BRPI0613998A2

BRPI0613998A2 - cinta em aço inoxidável austenìtico apresentando um aspecto de superfìcie brilhante e excelentes caracterìsticas mecánicas

Info

Publication number: BRPI0613998A2
Application number: BRPI0613998-1A
Authority: BR
Inventors: Francois Conrad; Christian Proudhon; Patrick Borgna
Original assignee: Ugine & Alz France
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2011-03-01
Also published as: JP2009503246A; KR20080034852A; KR101004597B1; PT1899490E; DE602006004213D1; EP1899490B1; SI1899490T1; CN101384744A; ES2317540T3; ZA200711238B; DK1899490T3; US20090202380A1; RU2361929C1; BRPI0613998B1; ATE417135T1; EP1899490A1; EP1739200A1; US8268101B2; MX2007015786A; WO2007003725A1

Abstract

Patente de Invenção: CINTA EM AçO INOXIDáVEL AUSTENìTICO APRESENTANDO UM ASPECTO DE SUPERFìCIE BRILHANTE E EXCELENTES CARACTERìSTICAS MECáNICAS. A presente invenção tem por objeto uma cinta aço inoxidável austenítico, apresentando um limite elástico Rp~o,2 ~superior ou igual a 600 MPa, uma carga à ruptura Rm superior ou igual a 800 MPa, um alongamento A80 superior ou igual a 40 %, e um aspecto de superfície brilhante, de tipo recozimento brilhante. A invenção tem também por objetivo um processo de fabricação em contínuo dessa cinta em aço inoxidável austenítico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CINTA EMAÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO APRESENTANDO UM ASPECTO DESUPERFÍCIE BRILHANTE E EXCELENTES CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS".

A presente invenção refere-se a uma cinta em aço inoxidávelaustenítico, apresentando um limite elástico Rpo,2 superior ou iguala a 600MPa, uma carga à ruptura superior Rm superior ou igual a 800 MPa, um a-Iongamento A8O superior ou igual a 40 % e um aspecto de superfície brilhan-te, de tipo recozimento-brilhante. A invenção refere-se também a um proces-so de fabricação em contínuo dessa cinta em aço inoxidável austenítico.

Devido à sua muito boa capacidade de conformação a frio, ca-racterizada pelo fato de apresentar uma resistência mecânica e uma ductili-dade elevadas, sua boa soldabilidade e sua excelente resistência à corro-são, os aços inoxidáveis austeníticos são utilizados em uma ampla faixa deaplicações finais tais como, por exemplo, a fabricação de peças mecânicas,os utensílios de cozimento, e as tubulações.

De acordo com aplicação à qual se destina a cinta em aço inoxi-dável austenítico, faz-se sofrer um tratamento térmico e uma decapagemfinal que, segundo as condições de utilização, lhe confere seja um aspectode superfície que apresenta um brilho elevado, interessante, por exemplo,para a prataria, seja um aspecto de superfície fosca interessante para a fa-bricação de fachadas de construção. De acordo com a invenção, o brilhocorresponde à medida da reflexividade da superfície. No âmbito da inven-ção, o brilho é medido segundo um ângulo de iluminação da superfície de60°, segundo a norma internacional ISO 7668 (1986). No âmbito da presenteinvenção, entende-se um aspecto de superfície brilhante, uma superfície queapresenta um brilho medido a 60 0 superior a 50, e por aspecto de superfíciefosca, uma superfície que apresenta um brilho medido a 60° inferior a 20.

Convencionalmente, para se obter um aspecto de superfície bri-lhante, á cinta em aço inoxidável austenítico é previamente laminada a friocom cilindros que conferem um aspecto de superfície brilhante à cinta. Acinta laminada a frio é em seguida desengordurada e enxaguada, depoissofre um tratamento térmico em um forno vertical dito de "recozimento bri-lhante", no qual reina uma atmosfera redutora. Para isso, a cinta passa noforno constituído de um compartimento completamente isolado da atmosferaexterna, compreendendo três zonas nas quais circula um gás neutro ou re-dutor. Esse gás é escolhido, por exemplo, dentre o hidrogênio, o nitrogênioou uma mistura de hidrogênio e de nitrogênio (gás HNX) e apresenta umponto de orvalho compreendido entre -60 e -45 °C. A cinta é inicialmenteaquecida na primeira zona do forno a uma temperatura compreendida entre1050 e 1150 °C, e a uma velocidade de aquecimento de 30 a 60 °C/s. De-pois, ela é mantida a essa temperatura na segunda zona do forno duranteum período suficiente para permitir a recristalização do aço e a restauraçãodas propriedades mecânicas. Enfim, ela é resfriada na terceira zona do fornoaté uma temperatura da ordem de 150 0C para evitar qualquer reoxidação dasuperfície da cinta com o oxigênio do ar, quando a cinta deixa o comparti-mento do forno.

À saída do forno, o aspecto de superfície brilhante conferido àcinta, quando da laminação a frio é mantido, pois a película de oxido que seformou, quando do recozimento, é muito fino, de uma espessura da ordemde 10 angstrom.

Todavia, notadamente em razão da utilização de gás, tal como ohidrogênio e/ou nitrogênio, e a necessidade de manter no compartimento doforno uma atmosfera controlada com um ponto de orvalho constante, a utili-zação desse tipo de forno é complexa e onerosa.

Além disso, no caso de um tratamento de recozimento brilhanteda cinta em aço inoxidável austenítico sob atmosfera gasosa, compreenden-do hidrogênio, as propriedades mecânicas do aço são degradadas, pois ohidrogênio favorece o aparecimento de fissuras em certas zonas das peçasobtidas por encaixe da cinta. Essa fragilização ao hidrogênio será tanto maisrigorosa quanto mais elevado for a temperatura de recozimento e o teor emhidrogênio da mistura HNX.

Um outro meio de fabricação de uma cinta em aço inoxidávelaustenítico, apresentando um aspecto de superfície brilhante, consiste emfazer sofrer a cinta um tratamento final de tipo recozimento-decapagem, quelhe confere um aspecto de superfície recozimento-decapagem, isto é, umaspecto de superfície escura, depois em proceder a uma operação, seja depolimento da superfície da cinta, seja de Iaminagem da cinta.

Para se obter uma cinta em aço inoxidável austenítico, apresen-tando um aspecto de superfície de tipo recozimento-decapagem, procede-seconforme a seguir, A cinta previamente laminada a frio sofre um recozimentocontínuo a uma temperatura da ordem de 1100 0C, durante aproximadamen-te 1 min, em um forno onde a energia térmica é gerada por combustão dehidrocarbonetos dos quais se regula a entrada de ar no queimador de ma-neira a se obter uma atmosfera oxidante. Com efeito, é excluída a submis-são a cinta a uma atmosfera redutora, isto é, uma atmosfera contendo umexcesso de hidrocarbonetos, para evitar a degradação da manutenção à cor-rosão da cinta por recarburação do aço pelos hidrocarbonetos. A cinta reco-zida sofre em seguida um resfriamento ao ar e/ou um resfriamento forçadopor aspersão de água fora do forno. Enfim, ela é submetida a uma decapa-gem apta a eliminar a camada de oxido espessa, da ordem de 0,1 a 0,3 μιη,que se formou na superfície da cinta, quando do recozimento no forno. Adecapagem é geralmente feita em vários reservatórios de decapagem quecontém soluções ácidas capazes de eliminar essa camada de oxido, como,por exemplo, uma mistura de ácido nítrico e de ácido fluorídrico.

Enfim, submete-se a cinta seja a uma operação de laminagem,seja a uma operação de polimento até a obtenção dos aspecto de superfíciebrilhante desejado. O laminagem é realizado com cilindro de trabalho ditopolimento de espelho, isto é, cilindro que apresentam uma rugosidade médiaaritmética RA compreendida entre 0,05 e 0,08 μιτι que conferem à cinta emaço um aspecto de superfície brilhante.

Todavia, as cintas em aço inoxidável austenítico obtidas segun-do esses dois processos apresentam características mecânicas insuficien-tes, já que seu limite elástico Rp0,2 está compreendido entre 250 e 350 MPa,e sua carga à ruptura Rm está compreendida entre 600 e 700 MPa para umalongamento A8O compreendido entre 50 e 60 %. Enfim, a operação lamina-gem ou polimento constitui uma etapa suplementar. Além disso, a operaçãode polimento é uma operação demorada e delicada.

A presente invenção tem, portanto, por finalidade evitar os in-convenientes dos processos da técnica anterior, e colocar à disposição umprocesso que permite conferir a uma cinta em aço inoxidável austenítico tra-tada em um forno à combustão de hidrocarbonetos, um aspecto de superfí-cie brilhante, um limite elástico Rp0,2 de 600 MPa e uma carga à ruptura Rmde 800 MPa associados a um alongamento A8O superior ou igual a 40 %.

Para isso, a invenção tem por objeto uma cinta em aço inoxidá-vel austenítico, apresentando um limite elástico Rpo,2 superior ou igual a 600MPa, uma carga à ruptura Rm superior ou igual a 800 MPa, um alongamentoA superior ou igual a 40 %, cuja composição à ruptura Rm superior ou iguala 800 MPa, um alongamento A superior ou igual a 40 %, cuja composiçãocompreende em % em peso:

0,025 <C <0,15%

0,20 < Si <1,0%

0,60 < Mn <2,0%

6,0 < Ni < 12,0%

16,0 < Cr <20,0%

Mo < 3,0 %

0,030 < N <0,16%

Cu < 0,50 %

P < 0,50 %

S <0,015%

Eventualmente 0,10 < V < 0,50 % e 0,03 < Nb < 0,50 %

Com 0,10 < Nb + V < 0,50 %o complemento sendo o ferro e eventuais impurezas resultantes da elabora-ção, cujo tamanho médio dos grãos de austenita é inferior ou igual a 4 μιτι, ea superfície apresenta um brilho medido a 60 0 superior a 50.

A cinta em aço, de acordo com a invenção, apresenta, vantajo-samente, uma superfície cuja rugosidade média aritmética é inferior ou iguala 0,08 Mm, o que confere à cinta uma superfície lisa e, portanto, um aspectode superfície ainda mais brilhante.

A invenção tem também por objetivo um processo de fabricaçãoem contínuo dessa cinta em aço inoxidável austenítico.

As características e vantagens da presente invenção aparecerãomelhor no decorrer da descrição que será feita a seguir, dada a título de e-xemplo não limitativo.

Para se obter uma cinta em aço inoxidável austenítico, segundoa invenção, é preciso inicialmente elaborar, depois derramar sob a forma deum lingote em aço inoxidável austenítico que compreende os seguintes elementos:

- carbono a um teor compreendido entre 0,025 e 0,15 % em pe-so. O carbono favorece a formação de austenita e controla a quantidade e adureza da martensita de deformação. Além disso, sua colocação em soluçãosólida endurece o aço e aumenta sua resistência mecânica. Se o teor emcarbono for inferior a 0,025 %, o aço tornar-se-á instável e formar-se-á muitopouca martensita, em conseqüência, com um alongamento A8O insuficiente.

Ao contrário, se o teor em carbono for superior a 0,15 %, o aço tornar-se-áestável, a formação de martensita de deformação será insuficiente e o açonão mais terá bastante energia para recristalizar-se. Por conseguinte, a tem-peratura de recozimento mínimo para acionar a recristalização é elevada e otamanho dos grãos de austenita se torna muito importante para tingir carac-terísticas mecânicas elevadas. Além disso, teores em carbono ainda superi-ores favorecem a formação de carbonetos de cromo nas juntas de grão,quando dos tratamentos térmicos posteriores e aumentam assim os riscosde corrosão intergranular;

- silício a um teor compreendido entre 0,20 e 1,0 % em peso. Osilício é utilizado a título de desoxidante do aço líquido, e participa do endu-recimento em solução sólida. Limita-se seu teor em 1,0 % em peso, pois temtendência a perturbar o processo de produção da ucinta de aço, apresentan-do problemas de segregação durante a fundição em lingote do aço;

O manganês a um teor compreendido entre 0,50 e 2,0 % empeso. O manganês favorece a formação de austenita. Se o teor em manga-nês for superior a 2,0 %, austenita sendo muito estável, a formação de mar-tensita de deformação será insuficiente e isto não permitirá os níveis de limi-te de elasticidade requerida. Todavia, se o teor em manganês for inferior a0,50 %, a desoxidação do aço será insuficiente;

- cromo a um teor compreendido entre 16,0 e 20,0 %. O cromofavorece a formação de martensita de deformação, e é um elemento essen-cial para conferir ao aço uma boa resistência à corrosão. Se o teor em cromofor superior a 20 % , gerar-se-á muita martensita de deformação, o que obri-ga a aumentar o teor dos elementos, favorecendo a formação de austenitacomo o carbono, o nitrogênio, o níquel e o manganês. Se o teor em cromofor inferior a 16 %, a resistência à corrosão do aço será insuficiente;

- níquel com um teor compreendido entre 6,0 e 12 %. O níquelestabiliza a austenita e favorece a nova passivação. Se o teor em níquel forinferior a 6,0 %, a resistência à corrosão do aço será insuficiente. Se o teorem níquel for superior a 12,0 %, a austenita será auto-estabilizada, não seformará martensita de deformação suficientemente, e as características me-cânicas do aço serão insuficientes;

- molibdênio com um teor inferior ou igual a 3,0 %. O molibdêniofavorece a formação de martensita de deformação e aumentará a resistênciaà corrosão, sobretudo se combinado como nitrogênio. Além de um teor de3,0 %, a resistência à corrosão do aço não será melhorada;

- nitrogênio com um teor compreendido entre 0,030 e 0,160 %. Onitrogênio favorece a formação da austenita, retarda a precipitação dos car-bonetos, estabiliza a austenita, e melhora a formabilidade. Além disso, eleexerce um papel no ajuste do tamanho dos grãos na estrutura. Todavia, sefor acrescentado a um teor superior a 0,160 %, correrá o risco de deteriorara ductilidade do aço a quente;

- cobre com um teor inferior ou igual a 0,50 %. O cobre favorecea formação de austenita e contribui para a resistência contra a corrosão. To-davia, além de um teor de 0,50 %, a proporção de cobre que não está emsolução sólida na austenita aumenta e a formabilidade do aço a quente édegradada;- fósforo com um teor inferior ou igual a 0,50 %. O fósforo é umelemento segregador. Ele favorece o endurecimento em solução sólida doaço, todavia seu teor deve ser limitado em 0,60 %, pois aumenta a fragilida-de do aço e sua aptidão à soldagem;

- enxofre com um teor inferior ou igual a 0,015 %. O enxofre étambém um elemento segregador, cujo teor deve ser limitado, a fim de seevitarem as fissuras, quando da laminação a quente.

Além disso, a composição pode eventualmente compreender:

- vanádio com um teor compreendido entre 0,10 e 0,50 %. O va-nádio favorece a soldabilidade do aço, e trava o aumento dos grãos de aus-tenita na zona afetada pelo calor. Além de 0,50 %, o vanádio não contribuipara a melhoria da soldabilidade, e aquém de 0,10 %, a soldabilidade do açoé insuficiente;

- nióbio com um teor compreendido entre 0,03 e 0,50 %. O nió-bio favorece a soldabilidade do aço, todavia além de 0,50 %, ele degrada aformabilidade a quente da cinta de aço;

- com um teor total em nióbio e vanádio compreendido entre0,10 e 0,50 % para garantir a soldabilidade do aço, sem efeito nefasto sobrea ductilidade a quente.

O resto da composição é constituído de ferro e de outros ele-mentos que se espera habitualmente encontra como impurezas resultantesda elaboração

Do aço inoxidável, em proporções que não influem sobre as pro-priedades buscadas.

Após ter sido fundido, o lingote é laminado a quente em um tremde cintas para formar uma cinta laminada a quente que é recozida e eventu-almente decapada.

A cinta laminada a quente sofre em seguida diversos tratamen-tos, de maneira a se obter uma cinta que apresenta, ao mesmo tempo, exce-lentes características mecânicas e um aspecto de superfície brilhante, e istosem ter de recorrer nem a um recozimento em um forno de recozimento bri-lhante, nem a um polimento final da superfície da cinta ou a uma operaçãode Iaminagem final.

A instalação utilizada para fabricar a cinta, de acordo com a in-venção, compreende um dispositivo de laminação a frio de cintas, constituí-da de um trem de cintas, compreendendo cilindros de trabalho entre osquais passa a cinta em aço inoxidável austenítico de composição, de acordocom a invenção. Os cilindros de trabalho apresenta uma rugosidade médiaaritmética Ra inferior ou igual a 0,15 μηι, e de preferência inferior ou igual a0,10 μητι. O diâmetro dos cilindro de trabalho do trem de cintas está compre-endido entre 50 e 100 mm, para minimizar os esforços de laminação para astaxas de redução elevadas, isto é, a partir de 75 % de redução. O trem decintas permite não somente reduzir a espessura da cinta, mas também favo-recer o esmagamento das asperezas oriundas da cinta previamente lamina-da a quente.

Sucessivamente ao dispositivo de laminação a frio, a instalaçãocompreende um forno à combustão de hidrocarboneto, comportando umcompartimento aberto através do qual a cinta passa, e meios de introduçãode uma mistura gasosa de hidrocarboneto e de ar. O compartimento abertocomporta, no sentido de passagem da cinta representado, duas zonas su-cessivas, uma primeira zona de aquecimento e uma segunda de manuten-ção em temperatura.

A primeira zona de aquecimento é equipada com meios de a-quecimento potentes (não representados) aptos a aquecer rapidamente acinta a uma velocidade de aquecimento V1, até uma temperatura de manu-tenção T1. A cinta é mantida a essa temperatura T1 na segunda zona, du-rante um tempo de manutenção M, depois é resfriada a uma velocidade V2em uma zona de resfriamento situada exatamente após a saída do forno.

Enfim, após a zona de resfriamento, a instalação compreendeum dispositivo de decapagem que comporta pelo menos um reservatório dedecapagem resistente aos ácidos, e contendo uma solução de decapagem.

De acordo com a invenção, a cinta em aço austenítico previa-mente laminada a quente é laminada a frio, à temperatura ambiente, comuma taxa de redução compreendida entre 55 e 85 %. Obtém-se assim umacinta laminada a frio que apresenta um espessura compreendida entre 0,6 e 2 mm.

Quando da operação da laminação a frio a uma taxa de reduçãocompreendida entre 55 e 85 %, forma-se entre 50 e 90 % em volume demartensita de deformação α'. A martensita de deformação a' é observadapor microfagia e sua fração volúmica pode ser medida por difração dos raiosX ou medida de indução magnética (fase ferromagnética).

Quando a taxa de redução é inferior a 55 %, as taxas de mar-tensita de deformação a' e de deslocamento são insuficientes para conferirao aço inoxidável, de acordo com a invenção, as características mecânicasrequeridas. Com efeito, para taxas de redução muito baixas, a energia dedeformação armazenada em volume não permite uma recristalização homo-gênea do aço para se obter grãos austeníticos tendo um tamanho médioinferior ou igual a 4 μιη.

Para se conseguir um limite elástico Rp0,2 elevada, convém rea-lizar um recozimento de recristalização, permitindo obter grãos de austenita,cujo tamanho médio não excede 4 μηι. Com efeito, é conhecido que, segun-do a lei de Hall-Petch, o limite elástico Rp0,2 é inversamente proporcional àraiz quadrada do tamanho de grão. Além disso, uma estrutura com grãosfinos, isto é, uma estrutura na qual o tamanho médio dos grãos de austenitanão excede 4 μηι, resiste de maneira significativa, conforme será visto pos-teriormente, no fenômeno de ofuscamento (perda de brilho), quando dasoperações de enformação a frio, por exemplo por encaixe.

Além disso, de um ponto de vista de brilho de superfície apóslaminação a frio, taxas de redução inferiores a 55 % não permitem reparar oaspecto de superfície da cinta previamente laminada a quente, e persistem,em conseqüência, crateras de granulamento ou restos de ataques intergra-nulares em conseqüência de operações de retirada de calamina mecânica equímica prévias à laminação a frio e posteriores à laminação a quente. Umataxa de redução superior a 55 % permite diminuir a densidade de microdefei-tos de tipo crateras de granulamento e/ou juntas de grão e assim conseguirum aspecto de superfície que apresenta um brilho homogêneo e elevadoapós laminação a frio.

Todavia, quando a taxa de laminação a frio é superior a 85 %,infringem-se esforços muito consideráveis sobre os cilindro de trabalho, enão é mais possível laminar a cinta. Além disso, o risco de aparecimento demicrodefeitos de tipo "garras de calor", devido a esforços de cisalhamento nainterface cilindro/ cinta laminada a frio muito elevados, se torna muito impor-tante.

De preferência, a taxa de redução está compreendida entre 70 e85 %, de maneira a se conseguir uma cinta que apresenta uma topografia desuperfície lisa, isto é, uma rugosidade média aritmética Ra compreendidaentre 0,07 e 0,12 μιη, isenta de microdefeitos de tipo crateras de granula-mento e/ou juntas de grão atacadas quimicamente. Isto permite, além disso,armazenar uma energia de deformação plástica suficiente para favoreceruma recristalização mais rápida à baixa temperatura.

Os requerentes ressaltam que deve ser sublinhado que a obten-ção de um aspecto de superfície brilhante não por um processo de recozi-mento brilhante clássico, mas por um processo de recozimento oxidante se-guido de uma decapagem sendo contrário às expectativas iniciais dos inven-tores, que previam, segundo sua teoria, obter uma cinta que apresenta umaspecto de superfície fosco de pequeno brilho característico dos aços reco-zidos em um forno à combustão de hidrocarboneto. Com efeito, os invento-res pensavam, que segundo sua teoria, a limitação do aumento do tamanhode grão em volume, conseguida por recristalização controlada de um açoinoxidável austenítico, aumentando a densidade surfácica das juntas degrãos atacados quimicamente, favorecendo a reflexão difusa da luz na su-perfície fosca e não brilhante.

Ora, os inventores colocaram em evidência que, quando a cintaé laminada a frio com uma taxa de redução suficientemente elevada, e comcilindro de trabalho que apresentam uma rugosidade média aritmética Rainferior ou igual a 0,15 μηι, depois é submetida a um recozimento de recris-talização parcial a uma temperatura da ordem de 800 0C, em um forno àcombustão de hidrocarboneto, para formar uma camada de óxido suficien-temente fina para ser facilmente eliminada por uma decapagem ácida, semque as juntas de grãos sejam atacadas, então a cinta apresenta ao mesmotempo excelentes características mecânicas e um aspecto de superfície bri-lhante, de tipo recozimento-brilhante.

Nas condições da invenção, isto é, na ausência do ataque dasjuntas de grão do aço, a rugosidade média aritmética Ra transferida à cintapelos cilindro de trabalho, quando da operação de laminação a frio é muitodegradada. Assim, para se obter uma cinta que tem um brilho medido comum ângulo de iluminação de 60 0 superior a 50, é essencial que os cilindrosde trabalho apresentem uma rugosidade média aritmética inferior ou igual a0,15 μηι, e, de preferência, inferior a 0,10 pm. O brilho, medido no âmbito dapresente invenção, corresponde à medida da reflexividade da superfície e émedida segundo um ângulo de iluminação de 60°, segundo a norma interna-cional ISO 7668 (1986).

De acordo com a invenção, faz-se em seguida passar a cintalaminada a frio no compartimento aberto do forno à combustão de hidrocar-boneto, no interior do qual reina uma atmosfera oxidante face ao ferro, parafazer com que ela sofra um tratamento térmico consistindo em um recozi-mento de recristalização parcial do aço, seguido por um resfriamento forçado.

A atmosfera reinante no forno é composta de uma mistura gaso-sa de ar e de pelo menos um hidrocarboneto compreendido entre 1,1 e 1,5,a mistura gasosa compreendendo, além disso, 3 a 8 % em volume de oxigê-nio. A atmosfera do forno é preferencialmente uma mistura gasosa de ar ede hidrocarboneto em uma relação volúmica ar/ hidrocarboneto compreendi-da entre 1,1 e 1,5, a mistura gasosa compreendendo, além disso, 3 a 8 %em volume de oxigênio.

Pelo menos um hidrocarboneto é escolhido dentre o gás natural,o butano e o metano. O gás natural é preferencialmente escolhido em razãode seu baixo custo, e de sua facilidade de transporte.

Se a relação volúmica ar/hidrocarboneto for superior a 1,5, a at-mosfera reinante no forno de recozimento será muito oxidante e a camadade óxido formada é tão espessa que, para eliminá-la, será preciso utilizarsoluções de decapagem agressivas que vão atacar as juntas de grão. O as-pecto de superfície da cinta será então fosco.

Todavia, se a relação volúmica ar/hidrocarboneto for inferior a1,1, a atmosfera reinante no forno de recozimento será muito redutora. Porconseguinte, a recarburação do aço pelos hidrocarbonetos não poderá serevitada, e a manutenção à corrosão do aço será degradada.

Para se obter uma cinta cuja superfície apresenta um aspectobrilhante, deve-se controlar a regulagem das condições do tratamento térmi-co, de maneira a se obter uma cinta coberta por uma camada de óxido, cujaespessura é inferior a 0,10 pm. Com efeito, se a espessura de óxido for su-perior a ou igual a 0,10 μιτι, será preciso, para retirar essa camada de óxidoespessa, utilizar ácidos de decapagem agressivos, que vão atacar as juntasde grão, e isto conferirá um aspecto de superfície fosco na cinta.

Para se obter as características mecânicas requeridas, ajusta-seo tratamento térmico de maneira a se obter uma cinta em aço, cuja fraçãovolúmica recristalizada está compreendida entre 60 e 75 %. Com efeito, se afração volúmica não recristalizada (medida por observação micrográfica eanálise de imagem) for superior a 40 % , a microestrutura do aço induzirápropriedades mecânicas muito elevadas, e o alongamento A8O da canta seráinferior a 40 %. Ao contrário, se a fração volúmica não recristalizada for infe-rior a 25 %, as características mecânicas, como o limite elástico Rpo,2, serãoinsuficientes.

De preferência, o recozimento de recristalização parcial serárealizado a uma velocidade V1 compreendida entre 10 e 80 °C/s, uma tem-peratura T compreendida entre 800 e 950 0C e um tempo de manutenção Mcompreendido entre 10 e 100 segundos vantajosamente entre 60 e 80 se-gundos.

O recozimento da cinta a uma temperatura T compreendida en-tre 800 e 950°C permite limitar a difusão do cromo nas juntas de grão, e porconseguinte limita o ataque das juntas de grãos quando da decapagem quí-mica posterior da cinta, o que favorece a obtenção de um aspecto de super-fície brilhante.

Quando a temperatura T é inferior a 800 0C, o aço não se recris-taliza suficientemente para serem conseguidas propriedades mecânicasbuscadas. Com efeito, o aço apresenta um limite elástico Rpo,2 superior a600 MPa, mais um alongamento A8O inferior a 40 % medíocre, o que limitamuito suas capacidade de deformação a frio.

Quando a temperatura T é superior a 950 0C1 não somente olimite elástico Rpo,2 da cinta é insuficiente em razão do engrossamento dosgrãos de austenita em proveito da martensita que desaparece completamen-te, mas também o brilho da superfície da cinta diminui, pois a camada deoxido se torna importante.

Quando a velocidade de aquecimento V1 da cinta é inferior a 10°C/s o aço inoxidável só pode se recristalizar durante um tempo de manu-tenção M muito longo que não é compatível com as exigências industriais.Por outro lado, os grãso de austenita engrossam em proveito da martensita,e o limite elástico Rp0,2 é insuficiente pra conferir ao aço inoxidável boaspropriedades mecânicas.

Abaixo de um tempo de manutenção M à temperatura T inferiora 10 segundos, a fração volúmica recristalizada da cinta será inferior a 60 %,e o alongamento A8O da cinta é insuficiente. Ao contrário, além de 100 se-gundos, os grãos austeníticos engrossam em proveito da martensita, e ascaracterísticas mecânicas, tal como o limite elástico Rpo,2 se tornam insufici-entes.

A cinta de aço parcialmente recristalizada sofre em seguida umresfriamento forçado a uma velocidade V2 compreendida entre 10 e 80 °C/s,por exemplo por insuflação de ar ou por insuflação de ar sob pressão e pul-verização de água. Quando a velocidade de resfriamento V2 é superior a 10°C/s, o limite elástico Rpo,2 e a carga à ruptura aumentam.

Quando a cinta é resfriada, ela sofre uma decapagem com o au-xílio de uma solução de decapagem ácida capaz de eliminar completamenteessa camada de oxido em função de sua espessura e de sua natureza, sematacar as juntas de grãos do aço.Por exemplo, a cinta sofre uma primeira decapagem eletrolíticaem um banho que contém sulfato de sódio, cuja concentração está compre-endida entre 150 e 200 g/l, de pH inferior a 3, e com uma amperagem com-preendida entre 5 e 12 kA.

Ela sofre em seguida uma segunda decapagem eletroquímicaem um banho contendo o ácido nítrico, cuja concentração está compreendi-da entre 80 e 120 g/l, o pH inferior a 3, e com uma amperagem compreendi-da entre 5 e 12 kA.

A cinta, de acordo com a invenção, apresenta, além disso, asseguintes vantagens:

- uma melhor resistência do brilho após deformação que as cin-tas em aço inoxidável austenítica sofreram um recozimento em um forno derecozimento brilhante (padrão 2RB). Com efeito, a perda do brilho da cinta,segundo a invenção, é apenas de 30 % após encaixe, enquanto que ela é de80 % para cinta recozimento brilhante padrão;

- uma melhor resistência contra a corrosão intergranular que ascintas em aço inoxidável austenítico que sofreu um tratamento de tipo reco-zimento decapé padrão (padrão 2D);

- uma melhor resistência contra os riscos que as cintas em açoinoxidável austenítico recozimento brilhante padrão (padrão 2RB);

- uma dureza Vickers HV5, medida por indentação, superior à-quela das cintas de aço inoxidável austenítico que sofreu um tratamento detipo recozimento decapé padrão (padrão 2D), e àquela das cintas de açoinoxidável austenítico recozimento brilho padrão (padrão 2RB).

Por outro lado, as cintas em aço inoxidáveis austeníticos, se-gundo a invenção, apresentam uma aptidão à soldagem comparável às cin-tas em aço inoxidável austenítico recozimento brilhante padrão ou recozi-mento decapé padrão.

A invenção vai a presente ser ilustrada por exemplos dados atítulo indicativo e não limitativo.

Em uma primeira etapa, vão ser comparadas as característicasmecânicas e os brilhos de uma cinta em aço inoxidável austenítico, segundoa invenção, com, por um lado, uma cinta em aço inoxidável austenítico detipo recozimento decapé padrão (padrão 2D), e, por outro lado, uma cintaem aço inoxidável austenítico de tipo recozimento brilho padrão (padrão2RB). A medida do brilho é realizada com uma iluminação de 60 0 , segundoa norma internacional ISO 7668 (1986).

Depois será comparada a aptidão ao encaixe desses três tiposde cinta, sua perda de brilho, após encaixe, sua resistência ao risco, e enfimsua resistência à corrosão intergranular.

Para isso, vai-se inicialmente fabricar a partir de uma mesmanuance de aço inoxidável austenítico AS33, cuja composição química é dadana tabela 1 abaixo, uma cinta de aço, de acordo com a invenção, uma cintapadrão 2D e uma cinta padrão 2RB.

Tabela 1: composição química do aço inoxidável, de acordo coma invenção, expressa em % em peso, o complemento sendo o ferro e impu-rezas inevitáveis.

Tabela 1

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1. Fabricação da cinta, de acordo com a invenção

O aço AS33 é fundido para formar um lingote que é laminado aquente até atingir uma espessura de 4,5 mm. Esse lingote é em seguida Ia-minado a frio com cilindro de trabalho que apresentam uma rugosidade mé-dia aritmética Ra de 0,1 μηι, com uma taxa de redução de 82 %, de maneiraa se obter em uma passagem uma cinta de 0,8 mm de espessura.

Essa cinta laminada a frio é submetida a um recozimento de re-cristalização parcial do áco em um forno à combustão, aquecendo-a comuma velocidade de aquecimento de 50 °C/s até uma temperatura de manu-tenção de 820°C e durante um tempo de manutenção de 50 segundos. Aatmosfera reinante no forno é uma mistura de ar e de gás natural compreen-dendo uma taxa de oxigênio de 4 % em volume. A relação volúmica ar/gásnatural é de 1,3.

A cinta é em seguida resfriada a uma velocidade de resfriamentode 70 °C/s até à temperatura ambiente.

Após resfriamento, uma camada de oxido de 0,08 μηι de espes-sura se formou na superfície da cinta.

Enfim, a cinta sofre uma primeira decapagem eletrolítica em umbanho contendo sulfato de sódio, cuja concentração é de 175 g/l, de pH 2,com uma amperagem de 9 kA, e durante um período de 15 s, depois umasegunda decapagem eletrolítica em um banho contendo o ácido nítrico, cujaconcentração é de 100 g/l de pH 2, com um amperagem de 9 kA, e duranteum período de 15 segundos.

A cinta obtida não sofre nenhum outro tratamento posterior, nempolimento da superfície, nem laminagem.

2. Fabricação da cinta padrão 2D de aspecto de superfície fosca

O aço AS33 é fundido para formar um lingote que é laminado àquente até atingir uma espessura de 4,5 mm. Esse lingote é em seguida Ia-minado à frio com uma taxa de redução de 82 %, de maneira a se obter emuma passagem uma cinta de 0,8 mm de espessura.

Essa cinta laminada à frio é submetida a um recozimento de re-cristalização completa do aço, em forno à combustão, a uma temperatura de1120°C, durante um tempo de 50 segundos. A atmosfera reinante no forno éuma mistura de ar e de gás natural, compreendendo uma taxa de oxigêniode 4 % me volume. A relação volúmica ar/gás natural é de 1,3.

A cinta é em seguida resfriada a uma velocidade de resfriamentode 80 °C/s até à temperatura ambiente.

Enfim, a cinta sofre uma decapagem para eliminar completa-mente a camada de óxido formada de espessura de 0,2 μηι, em banhos desulfato de sódio e de ácido sulfúrico.

A cinta obtida não sofre nenhum tratamento posterior, nem poli-mento da superfície, nem laminagema.

3. Fabricação da cinta padrão 2RB

O aço AS33 é fundido para formar um lingote que é laminado àquente até atingir uma espessura de 4,5 mm. Esse lingote é em seguida la-minado a frio com cilindro de trabalho que conferem um aspecto de superfí-cie brilhante à cinta, com uma taxa de redução de 82 % de maneira a se ob-ter em uma passagem uma cinta de 0,8 mm de espessura.

Essa cinta laminada à frio é submetida a um recozimento de re-cristalização completo do aço, em um forno de recozimento brilhante no inte-rior do qual reina um atmosfera composta de uma mistura gasosa, compre-endendo 10 % em volume de nitrogênio e 90 % em volume de hidrogênio eapresentando um ponto de orvalho de -50°C, aquecendo-a com uma veloci-dade de aquecimento de 50 °C/s, até uma temperatura de manutenção de1100°C.

Enfim, a cinta é resfriada a uma velocidade de resfriamento de60 °C/s até à temperatura ambiente.

Reuniram-se na tabela 2 as características mecânicas e de as-

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A cinta, de acordo com a invenção, apresenta em relação às cin-tas padrão 2D e padrão 2RB ao mesmo tempo um aspecto de superfície bri-lhante, e boas características mecânicas. Ela apresenta, além disso, umadureza superficial superior às duas cintas da técnica anterior.

3. Aptidão ao encaixe, e conseqüência sobre o brilhoDiscos são cortados na cinta em aço, de acordo com a invenção,na cinta padrão 2RB e na cinta padrão 2D. Esses discos são em seguidaencaixados em uma prensa de encaixe, compreendendo classicamente umpunção, uma matriz e um serra-disco, para formar caçambas.

Após operação de enformação por encaixe, o brilho da superfí-cie medida com um ângulo de iluminação de 60 0 é medido ao mesmo tempono fundo da caçamba e sobre a aba da caçamba, o que permite estimar umvalor médio de brilho da peça encaixada.

Os resultados estão reunidos na tabela 3.

Tabela 3

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Em relação ao valor do brilho do produto plano, observa-se clas-sicamente uma perda de brilho das peças enformadas à frio. Os testes feitossobre os diferentes tipos de cintas estudados mostram que a cinta em açoinoxidável austenítico, de acordo com a invenção, resiste melhor ao fosco desuperfície por deformação que as cintas padrão 2D e padrão 2RB.

Após encaixe da cinta em aço, de acordo com a invenção, aperda de brilho é pequena, e amplamente inferior ao que se observa para ascintas padrão 2B e padrão 2RB.

5. Resistência ao risco

Os testes de resistência ao risco são feitos sobre a cinta em aço,de acordo com a invenção, e a cinta padrão 2RB, segundo norma interna-cional ISO 1518, utilizando uma máquina Clemen, cuja ponta hemisférica emaço temperado tem uma dureza de 1500 Hv, e um diâmetro de 1 mm. Ostestes consistem aplicar, com cargas variáveis de 50 g, 200 g e 400 g, aponta hemisférica na superfície da cinta, de maneira a criar um risco. Os re-sultados dos testes foram reunidos na tabela 4.

Tabela 4

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Os resultados dos testes mostram que a cinta em aço de acordocom a invenção resiste melhor ao risco do que as cintas padrão 2RB, deuma ordem de grandeza de 40 % em média, correspondente à diferença dedureza superficial relativa da cinta.

6. Resistência à corrosão intergranular

O teste de resistência à corrosão intergranular é realizado sobreamostras retiradas na cinta em aço, de acordo com a invenção e na cintapadrão 2D.

Esse teste é realizado segundo a norma NFA 05-159. Ele con-siste em imergir a amostra em uma solução borbulhante de ácido sulfúrico ede sulfato de cobre durante um período de 20 horas. A amostra é em segui-da dobrada a 90° e a observação da face convexa desta, em comparaçãocom um amostra de referência, que não foi imersa nessa solução, permitedeterminar o grau de fissuração em extremo revestimento. Uma pequenaresistência à corrosão intergranular se caracteriza pela presença de nume-rosas fissuras sobre a face convexa da amostra dobrada. Os testes de resis-tência à corrosão intergranular mostram que a cinta em aço inoxidável aus-tenítico, de acordo com a invenção, resiste melhor à corrosão intergranulardo que a cinta padrão 2D.

Claims

1. Cinta em aço inoxidável austenítico, apresentando um limiteelástico Rp0l2 superior ou igual a 600 MPa1 uma carga à ruptura RM superiorou igual a 800 MPa1 um alongamento A80 superior ou igual a 40 %, cujacomposição compreende em peso:- 0,025 < C <0,15 %- 0,20 < Si <1,0%- 0,60 < Mn <2,0%- 6,0 < Ni <12,0%- 16,0 < Cr <20,0%Mo < 3,0 %- 0,030 < N <0,16%Cu < 0,50 %P < 0,50 %S <0,015%eventualmente 0,10 < V < 0,50 % e 0,03 < Nb < 0,50 %com 0,10 < Nb + V < 0,50 %o complemento sendo o ferro e eventuais impurezas resultantes da elabora-ção, cujo tamanho médio dos grãos de austenita é inferior ou igual a 4 pm, ea superfície apresenta um brilho medido a 60 0 superior a 50.

2. Cinta em aço inoxidável austenítico, de acordo com a reivindi-cação 1, caracterizada pelo fato de apresentar uma superfície, cuja rugosi-dade média aritmética Ra é inferior ou igual a 0,08 pm.

3. Processo de fabricação em contínuo de cinta em aço inoxidá-vel austenítico, como definido em uma das reivindicações 1 ou 2, compreen-dendo as etapas que consistem em:- laminar a frio uma cinta em aço inoxidável austenítico, compre-endendo em % em peso:- 0,025 <C <0,15%- 0,20 < Si < 1,0 %- 0,60 < Mn < 2,0 %- 6,0 < Ni <12,0%-16,0 < Cr <20,0%Mo < 3,0 %0,030 < N <0,16%Cu < 0,50 %P < 0,50 %S <0,015%eventualmente 0,10 < V < 0,50 % e 0,03 < Nb < 0,50 %com 0,10 < Nb + V < 0,50 %o complemento sendo o ferro e eventuais impurezas resultantes da elabora-ção, a laminação à frio sendo realizada com cilindros de trabalho que apre-sentam uma rugosidade média aritmética Ra inferior ou igual a 0,15 pm;- fazer com que a cinta laminada a frio sofra um tratamento emum forno de recozimento no interior do qual reina uma atmosfera oxidanteface ao ferro, para se obter uma cinta coberta de uma camada de oxido, es-se tratamento térmico sendo ajustado de maneira a efetuar uma recristaliza-ção parcial do aço para se obter uma cinta, cuja fração volúmica recristaliza-da está compreendida entre 60 e 75 %; e- em decapar a cinta que sofreu o tratamento térmico, com o au-xílio de pelo menos uma solução de decapagem ácida capaz de eliminarcompletamente essa camada de oxido em função de sua espessura e desua natureza, sem atacar as juntas de grãos do aço.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pe-lo fato de a rugosidade média aritmética Ra dos cilindro de trabalho ser infe-rior ou igual a 0,10 pm.

5. Processo, de acordo com uma das reivindicações 3 ou 4, ca-racterizado pelo fato de a cinta ser laminada à frio com uma taxa de reduçãocompreendida entre 55 e 85 %.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pe-lo fato de a taxa de redução estar compreendida entre 70 e 85 %.

7. Processo, como definido em qualquer uma das reivindicações-2 a 6, caracterizado pelo fato de a atmosfera do forno ser uma mistura gaso-sa de ar e de pelo menos um hidrocarboneto em uma relação volúmicaar/hidrocarboneto compreendida entre 1,1 e 1,5, essa mistura gasosa com-preendendo, além disso, 3 a 8 % em volume de oxigênio.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pe-lo fato de a relação volume ar/hidrocarboneto estar compreendida entre 1,1e 1,3.

9. Processo, de acordo com uma das reivindicações 7 ou 8, ca-racterizado pelo fato de pelo menos um hidrocarboneto ser escolhido dentreo gás natural, o butano e o metano.

10. Processo, como definido em qualquer uma das reivindica-ções 3 a 9, caracterizado pelo fato de o tratamento térmico compreenderuma fase de aquecimento a uma velocidade de aquecimento V1, uma fasede manutenção a uma temperatura T e durante um tempo de manutençãoM, seguido de uma fase de resfriamento a uma velocidade de resfriamento V2.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de a temperatura T estar compreendida entre 800 e 950°C.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de a velocidade V1 estar compreendida entre 10 e 80 °C/s.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de o tempo de manutenção M estar compreendido entre 10 s e 100 s.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de a velocidade V2 estar compreendida entre 10 e 80 °C/s.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3a 14, caracterizado pelo fato de a cinta parcialmente recozida sofrer umaprimeira decapagem eletrolítica em um banho contendo sulfato de sódio,cuja concentração está compreendida entre 150 e 200 g/l, de pH inferior a 3,e com uma amperagem compreendida entre 5 e 12 kA, seguida de uma se-gunda decapagem eletroquímica em um banho contendo o ácido nítrico, cujaconcentração está compreendida entre 80 e 120 g/l, o pH inferior a 3, e comuma amperagem compreendida entre 5 e 12 kA.