversos, como retarda a transformação da austenita em bainita durante o resfriamento após o recozimento. Além disso, o teor de manganês acima de 2% também deteriora a soldabilidade do aço atual, assim como as metas de ductilidade podem não ser alcançadas.

[038] O teor de silício da bobina compósita de aço da presente invenção está entre 0,4% e 2%. O silício é um constituinte que pode retardar a precipitação de carbonetos durante o envelhecimento, portanto, devido à presença de silício, a austenita rica em carbono é estabilizada em temperatura ambiente. Além disso, devido à baixa solubilidade do silício em carboneto, ele efetivamente inibe ou retarda a formação de carbonetos, portanto, também promove a formação de carbonetos de baixa densidade na estrutura bainítica que é procurada, de acordo com a presente invenção, para conferir ao aço da presente invenção suas propriedades mecânicas essenciais. No entanto, o conteúdo desproporcional de silício não produz o efeito mencionado e leva a problemas como fragilização por temperamento. Portanto, a concentração é controlada dentro de um limite superior de 2%.

[039] O teor de cromo da bobina compósita de aço da presente invenção está entre 0,2% e 1%. O cromo é um elemento essencial que confere resistência e endurecimento ao aço, mas quando usado acima de 1% prejudica o acabamento superficial do aço. Conteúdo adicional de cromo abaixo de 1% torna o padrão de dispersão do carboneto em estruturas bainíticas mais grosseiro, portanto, mantém a densidade do carboneto baixa na bainita.

[040] O conteúdo do alumínio está entre 0,01% e 1%. Na presente invenção, o alumínio remove o oxigênio existente no aço fundido para evitar que o oxigênio forme uma fase gasosa durante o processo de solidificação. O alumínio também fixa o nitrogênio no aço para formar nitreto de alumínio, a fim de reduzir o tamanho dos grãos. Maior teor de Alumínio, acima de 1%, aumenta o ponto Ac3 para uma alta temperatura, diminuindo a produtividade. O teor de alumínio entre 0,8% e 1% pode ser usado quando alto teor de manganês é adicionado para contrabalançar o efeito do manganês nos pontos de transformação e evolução da formação de austenita com a temperatura.

[041] O enxofre não é um elemento essencial, mas pode estar contido como uma impureza no aço e, do ponto de vista da presente invenção, o teor de enxofre é de forma preferencial o mais baixo possível, mas é de 0,09% ou menos do ponto de vista do custo de fabricação. Além disso, se mais enxofre estiver presente no aço, ele se combina para formar sulfetos, especialmente com manganês, e reduz seu impacto benéfico na presente invenção.

[042] O fósforo constituinte do aço da presente invenção está entre 0,002% e 0,09%, o fósforo reduz a soldabilidade por pontos e a ductilidade a quente, particularmente devido à sua tendência para segregar nos limites dos grãos ou co-segregar com o manganês. Por estas razões, o seu teor é limitado a 0,09% e de preferência inferior a 0,06%.

[043] O nitrogênio é limitado a 0,09% para evitar o envelhecimento do material e minimizar a precipitação de nitretos de alumínio durante a solidificação, que são prejudiciais para as propriedades mecânicas do aço.

[044] O níquel pode ser adicionado como um elemento opcional em uma quantidade de 0% a 1% para aumentar a resistência da bobina compósita de aço e para melhorar sua tenacidade. É necessário um mínimo de 0,01% para obter esses efeitos. No entanto, quando seu conteúdo é superior a 1%, o Níquel causa deterioração da ductilidade.

[045] O cobre pode ser adicionado como um elemento opcional em uma quantidade de 0% a 1% para aumentar a resistência da bobina compósita de aço e para melhorar sua resistência à corrosão. É necessário um mínimo de 0,01% para obter esses efeitos. Porém, quando seu conteúdo é superior a 1%, pode degradar os aspectos superficiais.

[046] O molibdênio é um elemento opcional que constitui de 0% a 0,1% do aço da presente invenção; O molibdênio desempenha um papel efetivo na melhoria da temperabilidade e dureza, retarda o aparecimento da 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 forma que por razões econômicas seu teor é limitado a 0,1%.

[047] O nióbio está presente no aço da presente invenção entre 0% e 0,1% e adequado para formar carbonitretos para conferir resistência ao aço da presente invenção por endurecimento por precipitação. O nióbio também afetará o tamanho dos componentes microestruturais por meio de sua precipitação como carbonitretos e por retardar a recristalização durante o processo de aquecimento. Assim, a microestrutura mais fina formada no final da temperatura de manutenção e, como consequência, após o recozimento completo, levará ao endurecimento do produto. No entanto, o teor de Nióbio acima de 0,1% não é economicamente interessante, pois um efeito de saturação de sua influência é observado, o que significa que a quantidade adicional de Nióbio não resulta em nenhuma melhora da resistência do produto.

[048] O titânio é adicionado ao aço da presente invenção entre 0% a 0,1%, assim como o nióbio, ele está envolvido em carbonitretos e, portanto, desempenha um papel no endurecimento. Mas também é formado por nitretos de titânio que aparecem durante a solidificação do produto fundido. A quantidade de titânio é limitada a 0,1% para evitar a formação de nitretos de titânio grosseiros, prejudiciais para a conformabilidade. No caso de o teor de titânio abaixo de 0,001% não conferir qualquer efeito no aço da presente invenção.

[049] O teor de cálcio no aço da presente invenção está entre 0,001% e 0,005%. O cálcio é adicionado ao aço da presente invenção como um elemento opcional, especialmente durante o tratamento de inclusão. O cálcio contribui para o refino do aço, prendendo o conteúdo prejudicial de enxofre na forma globular, retardando assim o efeito prejudicial do enxofre.

[050] O vanádio é eficaz no aumento da resistência do aço, formando carbonetos ou carbonitretos e o limite superior é de 0,1% do ponto de vista econômico. Outros elementos como Cério, Boro, Magnésio ou Zircônio podem ser adicionados individualmente ou em combinação nas seguintes proporções: Cério ^ 0,1%, Boro = 0,003%, Magnésio ^ 0,010% e Zircônio ^ 0,010%. Até os teores máximos indicados, esses elementos permitem refinar o grão durante a solidificação. O restante da composição do aço consiste em ferro e impurezas inevitáveis resultantes do processamento.

[051] A composição de longarina usada pelo aço da presente invenção é a seguinte:

[052] A primeira longarina e a segunda longarina compreendendo os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso 0,001% ≦ C ≦ 0,25%; 0,2% ≦ Mn ≦ 2%; 0,01% ≦ Si ≦ 2%; 0,01% ≦ Cr ≦ 1%; 0,01% ≦ Al ≦ 1%; 0% ≦ S ≦ 0,09%; 0% ≦ P ≦ 0,09%; 0% ≦ N ≦ 0,09%; e pode conter um ou mais dos seguintes elementos opcionais 0% ≦ Ni ≦ 1%; 0% ≦ Cu ≦ 1%; 0% ≦ Mo ≦ 0,1%; 0% ≦ Nb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ti ≦ 0,1%; 0% ≦ V ≦ 0,1%; 0,0015% ≦ B ≦ 0,005%; 0% ≦ Sn ≦ 0,1%; 0% ≦ Pb ≦ 0,1%; 0% ≦ Sb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ca ≦ 0,1%; a composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis.

[053] A composição do aço primário compreende os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso: 0,1% ≦ C ≦ 0,4%; 0,2% ≦ Mn ≦ 2%; 0,4% ≦ Si ≦ 2%; 0,2% ≦ Cr ≦ 1 %; 0,01% ≦ Al ≦ 1%; 0% ≦ S ≦ 0,09%; 0% ≦ P ≦ 0,09%; 0% ≦ N ≦ 0,09%; e pode conter um ou mais dos seguintes elementos opcionais 0% ≦ Ni ≦ 1%; 0% ≦ Cu ≦ 1%; 0% ≦ Mo ≦ 0,1%; 0% ≦ Nb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ti ≦ 0,1%; 0% ≦ V ≦ 0,1%; 0,0015% ≦ B ≦ 0,005%; 0% ≦ Sn ≦ 0,1%; 0% ≦ Pb ≦ 0,1%; 0% ≦ Sb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ca ≦ 0,1%; a composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis causadas pelo processamento

[054] A microestrutura da chapa de aço martensítica compreende:

[055] A austenita residual e o constituinte da bainita presentes cumulativamente em uma quantidade entre 0% e 25% e são constituintes opcionais da presente invenção. De forma preferencial, a quantidade de constituintes residuais de austenita e bainita é vantajosa entre 5% e 20%. A austenita residual confere ductilidade e as ilhas de bainita fornecem a resistência ao aço da presente invenção.

[056] Martensita constitui 80% a 100% da microestrutura por fração de área. A martensita pode ser formada quando a bobina compósita de aço é resfriada após o recozimento entre 320 °C e 480 °C e pode ser revenida durante a retenção de super envelhecimento feita entre a faixa de temperatura entre 320 °C e 480 °C. Martensita confere ductilidade e resistência à presente invenção.

[057] O aço da invenção contém ferrita desde vestígios até um máximo de 10%. A ferrita não se destina a fazer parte da invenção, mas forma uma microestrutura residual devido ao processamento do aço. O teor de ferrita deve ser mantido o mais baixo possível e não deve exceder 10%. Até uma porcentagem de constituinte de 10% A ferrita confere ao aço da presente invenção ductilidade, mas quando a presença de ferrita excede 10%, pode diminuir a resistência à tração da bobina compósita da parte de aço.

[058] Além da microestrutura mencionada acima, a microestrutura da chapa de aço primária é isenta de componentes microestruturais, como perlita e cementita.

EXEMPLOS

[059] Os seguintes testes, exemplos, exemplos figurativos e tabelas que são apresentados neste documento são de natureza não restritiva e devem ser considerados apenas para fins de ilustração e exibirão as características vantajosas da presente invenção.

[060] Aço primário com diferentes composições é reunido na Tabela 1 e a Tabela 1A mostra as especificações da chapa de aço primária, longarina um e longarina dois com seu teor de carbono específico e resistências à tração antes de sofrer o recozimento contínuo, em que a Tabela 2 mostra os parâmetros de recozimento realizados em chapas de aço compósitas. A seguir, a Tabela 3 reúne as microestruturas da chapa de aço primária obtida durante os ensaios e a Tabela 4 reúne o resultado das avaliações das propriedades de solda obtidas da bobina compósita, bem como das propriedades mecânicas alcançadas pela primária. TABELA 1

TABELA 1A

[061] A Tabela 1A mostra a resistência à tração da chapa de aço primária e da longarina um e da longarina dois. A Tabela 1A também menciona o teor de carbono e a espessura do aço primário e longarinas De acordo com a invenção; R = referência; valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

TABELA 2

[062] A Tabela 2 reúne os parâmetros do processo de recozimento implementados na bobina compósita para conferir ao aço primário da tabela 1 as propriedades mecânicas necessárias para se tornar um aço martensítico. As composições de aço I1 a I3 servem para a fabricação de chapas de aço martensíticas de acordo com a invenção. Esta tabela também especifica as chapas de aço de referência que são designadas nas tabelas de R1 a R3. A Tabela 2 também mostra a tabulação de Ms e Ac3. O Ms e Ac3 são definidos para os aços inventivos e aços de referência da seguinte forma: Ms (°C) = 539 - 423C - 30Mn - 18Ni - 12Cr - 11Si - 7Mo Ac3 = 901 - 262*C - 29*Mn + 31*Si - 12*Cr - 155*Nb + 86*Al em que os conteúdos dos elementos são expressos em porcentagem em peso.

[063] A tabela 2 é a seguinte: I = de acordo com a invenção; R = referência; valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

[064] Tabela 3: São recolhidos os resultados dos vários testes mecânicos conduzidos de acordo com as normas. Para testar a tenacidade da solda, o teste de copo Olsen é realizado de acordo com ASTM E643-15 e para testar o limite de resistência à tração e o limite de escoamento são testados de acordo com JIS-Z2241. Testando a capacidade de dobra de solda das amostras soldadas foram submetidas a dobras com raios de 5 polegadas e 10 polegadas com 15 ciclos alternados de dobra - desdobra após o tratamento com sal. 15 ciclos de dobra alternativos foram usados porque um ciclo de recozimento contínuo tem pelo menos 15 rolos pelos quais a tira deve se deslocar. TABELA 3 I = de acordo com a invenção; R = referência; valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

[065] A Tabela 4 exemplifica os resultados dos testes conduzidos de acordo com os padrões em diferentes microscópios, tais como Microscópio Eletrônico de Varredura para determinar as microestruturas dos aços inventivos e de referência em termos de fração de área. Além disso, para elucidar claramente a característica inventiva do método da presente invenção, a Figura 6 mostra as trincas desenvolvidas durante a solda da longarina em R1 e a Figura 7 mostra o exemplo inventivo em que não se desenvolvem trincas.

[066] Os resultados são estipulados aqui: TABELA 4: I = de acordo com a invenção; R = referência; valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

Claims

1. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA BOBINA COMPÓSITA (30, 550), caracterizado por compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer um aço primário na forma de uma chapa de aço laminada a frio (500) não tratada termicamente; - desbobinar pelo menos os dois primeiros enrolamentos externos (20) da chapa de aço laminada a frio (500) não tratada termicamente; - preparar a extremidade dianteira (10) dos enrolamentos desbobinados (20) da chapa de aço laminada a frio (500) não tratada termicamente para solda; - soldar (200) uma primeira longarina (110) que tem um teor de carbono menor do que o da chapa de aço laminada a frio (500) não tratada termicamente à extremidade preparada (10) da chapa de aço laminada a frio (500) não tratada termicamente para ter uma chapa de aço laminada a frio (500) soldada; em que a primeira longarina (110) compreende os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso: 0,001% ≦ C ≦ 0,25%; 0,2% ≦ Mn ≦ 2%; 0,01% ≦ Si ≦ 2%; 0,01% ≦ Cr ≦ 1%; 0,01% ≦ Al ≦ 1%; 0% ≦ S ≦ 0,09%; 0% ≦ P ≦ 0,09%; 0% ≦ N ≦ 0,09%; e contém um ou mais dos seguintes elementos opcionais: 0% ≦ Ni ≦ 1%; 0% ≦ Cu ≦ 1%; 0% ≦ Mo ≦ 0,1%; 0% ≦ Nb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ti ≦ 0,1%; 0% ≦ V ≦ 0,1%; 0,0015% ≦ B ≦ 0,005%; 0% ≦ Sn ≦ 0,1%; 0% ≦ Pb ≦ 0,1%; 0% ≦ Sb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ca ≦ 0,1%; a- composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis; - em seguida, enrolar a chapa de aço laminada a frio (500) soldada para trazer a extremidade não soldada como enrolamentos externos (20); - depois disso desenrolar pelo menos os dois primeiros enrolamentos externos (20) da chapa de aço laminada a frio (500)soldada; - preparar a extremidade desenrolada da chapa de aço laminada a frio (500) soldada para solda; - soldar (510) uma segunda longarina de aço (410) que tem teor de carbono menor do que o da chapa de aço laminada a frio (500) não tratada termicamente à extremidade desenrolada da chapa de aço laminada a frio (500) soldada; em que a segunda longarina (410) compreende os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso: 0,001% ≦ C ≦ 0,25%; 0,2% ≦ Mn ≦ 2%; 0,01% ≦ Si ≦ 2%; 0,01% ≦ Cr ≦ 1%; 0,01% ≦ Al ≦ 1%; 0% ≦ S ≦ 0,09%; 0% ≦ P ≦ 0,09%; 0% ≦ N ≦ 0,09%; e contém um ou mais dos seguintes elementos opcionais: 0% ≦ Ni ≦ 1%; 0% ≦ Cu ≦ 1%; 0% ≦ Mo ≦ 0,1%; 0% ≦ Nb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ti ≦ 0,1%; 0% ≦ V ≦ 0,1%; 0,0015% ≦ B ≦ 0,005%; 0% ≦ Sn ≦ 0,1%; 0% ≦ Pb ≦ 0,1%; 0% ≦ Sb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ca ≦ 0,1%; a composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis; - em seguida, bobinar a chapa de aço laminada a frio (500) soldada para obter uma bobina compósita (30, 550).

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela solda (200, 510) ser realizada por qualquer um dos métodos de solda de GMAW, TIG, MIG, solda a laser ou solda em arco.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela largura (100) da primeira longarina (110) de aço, da segunda longarina (410) de aço e do aço primário na forma da chapa de aço laminada a frio (500) não tratada termicamente serem idênticas.

4. BOBINA COMPÓSITA (30, 550), fabricada de acordo com um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela bobina compósita (30, 550) compreender pelo menos uma chapa de aço primária (500) e pelo menos duas longarinas (110, 410).

5. BOBINA COMPÓSITA (30, 550), fabricada de acordo com um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelas soldas (200, 510) da bobina compósita (30, 550) terem uma tenacidade de solda superior a 70%.

6. BOBINA COMPÓSITA (30, 550), fabricada de acordo com um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelas soldas (200, 510) da bobina compósita (30, 550) terem dobrabilidade de solda superior a 12 ciclos ou mais.

7. BOBINA COMPÓSITA (30, 550), fabricada de acordo com um método, conforme definido na reivindicação 6, caracterizada pelas soldas (200, 510) da bobina compósita (30, 550) terem dobrabilidade de solda superior a 14 ciclos ou mais.

8. BOBINA COMPÓSITA (30, 550), fabricada de acordo com um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo aço primário compreender os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso: 0,1% ≦ C ≦ 0,4%; 0,2% ≦ Mn ≦ 2%; 0,4% ≦ Si ≦ 2%; 0,2% ≦ Cr ≦ 1%; 0,01% ≦ Al ≦ 1%; 0% ≦ S ≦ 0,09%; 0% ≦ P ≦ 0,09%; 0% ≦ N ≦ 0,09%; e contém um ou mais dos seguintes elementos opcionais: 0% ≦ Ni ≦ 1%; 0% ≦ Cu ≦ 1%; 0% ≦ Mo ≦ 0,1%; 0% ≦ Nb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ti ≦ 0,1%; 0% ≦ V ≦ 0,1%; 0,0015% ≦ B ≦ 0,005%; 0% ≦ Sn ≦ 0,1%; 0% ≦ Pb ≦ 0,1%; 0% ≦ Sb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ca ≦ 0,1%; a composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis causadas pelo processamento.

9. BOBINA COMPÓSITA (30, 550), fabricada de acordo com um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela primeira longarina (110) e a segunda longarina (410) compreenderem os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso 0,001% ≦ C ≦ 0,25%; 0,2% ≦ Mn ≦ 2%; 0,01% ≦ Si ≦ 2%; 0,01% ≦ Cr ≦ 1%; 0,01% ≦ Al ≦ 1%; 0% ≦ S ≦ 0,09%; 0% ≦ P ≦ 0,09%; 0% ≦ N ≦ 0,09%; e contêm um ou mais dos seguintes elementos opcionais 0% ≦ Ni ≦ 1%; 0% ≦ Cu ≦ 1%; 0% ≦ Mo ≦ 0,1%; 0% ≦ Nb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ti ≦ 0,1%; 0% ≦ V ≦ 0,1%; 0,0015% ≦ B ≦ 0,005%; 0% ≦ Sn ≦ 0,1%; 0% ≦ Pb ≦ 0,1%; 0% ≦ Sb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ca ≦ 0,1%; a composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis.

10. MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, possuindo pelo menos 70% de martensita e resistência à tração superior a 1500 MPa a partir de uma bobina compósita (30, 550), conforme definida na reivindicação 1, caracterizado por compreender as seguintes etapas sucessivas: - fornecer uma bobina compósita (30, 550), conforme definida na reivindicação 1, - em seguida, realizar um recozimento aquecendo a bobina compósita (30, 550) a uma taxa superior a 2 °C/s até uma temperatura de imersão entre Ac1 e Ac3 + 100 °C, onde é mantida durante 10 segundos a 500 segundos; - em seguida, resfriar a bobina compósita (30, 550) a uma taxa superior a 25 °C/s até uma temperatura inferior a uma temperatura Ms e manter a bobina compósita (30, 550) por um tempo entre 10 e 1000 segundos entre uma faixa de temperatura de 150 °C e 400 °C; - resfriar a bobina compósita (30, 550) até a temperatura ambiente, em seguida, executar uma operação de corte por cisalhamento para remover a primeira longarina (110) e a segunda longarina (410) para obter uma chapa de aço martensítico.

11. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, fabricada pelo método, conforme definido na reivindicação 10, caracterizada pelo aço martensítico compreender os seguintes elementos, expressos em porcentagem em peso: 0,1% ≦ C ≦ 0,4%; 0,2% ≦ Mn ≦ 2%; 0,4% ≦ Si ≦ 2%; 0,2% ≦ Cr ≦ 1%; 0,01% ≦ Al ≦ 1%; 0% ≦ S ≦ 0,09%; 0% ≦ P ≦ 0,09%; 0% ≦ N ≦ 0,09%; e contém um ou mais dos seguintes elementos opcionais: 0% ≦ Ni ≦ 1%; 0% ≦ Cu ≦ 1%; 0% ≦ Mo ≦ 0,1%; 0% ≦ Nb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ti ≦ 0,1%; 0% ≦ V ≦ 0,1%; 0,0015% ≦ B ≦ 0,005%; 0% ≦ Sn ≦ 0,1%; 0% ≦ Pb ≦ 0,1%; 0% ≦ Sb ≦ 0,1%; 0% ≦ Ca ≦ 0,1%; a composição restante sendo composta de ferro e impurezas inevitáveis causadas pelo processamento, a microestrutura do aço tendo microestrutura por porcentagem de área compreendendo a presença cumulativa de austenita residual e bainita entre 0% e 25%, a microestrutura remanescente sendo pelo menos 70% de martensita, e com presença opcional de ferrita entre 0% e 10%, em que o aço martensítico tem um limite de resistência à tração de 1500 MPa ou mais, e um limite de escoamento de 1200 MPa ou mais.

12. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pela composição incluir 0,4% a 1,8% de silício.

13. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizada pela composição incluir 0,2% a 0,4% de carbono.

14. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizada pela composição incluir 0,01% a 0,5% de alumínio.

15. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizada pela composição incluir 0,2% a 1,5% de manganês.

16. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizada pela composição incluir 0,2% a 0,8% de cromo.

17. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizada pela martensita ser maior ou igual a 85%.

18. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 17, caracterizada pela soma de austenita e bainita residual estar entre 1% e 10%.

19. CHAPA DE AÇO MARTENSÍTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 18, caracterizada pela chapa ter um limite de resistência à tração de 1700 MPa ou mais e um limite de escoamento de 1400 MPa ou mais.

20. USO DE UMA CHAPA DE AÇO, obtida pelo método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, ou sendo uma chapa de aço, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 11 a 19, caracterizado por ser para a fabricação de peças estruturais de um veículo.