BRPI0613998B1 - Processo de fabricação de tira em aço inoxidável austenítico - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE TIRA EM AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO". A presente invenção refere-se a uma tira em aço inoxidável aus- tenítico, apresentando uma tensão de escoamento Rpo,2 superior ou iguala a 600 MPa, uma resistência à tração superior Rm superior ou igual a 800 MPa, um alongamento Aeo superior ou igual a 40 % e um aspecto de superfície brilhante, de tipo recozimento-brilhante. A invenção refere-se também a um processo de fabricação em contínuo dessa tira em aço inoxidável austeníti- co.

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 de aplicações 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 tira em aço inoxi- dável austenítico, faz-se sofrer um tratamento térmico e uma decapagem final que, segundo as condições de utilização, lhe confere seja um aspecto de 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 brilho corresponde à medida da reflexividade da superfície. No âmbito da inven- ção, o brilho é medido segundo um ângulo de iluminação da superfície de 60°, segundo a norma internacional ISO 7668 (1986). No âmbito da presente invenção, entende-se um aspecto de superfície brilhante, uma superfície que apresenta um brilho medido a 60 0 superior a 50, e por aspecto de superfície fosca, uma superfície que apresenta um brilho medido a 60° inferior a 20.

Convencionalmente, para se obter um aspecto de superfície bri- lhante, a tira em aço inoxidável austenítico é previamente laminada a frio com cilindros que conferem um aspecto de superfície brilhante à tira. A tira laminada a frio é em seguida desengordurada e enxaguada, depois sofre um tratamento térmico em um forno vertical dito de "recozimento brilhante", no qual reina uma atmosfera redutora. Para isso, a tira passa no forno constitu- ído de um compartimento completamente isolado da atmosfera externa, compreendendo três zonas nas quais circula um gás neutro ou redutor. Esse gás é escolhido, por exemplo, dentre o hidrogênio, o nitrogênio ou uma mis- tura de hidrogênio e de nitrogênio (gás HNX) e apresenta um ponto de orva- lho compreendido entre -60 e -45 °C. A tira é inicialmente aquecida na pri- meira zona do forno a uma temperatura compreendida entre 1050 e 1150 °C, e a uma taxa de aquecimento de 30 a 60 °C/s. Depois, ela é mantida a essa temperatura na segunda zona do forno durante um período suficiente para permitir a recristalização do aço e a restauração das propriedades me- cânicas. Enfim, ela é resfriada na terceira zona do forno até uma temperatu- ra da ordem de 150 °C para evitar qualquer reoxidação da superfície da tira com o oxigênio do ar, quando a tira deixa o compartimento do forno. À saída do forno, o aspecto de superfície brilhante conferido à tira, quando da laminação a frio é mantido, pois a película de oxido que se formou, quando do recozimento, é muito fino, de uma espessura da ordem de 10 angstrom.

Todavia, notadamente em razão da utilização de gás, tal como o hidrogênio e/ou nitrogênio, e a necessidade de manter no compartimento do forno 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 brilhante da tira em aço inoxidável austenítico sob atmosfera gasosa, compreendendo hidrogênio, as propriedades mecânicas do aço são degradadas, pois o hi- drogênio favorece o aparecimento de fissuras em certas zonas das peças obtidas por encaixe da tira. Essa fragilização ao hidrogênio será tanto mais rigorosa quanto mais elevado for a temperatura de recozimento e o teor em hidrogênio da mistura HNX.

Um outro meio de fabricação de uma tira em aço inoxidável aus- tenítico, apresentando um aspecto de superfície brilhante, consiste em fazer sofrer a tira um tratamento final de tipo recozimento-decapagem, que lhe confere um aspecto de superfície recozimento-decapagem, isto é, um aspec- to de superfície escura, depois em proceder a uma operação, seja de poli- mento da superfície da tira, seja de laminagem da tira.

Para se obter uma tira em aço inoxidável austenítico, apresen- tando um aspecto de superfície de tipo recozimento-decapagem, procede-se conforme a seguir, A tira previamente laminada a frio sofre um recozimento contínuo a uma temperatura da ordem de 1100 °C, durante aproximadamen- te 1 min, em um forno onde a energia térmica é gerada por combustão de hidrocarbonetos 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 tira a uma atmosfera redutora, isto é, uma atmosfera contendo um ex- cesso de hidrocarbonetos, para evitar a degradação da manutenção à corro- são da tira por recarburação do aço pelos hidrocarbonetos. A tira recozida sofre em seguida um resfriamento ao ar e/ou um resfriamento forçado por aspersão de água fora do forno. Enfim, ela é submetida a uma decapagem apta a eliminar a camada de óxido espessa, da ordem de 0,1 a 0,3 pm, que se formou na superfície da tira, quando do recozimento no forno. A decapa- gem é geralmente feita em vários reservatórios de decapagem que contém soluções ácidas capazes de eliminar essa camada de óxido, como, por exemplo, uma mistura de ácido nítrico e de ácido fluorídrico.

Enfim, submete-se a tira seja a uma operação de laminagem, seja a uma operação de polimento até a obtenção dos aspecto de superfície brilhante desejado. O laminagem é realizado com cilindro de trabalho dito polimento de espelho, isto é, cilindro que apresentam uma rugosidade média RA compreendida entre 0,05 e 0,08 pm que conferem à tira em aço um as- pecto de superfície brilhante.

Todavia, as tiras em aço inoxidável austenítico obtidas segundo esses dois processos apresentam características mecânicas insuficientes, já que sua tensão de escoamento Rpo,2 está compreendido entre 250 e 350 MPa, e sua resistência à tração Rm está compreendida entre 600 e 700 MPa para um alongamento Aeo compreendido entre 50 e 60 %. Enfim, a operação laminagem ou polimento constitui uma etapa suplementar. Além disso, a operação de 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 um processo que permite conferir a uma tira em aço inoxidável austenítico trata- da em um forno à combustão de hidrocarbonetos, um aspecto de superfície brilhante, uma tensão de escoamento Rpo,2 de 600 MPa e uma resistência à tração Rm de 800 MPa associados a um alongamento Aso superior ou igual a 40 %.

Para isso, a invenção tem por objeto uma tira em aço inoxidável austenítico, apresentando uma tensão de escoamento Rpo,2 superior ou igual a 600 MPa, uma resistência à tração Rm superior ou igual a 800 MPa, um alongamento A superior ou igual a 40 %, cuja composição à ruptura Rm su- perior ou igual a 800 MPa, um alongamento A superior ou igual a 40 %, cuja composição compreende 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 % Opcionalmente 0,10 < V < 0,50 % e 0,03 < Nb < 0,50 % Com 0,10<Nb + V< 0,50% o restante sendo o ferro e eventuais impurezas resultantes da elaboração, cujo tamanho médio dos grãos de austenita é inferior ou igual a 4 pm, e a superfície apresenta um brilho medido a 60 0 superior a 50. A tira em aço, de acordo com a invenção, apresenta, vantajosa- mente, uma superfície cuja rugosidade média é inferior ou igual a 0,08 pm, o que confere à tira uma superfície lisa e, portanto, um aspecto de superfície ainda mais brilhante. A invenção tem também por objetivo um processo de fabricação em contínuo dessa tira em aço inoxidável austenítico.

As características e vantagens da presente invenção aparecerão melhor no decorrer da descrição que será feita a seguir, dada a título de exemplo não limitativo.

Para se obter uma tira em aço inoxidável austenítico, segundo a invenção, é preciso inicialmente elaborar, depois derramar sob a forma de um lingote em aço inoxidável austenítico que compreende os seguintes ele- mentos: - 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 a dureza da martensita de deformação. Além disso, sua colocação em solução sólida endurece o aço e aumenta sua resistência mecânica. Se o teor em carbono for inferior a 0,025 %, o aço tornar-se-á instável e formar-se-á muito pouca martensita, em conseqüência, com um alongamento Aso insuficiente.

Ao contrário, se o teor em carbono for superior a 0,15 %, o aço tornar-se-á estável, a formação de martensita de deformação será insuficiente e o aço não mais terá bastante energia para recristalizar-se. Por conseguinte, a tem- peratura de recozimento mínimo para acionar a recristalização é elevada e o tamanho 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 nos contornos de grão, quando dos tratamentos térmicos posteriores e aumentam assim os riscos de corrosão intergranular;

- silício a um teor compreendido entre 0,20 e 1,0 % em peso. O silício 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 tem tendência a perturbar o processo de produção da utira de aço, apresentando problemas de segregação durante a fundição em lingote do aço; O manganês a um teor compreendido entre 0,50 e 2,0 % em peso. 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 ten- são de escoamento requerida. Todavia, se o teor em manganês for inferior a 0,50 %, a desoxidação do aço será insuficiente; - cromo a um teor compreendido entre 16,0 e 20,0 %. O cromo favorece 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 cromo for superior a 20 % , gerar-se-á muita martensita de deformação, o que obri- ga a aumentar o teor dos elementos, favorecendo a formação de austenita como o carbono, o nitrogênio, o níquel e o manganês. Se o teor em cromo for inferior a 16 %, a resistência à corrosão do aço será insuficiente; - níquel com um teor compreendido entre 6,0 e 12 %. O níquel estabiliza a austenita e favorece a nova passivação. Se o teor em níquel for inferior a 6,0 %, a resistência à corrosão do aço será insuficiente. Se o teor em níquel for superior a 12,0 %, a austenita será auto-estabilizada, não se formará martensita de deformação suficientemente, e as características me- cânicas do aço serão insuficientes; - molibdênio com um teor inferior ou igual a 3,0 %. O molibdênio favorece a formação de martensita de deformação e aumentará a resistência à corrosão, sobretudo se combinado como nitrogênio. Além de um teor de 3,0 %, a resistência à corrosão do aço não será melhorada;

- nitrogênio com um teor compreendido entre 0,030 e 0,160 %. O nitrogênio favorece a formação da austenita, retarda a precipitação dos car- bonetos, estabiliza a austenita, e melhora a formabilidade. Além disso, ele exerce um papel no ajuste do tamanho dos grãos na estrutura. Todavia, se for acrescentado a um teor superior a 0,160 %, correrá o risco de deteriorar a ductilidade do aço a quente; - cobre com um teor inferior ou igual a 0,50 %. O cobre favorece 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 em solução sólida na austenita aumenta e a formabilidade do aço a quente é degradada; - fósforo com um teor inferior ou igual a 0,50 %. O fósforo é um elemento segregador. Ele favorece o endurecimento em solução sólida do aço, 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 é também um elemento segregador, cujo teor deve ser limitado, a fim de se evitarem as fissuras, quando da laminação a quente.

Além disso, a composição pode opcionalmente compreender: - vanádio com um teor compreendido entre 0,10 e 0,50 %. O vanádio favorece a soldabilidade do aço, e trava o aumento dos grãos de austenita na zona afetada pelo calor. Além de 0,50 %, o vanádio não contri- bui para a melhoria da soldabilidade, e aquém de 0,10 %, a soldabilidade do aço é 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 a formabilidade a quente da tira de aço; - com um teor total em nióbio e vanádio compreendido entre 0,10 e 0,50 % para garantir a soldabilidade do aço, sem efeito nefasto sobre a ductilidade a quente. O resto da composição é constituído de ferro e de outros ele- mentos que se espera habitualmente encontra como impurezas resultantes da 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 trem de tiras para formar uma tira laminada a quente que é recozida e opcional- mente decapada. A tira laminada a quente sofre em seguida diversos tratamentos, de maneira a se obter uma tira que apresenta, ao mesmo tempo, excelentes características mecânicas e um aspecto de superfície brilhante, e isto sem ter de recorrer nem a um recozimento em um forno de recozimento brilhante, nem a um polimento final da superfície da tira ou a uma operação de lami- nagem final. A instalação utilizada para fabricar a tira, de acordo com a in- venção, compreende um dispositivo de laminação a frio de tiras, constituída de um trem de tiras, compreendendo cilindros de trabalho entre os quais passa a tira em aço inoxidável austenítico de composição, de acordo com a invenção. Os cilindros de trabalho apresenta uma rugosidade média Ra infe- rior ou igual a 0,15 pm, e de preferência inferior ou igual a 0,10 pm. O diâ- metro dos cilindro de trabalho do trem de tiras está compreendido entre 50 e 100 mm, para minimizar os esforços de laminação para as taxas de redução elevadas, isto é, a partir de 75 % de redução. O trem de tiras permite não somente reduzir a espessura da tira, mas também favorecer o esmagamento das asperezas oriundas da tira previamente laminada a quente.

Sucessivamente ao dispositivo de laminação a frio, a instalação compreende um forno à combustão de hidrocarboneto, comportando um compartimento aberto através do qual a tira passa, e meios de introdução de uma mistura gasosa de hidrocarboneto e de ar. O compartimento aberto comporta, no sentido de passagem da tira representado, duas zonas suces- sivas, uma primeira zona de aquecimento e uma segunda de manutenção em temperatura. A primeira zona de aquecimento é equipada com meios de aquecimento potentes (não representados) aptos a aquecer rapidamente a tira a uma taxa de aquecimento V1, até uma temperatura de manutenção T1. A tira é mantida a essa temperatura T1 na segunda zona, durante um tempo de manutenção M, depois é resfriada a uma taxa V2 em uma zona de resfri- amento situada exatamente após a saída do forno.

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

De acordo com a invenção, a tira em aço austenítico previamen- te laminada a quente é laminada a frio, à temperatura ambiente, com uma taxa de redução compreendida entre 55 e 85 %. Obtém-se assim uma tira 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 redução compreendida entre 55 e 85 %, forma-se entre 50 e 90 % em volume de martensita de deformação α’. A martensita de deformação a’ é observada por microfagia e sua fração volumétrica pode ser medida por difração dos raios X 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 conferir ao aço inoxidável, de acordo com a invenção, as características mecânicas requeridas. Com efeito, para taxas de redução muito baixas, a energia de deformação armazenada em volume não permite uma recristalização homo- gênea do aço para se obter grãos austeníticos tendo um tamanho médio inferior ou igual a 4 pm.

Para se conseguir uma tensão de escoamento Rpo,2 elevada, convém realizar um recozimento de recristalização, permitindo obter grãos de austenita, cujo tamanho médio não excede 4 pm. Com efeito, é conheci- do que, segundo a lei de Hall-Petch, a tensão de escoamento Rpo,2 é inver- samente proporcional à raiz quadrada do tamanho de grão. Além disso, uma estrutura com grãos finos, isto é, uma estrutura na qual o tamanho médio dos grãos de austenita não excede 4 pm, resiste de maneira significativa, conforme será visto posteriormente, no fenômeno de ofuscamento (perda de brilho), quando das operações de enformação a frio, por exemplo por encai- xe.

Além disso, de um ponto de vista de brilho de superfície após laminação a frio, taxas de redução inferiores a 55 % não permitem reparar o aspecto de superfície da tira 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 e química prévias à laminação a frio e posteriores à laminação a quente. Uma taxa de redução superior a 55 % permite diminuir a densidade de microdefei- tos de tipo crateras de granulamento e/ou contornos de grão e assim conse- guir um aspecto de superfície que apresenta um brilho homogêneo e eleva- do após 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, e não é mais possível laminar a tira. Além disso, o risco de aparecimento de microdefeitos de tipo "garras de calor", devido a esforços de cisalhamento na interface cilindro/ tira laminada a frio muito elevados, se torna muito impor- tante.

De preferência, a taxa de redução está compreendida entre 70 e 85 %, de maneira a se conseguir uma tira que apresenta uma topografia de superfície lisa, isto é, uma rugosidade média Ra compreendida entre 0,07 e 0,12 pm, isenta de microdefeitos de tipo crateras de granulamento e/ou con- tornos de grão atacadas quimicamente. Isto permite, além disso, armazenar uma energia de deformação plástica suficiente para favorecer uma recristali- zação 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 tira que apresenta um aspecto 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 tamanho de grão em volume, conseguida por recristalização controlada de um aço inoxidável austenítico, aumentando a densidade surfácica dos contornos de grãos atacados quimicamente, favorecendo a reflexão difusa da luz na su- perfície fosca e não brilhante.

Ora, os inventores colocaram em evidência que, quando a tira é laminada a frio com uma taxa de redução suficientemente elevada, e com cilindro de trabalho que apresentam uma rugosidade média Ra inferior ou igual a 0,15 pm, depois é submetida a um recozimento de recristalização parcial a uma temperatura da ordem de 800 °C, em um forno à combustão de hidrocarboneto, para formar uma camada de oxido suficientemente fina para ser facilmente eliminada por uma decapagem ácida, sem que os con- tornos de grãos sejam atacadas, então a tira apresenta ao mesmo tempo excelentes características mecânicas e um aspecto de superfície brilhante, de tipo recozimento-brilhante.

Nas condições da invenção, isto é, na ausência do ataque dos contornos de grão do aço, a rugosidade média Ra transferida à tira pelos cilindro de trabalho, quando da operação de laminação a frio é muito degra- dada. Assim, para se obter uma tira que tem um brilho medido com um ân- gulo de iluminação de 60 0 superior a 50, é essencial que os cilindros de tra- balho apresentem uma rugosidade média inferior ou igual a 0,15 pm, e, de preferência, inferior a 0,10 pm. O brilho, medido no âmbito da presente in- venção, corresponde à medida da reflexividade da superfície e é medida segundo um ângulo de iluminação de 60°, segundo a norma internacional ISO 7668 (1986).

De acordo com a invenção, faz-se em seguida passar a tira la- minada a frio no compartimento aberto do forno à combustão de hidrocarbo- neto, no interior do qual reina uma atmosfera oxidante face ao ferro, para fazer com que ela sofra um tratamento térmico consistindo em um recozi- mento de recristalização parcial do aço, seguido por um resfriamento força- do. 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 e de hidrocarboneto em uma relação volumétrica ar/ hidrocarboneto compre- endida 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 razão de seu baixo custo, e de sua facilidade de transporte.

Se a relação volumétrica ar/hidrocarboneto for superior a 1,5, a atmosfera reinante no forno de recozimento será muito oxidante e a camada de óxido formada é tão espessa que, para eliminá-la, será preciso utilizar soluções de decapagem agressivas que vão atacar os contornos de grão. O aspecto de superfície da tira será então fosco.

Todavia, se a relação volumétrica ar/hidrocarboneto for inferior a 1,1, a atmosfera reinante no forno de recozimento será muito redutora. Por conseguinte, a recarburação do aço pelos hidrocarbonetos não poderá ser evitada, e a manutenção à corrosão do aço será degradada.

Para se obter uma tira cuja superfície apresenta um aspecto bri- lhante, deve-se controlar a regulagem das condições do tratamento térmico, de maneira a se obter uma tira coberta por uma camada de oxido, cuja es- pessura é inferior a 0,10 pm. Com efeito, se a espessura de oxido for supe- rior a ou igual a 0,10 pm, será preciso, para retirar essa camada de oxido espessa, utilizar ácidos de decapagem agressivos, que vão atacar os con- tornos de grão, e isto conferirá um aspecto de superfície fosco na tira.

Para se obter as características mecânicas requeridas, ajusta-se o tratamento térmico de maneira a se obter uma tira em aço, cuja fração vo- lumétrica recristalizada está compreendida entre 60 e 75 %. Com efeito, se a fração volumétrica não recristalizada (medida por observação micrográfica e análise de imagem) for superior a 40 % , a microestrutura do aço induzirá propriedades mecânicas muito elevadas, e o alongamento Ae0 da canta será inferior a 40 %. Ao contrário, se a fração volumétrica não recristalizada for inferior a 25 %, as características mecânicas, como a tensão de escoamento Rp0,2, serão insuficientes.

De preferência, o recozimento de recristalização parcial será realizado a uma taxa V1 compreendida entre 10 e 80 °C/s, uma temperatura T compreendida entre 800 e 950 °C e um tempo de manutenção M compre- endido entre 10 e 100 segundos vantajosamente entre 60 e 80 segundos. O recozimento da tira a uma temperatura T compreendida entre 800 e 950 °C permite limitar a difusão do cromo nos contornos de grão, e por conseguinte limita o ataque dos contornos de grãos quando da decapagem química posterior da tira, o que favorece a obtenção de um aspecto de su- perfície brilhante.

Quando a temperatura T é inferior a 800 °C, o aço não se recris- taliza suficientemente para serem conseguidas propriedades mecânicas buscadas. Com efeito, o aço apresenta uma tensão de escoamento Rpo,2 superior a 600 MPa, mais um alongamento Aso inferior a 40 % medíocre, o que limita muito suas capacidade de deformação a frio.

Quando a temperatura T é superior a 950 °C, não somente a tensão de escoamento Rpo,2 da tira é insuficiente em razão do engrossa- mento dos grãos de austenita em proveito da martensita que desaparece completamente, mas também o brilho da superfície da tira diminui, pois a camada de oxido se torna importante.

Quando a taxa de aquecimento V1 da tira é inferior a 10 °C/s o aço inoxidável só pode se recristalizar durante um tempo de manutenção M muito longo que não é compatível com as exigências industriais. Por outro lado, os grãso de austenita engrossam em proveito da martensita, e a ten- são de escoamento Rpo,2 é insuficiente pra conferir ao aço inoxidável boas propriedades mecânicas.

Abaixo de um tempo de manutenção M à temperatura T inferior a 10 segundos, a fração volumétrica recristalizada da tira será inferior a 60 %, e o alongamento Aso da tira é insuficiente. Ao contrário, além de 100 se- gundos, os grãos austeníticos engrossam em proveito da martensita, e as características mecânicas, tal como a tensão de escoamento Rpo,2 se tor- nam insuficientes. A tira de aço parcialmente recristalizada sofre em seguida um resfriamento forçado a uma taxa V2 compreendida entre 10 e 80 °C/s, por exemplo por insuflação de ar ou por insuflação de ar sob pressão e pulveri- zação de água. Quando a taxa de resfriamento V2 é superior a 10 °C/s, a tensão de escoamento Rpo,2 e a resistência à tração aumentam.

Quando a tira é resfriada, ela sofre uma decapagem com o auxí- lio de uma solução de decapagem ácida capaz de eliminar completamente essa camada de oxido em função de sua espessura e de sua natureza, sem atacar os contornos de grãos do aço.

Por exemplo, a tira sofre uma primeira decapagem eletrolítica em 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 eletroquímica em 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 tira, de acordo com a invenção, apresenta, além disso, as se- guintes vantagens: - uma melhor resistência do brilho após deformação que as tiras em aço inoxidável austenítica sofreram um recozimento em um forno de re- cozimento brilhante (padrão 2RB). Com efeito, a perda do brilho da tira, se- gundo a invenção, é apenas de 30 % após encaixe, enquanto que ela é de 80 % para tira recozimento brilhante padrão; - uma melhor resistência contra a corrosão intergranular que as tiras em aço inoxidável austenítico que sofreu um tratamento de tipo recozi- mento decapé padrão (padrão 2D); - uma melhor resistência contra os riscos que as tiras em aço inoxidável austenítico recozimento brilhante padrão (padrão 2RB); - uma dureza Vickers HV5, medida por indentação, superior àquela das tiras de aço inoxidável austenítico que sofreu um tratamento de tipo recozimento decapé padrão (padrão 2D), e àquela das tiras de aço ino- xidável austenítico recozimento brilho padrão (padrão 2RB).

Por outro lado, as tiras em aço inoxidáveis austeníticos, segundo a invenção, apresentam uma aptidão à soldagem comparável às tiras em aço inoxidável austenítico recozimento brilhante padrão ou recozimento de- capé padrão. A invenção vai a presente ser ilustrada por exemplos dados a título indicativo e não limitativo.

Em uma primeira etapa, vão ser comparadas as características mecânicas e os brilhos de uma tira em aço inoxidável austenítico, segundo a invenção, com, por um lado, uma tira em aço inoxidável austenítico de tipo recozimento decapé padrão (padrão 2D), e, por outro lado, uma tira em aço inoxidável austenítico de tipo recozimento brilho padrão (padrão 2RB). A medida do brilho é realizada com uma iluminação de 60 0 , segundo a norma internacional ISO 7668 (1986).

Depois será comparada a aptidão ao encaixe desses três tipos de tira, sua perda de brilho, após encaixe, sua resistência ao risco, e enfim sua resistência à corrosão intergranular.

Para isso, vai-se inicialmente fabricar a partir de uma mesma nuance de aço inoxidável austenítico AS33, cuja composição química é dada na tabela 1 abaixo, uma tira de aço, de acordo com a invenção, uma tira pa- drão 2D e uma tira padrão 2RB.

Tabela 1: composição química do aço inoxidável, de acordo com a invenção, expressa em % em peso, o restante sendo o ferro e impurezas inevitáveis.

Tabela 1 1. Fabricação da tira, de acordo com a invenção O aço AS33 é fundido para formar um lingote que é laminado a quente até atingir uma espessura de 4,5 mm. Esse lingote é em seguida la- minado a frio com cilindro de trabalho que apresentam uma rugosidade mé- dia Ra de 0,1 pm, com uma taxa de redução de 82 %, de maneira a se obter em uma passagem uma tira de 0,8 mm de espessura.

Essa tira laminada a frio é submetida a um recozimento de re- cristalização parcial do áco em um forno à combustão, aquecendo-a com uma taxa de aquecimento de 50 °C/s até uma temperatura de manutenção de 820 °C e durante um tempo de manutenção de 50 segundos. A atmosfera reinante no forno é uma mistura de ar e de gás natural compreendendo uma taxa de oxigênio de 4 % em volume. A relação volumétrica ar/gás natural é de 1,3. A tira é em seguida resfriada a uma taxa de resfriamento de 70 °C/s até à temperatura ambiente.

Após resfriamento, uma camada de óxido de 0,08 pm de espes- sura se formou na superfície da tira.

Enfim, a tira sofre uma primeira decapagem eletrolítica em um banho 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 uma segunda decapagem eletrolítica em um banho contendo o ácido nítrico, cuja concentração é de 100 g/l de pH 2, com um amperagem de 9 kA, e durante um período de 15 segundos. A tira obtida não sofre nenhum outro tratamento posterior, nem polimento da superfície, nem laminagem. 2. Fabricação da tira padrão 2D de aspecto de superfície fosca O aço AS33 é fundido para formar um lingote que é laminado à quente até atingir uma espessura de 4,5 mm. Esse lingote é em seguida la- minado à frio com uma taxa de redução de 82 %, de maneira a se obter em uma passagem uma tira de 0,8 mm de espessura.

Essa tira laminada à frio é submetida a um recozimento de re- cristalização completa do aço, em forno à combustão, a uma temperatura de 1120°C, durante um tempo de 50 segundos. A atmosfera reinante no forno é uma mistura de ar e de gás natural, compreendendo uma taxa de oxigênio de 4 % me volume. A relação volumétrica ar/gás natural é de 1,3. A tira é em seguida resfriada a uma taxa de resfriamento de 80 °C/s até à temperatura ambiente.

Enfim, a tira sofre uma decapagem para eliminar completamente a camada de oxido formada de espessura de 0,2 pm, em banhos de sulfato de sódio e de ácido sulfúrico. A tira obtida não sofre nenhum tratamento posterior, nem poli- mento da superfície, nem laminagema.

3. Fabricação da tira padrão 2RB O aço AS33 é fundido para formar um lingote que é laminado à quente 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 tira, com uma taxa de redução de 82 % de maneira a se obter em uma passagem uma tira de 0,8 mm de espessura.

Essa tira 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 e apresentando um ponto de orvalho de -50 °C, aquecendo-a com uma taxa de aquecimento de 50 °C/s, até uma temperatura de manutenção de 1100 °C.

Enfim, a tira é resfriada a uma taxa de resfriamento de 60 °C/s até à temperatura ambiente. A tira obtida não sofre nenhum outro tratamento posterior, nem polimento da superfície, nem laminagem.

Reuniram-se na tabela 2 as características mecânicas e de as- pecto desses três tipos de tira. A tira, de acordo com a invenção, apresenta em relação às tiras padrão 2D e padrão 2RB ao mesmo tempo um aspecto de superfície brilhan- te, e boas características mecânicas. Ela apresenta, além disso, uma dureza superficial superior às duas tiras da técnica anterior. 3. Aptidão ao encaixe, e conseqüência sobre o brilho Discos são cortados na tira em aço, de acordo com a invenção, na tira padrão 2RB e na tira padrão 2D. Esses discos são em seguida encai- xados em uma prensa de encaixe, compreendendo classicamente um pun- ção, 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 tempo no fundo da caçamba e sobre a aba da caçamba, o que permite estimar um valor médio de brilho da peça encaixada.

Os resultados estão reunidos na tabela 3.

Tabela 3 Em relação ao valor do brilho do produto plano, observa-se clas- sicamente uma perda de brilho das peças enformadas à frio. Os testes feitos sobre os diferentes tipos de tiras estudados mostram que a tira em aço ino- xidável austenítico, de acordo com a invenção, resiste melhor ao fosco de superfície por deformação que as tiras padrão 2D e padrão 2RB.

Após encaixe da tira em aço, de acordo com a invenção, a perda de brilho é pequena, e amplamente inferior ao que se observa para as tiras padrão 2B e padrão 2RB. 5. Resistência ao risco Os testes de resistência ao risco são feitos sobre a tira em aço, de acordo com a invenção, e a tira padrão 2RB, segundo norma internacio- nal ISO 1518, utilizando uma máquina Clemen, cuja ponta hemisférica em aço temperado tem uma dureza de 1500 Hv, e um diâmetro de 1 mm. Os testes consistem aplicar, com cargas variáveis de 50 g, 200 g e 400 g, a ponta hemisférica na superfície da tira, de maneira a criar um risco. Os resul- tados dos testes foram reunidos na tabela 4.

Tabela 4 Os resultados dos testes mostram que a tira em aço de acordo com a invenção resiste melhor ao risco do que as tiras padrão 2RB, de uma ordem de grandeza de 40 % em média, correspondente à diferença de dure- za superficial relativa da tira. 6. Resistência à corrosão intergranular O teste de resistência à corrosão intergranular é realizado sobre amostras retiradas na tira em aço, de acordo com a invenção e na tira pa- drão 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 e de 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 comparação com um amostra de referência, que não foi imersa nessa solução, permite determinar o grau de fissuração em extremo revestimento. Uma pequena resistência 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 tira em aço inoxidável auste- nítico, de acordo com a invenção, resiste melhor à corrosão intergranular do que a tira padrão 2D.

Claims (13)

1. Processo de fabricação em contínuo de tira em aço inoxidável austenítico, que apresenta uma tensão de escoamento Rpo,2 superior ou igual a 600 MPa, uma resistência à tração RM superior ou igual a 800 MPa, um alongamento Aso superior ou igual a 40 %, cuja composição 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 % opcionalmente 0,10 < V < 0,50 % e 0,03 < Nb < 0,50 % com 0,10<Nb + V< 0,50% o restante sendo o ferro e eventuais impurezas resultantes da elaboração, cujo tamanho médio dos grãos de austenita é inferior ou igual a 4 pm, e a superfície apresenta um brilho medido a 60 0 superior a 50, o referido processo sendo caracterizado pelo fato de compreender as se- guintes etapas: - laminar a frio a referida tira em aço inoxidável austenítico, - sujeitar a tira laminada a frio a um tratamento térmico em um forno de recozimento onde a atmosfera é oxidante ao ferro, para se obter uma tira coberta de uma camada de oxido, esse tratamento térmico sendo ajustado de maneira a efetuar uma recristalização parcial do aço para se obter uma tira, cuja fração volumétrica recristalizada está compreendida en- tre 60 e 75 %; e - decapar a tira que sofreu o tratamento térmico, com o auxílio de pelo menos uma solução de decapagem ácida capaz de eliminar comple- tamente essa camada de oxido em função de sua espessura e de sua natu- reza, sem atacar os contornos de grãos do aço.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a rugosidade média Ra dos cilindro de trabalho ser inferior ou igual a 0,10 pm.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a tira ser laminada à frio com uma taxa de redução compreendi- da entre 55 e 85 %.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a taxa de redução estar compreendida entre 70 e 85 %.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de a atmosfera do forno ser uma mistura gasosa de ar e de pelo menos um hidrocarboneto em uma relação volumétrica ar/hidrocarboneto compreendida entre 1,1 e 1,5, essa mistura gasosa com- preendendo, além disso, 3 a 8 % em volume de oxigênio.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a relação volume ar/hidrocarboneto estar compreendida entre 1,1 e 1,3.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de pelo menos um hidrocarboneto ser escolhido dentre o gás natu- ral, o butano e o metano.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o tratamento térmico compreender uma fase de aquecimento a uma taxa de aquecimento V1, uma fase de manutenção a uma temperatura T e durante um tempo de manutenção M, seguido de uma fase de resfriamento a uma taxa de resfriamento V2.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a temperatura T estar compreendida entre 800 e 950 °C.

10. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a taxa V1 estar compreendida entre 10 e 80 °C/s.

11. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o tempo de manutenção M estar compreendido entre 10 s e 100 s.

12. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a taxa V2 estar compreendida entre 10 e 80 °C/s.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de a tira parcialmente recozida sofrer uma pri- meira 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, cuja concentração está compreendida entre 80 e 120 g/l, o pH inferior a 3, e com uma amperagem compreendida entre 5 e 12 kA.