ES2656564T3 - Artículo moldeado por prensado en caliente y método de fabricación del mismo - Google Patents

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Abstract

Un producto conformado por prensado en caliente, que comprende una lámina de acero delgada conformada por un método de conformado por prensado en caliente, y que tiene una estructura metálica que consiste en austenita retenida del 3 % al 20 % en volumen, martensita recocida o bainita recocida del 30 % al 97 % en volumen, y martensita templada del 0 % al 67 % en volumen, donde el producto conformado por prensado en caliente tiene una composición de elementos químicos que consiste en: C del 0,1 % al 0,3 %, donde "%" significa "% en masa", y lo mismo se aplica a lo siguiente con respecto a la composición de elementos químicos: Si del 0,5 % al 3 %; Mn del 0,5 % al 2 %; P al 0,05 % o menos, no incluyendo el 0 %; S al 0,05 % o menos, no incluyendo el 0 %; Al del 0,01 % al 0,1 %; N del 0,001 % al 0,01 % ; opcionalmente B al 0,01 % o menos y Ti al 0,1 % o menos; opcionalmente uno o más seleccionados del grupo que consiste en Cu, Ni, Cr y Mo al 1 % o menos en total; y opcionalmente V y/o Nb al 0,1 % o menos en total, y consistiendo el resto en hierro e impurezas inevitables.

Description

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[V y/o Nb en el 0,1 % o menos (no incluyendo el 0 %) en total]
El V y el Nb tienen el efecto de formar carburo fino y hacen una estructura fina por efecto de fijación. Para hacer que se muestre tal efecto, estos elementos pueden estar preferentemente contenidos en un 0,001 % o más en total. Sin 5 embargo, cuando el contenido de estos elementos se hace excesivo, da como resultado la formación de carburo grueso, que se convierte en el origen de la fractura, deteriorando por el contrario de este modo la ductilidad. Por lo tanto, el contenido de estos elementos puede controlarse preferentemente al 0,1 % o menos en total. El contenido de estos elementos puede ser más preferentemente no menor que el 0,005 % como límite inferior más preferido (aún más preferentemente no menor que el 0,008 %) en total y no mayor que el 0,08 % como límite superior más
10 preferido (aún más preferentemente no mayor que el 0,06 %) en total.
La lámina de acero delgada para el conformado por prensado en caliente de la presente invención puede ser o bien una lámina de acero no chapada o una lámina de acero chapada. Cuando se trata de una lámina de acero chapada, el tipo de chapado puede ser o bien una galvanización normal o un recubrimiento de aluminio. El método de
15 chapado puede ser o bien un chapado en baño caliente o un electrochapado. Después del chapado, puede realizarse un tratamiento térmico de la aleación, o puede realizarse un chapado adicional como un chapado multicapa.
De acuerdo con la presente invención, las características de los productos conformados, tales como la resistencia y
20 el alargamiento, pueden controlarse ajustando adecuadamente las condiciones de conformado por prensado (temperatura de calentamiento y velocidad de enfriamiento), y además, pueden obtenerse productos conformados por prensado en caliente que tienen una alta ductilidad (ductilidad retenida), de manera que pueden aplicarse incluso a piezas (por ejemplo, miembros de absorción de energía) a las que los productos conformados por prensado en caliente convencionales apenas se han aplicado; por lo tanto, la presente invención es extremadamente útil para
25 ampliar el rango de aplicación de los productos conformados por prensado en caliente. Los productos conformados que pueden obtenerse en la presente invención tienen una ductilidad residual mejorada adicional, en comparación con productos conformados cuya estructura se ha ajustado mediante un recocido normal después de un conformado por prensado en frío.
30 A continuación se describirán los efectos ventajosos de la presente invención más específicamente por medio de ejemplos, pero la presente invención no se limita a los ejemplos descritos a continuación. La presente invención puede ponerse en práctica después de las modificaciones o variaciones adecuadas dentro de un intervalo capaz de satisfacer la esencia descrita anteriormente y a continuación, estando todas las mismas incluidas en el alcance técnico de la presente invención.
35 La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad basado en la solicitud de patente japonesa n.º 2011-102408 presentada el 28 de abril de 2011. Todo el contenido de la memoria descriptiva de la solicitud de patente japonesa n.º 2011-102408 presentada el 28 de abril de 2011 se incorporada por la presente por referencia en la presente solicitud.
40
Ejemplos
Los materiales de acero que tienen las composiciones de elementos químicos respectivas mostradas a continuación en la tabla 1 se conformaron en placas para uso experimental por un método de fusión al vacío, tras lo cual las 45 placas se laminaron en caliente, seguido de enfriamiento, y a continuación de enrollamiento. Estas láminas laminadas se laminaron además en frío en láminas de acero delgadas, seguido de tratamiento de templado de manera que tengan las estructuras iniciales respectivamente prescritas. En la tabla 1, el punto de transformación Ac1 y el punto de transformación Ac3 se determinaron respectivamente usando las fórmulas (1) y (2) que se describen a continuación (véase, por ejemplo, la traducción japonesa de “The Physical Metallurgy of Steels” escrita originalmente
50 por William C. Leslie, publicada por Maruzen, 1985). La tabla 1 muestra, además, los valores calculados de (punto de transformación Ac1 x 0,2 + punto de transformación Ac3 x 0,8) (estos valores calculados pueden denominarse en lo sucesivo en el presente documento “valores A”).
Punto de transformación Ac1 (ºC) = 723 + 29,1 x [Si] -10,7 x [Mn] + 16,9 x [Cr] -16,9 x Ni ---(1)
55 Punto de transformación Ac3 (ºC) = 910 -203 x [C]1/2 + 44,7 x [Si] -30 x [Mn] + 700 x [P] + 400 x [Al] + 400 x [Ti] + 104 x[V] -11 x[Cr] + 31,5 x[Mo] -20 x[Cu]-15,2 x[Ni] ---(2)
donde [C], [Si], [Mn], [P], [Al], [Ti], [V], [Cr], [Mo], [Cu] y [Ni] indican contenidos de C, Si, Mn, P, Al, Ti, V, Cr, Mo, Cu y
60 Ni (% en masa), respectivamente. Cuando algún elemento indicado en un cierto término de fórmula (1) o (2) anterior no está contenido, el cálculo se realiza bajo el supuesto de que el término no existe en la fórmula.
imagen8
Las láminas de acero obtenidas de este modo se calentaron en las condiciones respectivas mostradas a continuación en la tabla 2, y a continuación se sometieron a tratamiento de enfriamiento usando un sistema de ensayo de tratamiento térmico a alta velocidad para láminas de acero (serie CAS, disponible en ULVAC-RIKO, Inc.), que puede controlar una velocidad media de enfriamiento. Las láminas de acero que iban a someterse al tratamiento 5 de enfriamiento tenían un tamaño de 190 mm x 80 mm (y un espesor de lámina de 1,4 mm). Las láminas de acero chapadas (ensayos n.º 22 y 23) se prepararon de la siguiente manera: la lámina de acero anterior antes del tratamiento de calentamiento y enfriamiento se sometió a un tratamiento térmico para tener una estructura inicial prescrita usando un simulador de chapado, seguido de la galvanización por baño en caliente para obtener una lámina de acero galvanizada por baño en caliente (GI) del ensayo n.º 22, o seguido de una galvanización por baño
10 en caliente y un tratamiento de aleación subsiguiente para obtener una lámina de acero galvanizada por baño en caliente aleada (GA) del ensayo n.º 23.
Para las láminas de acero respectivas después de los tratamientos anteriores (calentamiento y enfriamiento), se realizó la medición de la resistencia a la tracción (TS) y el alargamiento (alargamiento total EL) y la observación de la
15 estructura metálica (fracción de cada estructura) mediante los métodos descritos a continuación.
[Resistencia a la tracción (TS) y alargamiento (alargamiento total EL)]
Las muestras de ensayo JIS n.º 5 se usaron para ensayos de tracción para medir la resistencia a la tracción (TS) y el
20 alargamiento (EL). En ese momento, la velocidad de deformación en los ensayos de tracción se estableció en 10 mm/s. En la presente invención, las muestras de ensayo se evaluaron como “pasa”, cuando se cumplía cualquiera de las siguientes condiciones: (a) la resistencia a la tracción (TS) es de 780 a 979 MPa y el alargamiento (EL) es del 25 % o más; (b) la resistencia a la tracción (TS) es de 980 a 1179 MPa y el alargamiento (EL) es del 20 % o más; y
(c) la resistencia a la tracción (TS) es de 1180 MPa o más y el alargamiento (EL) es del 15 % o más.
25 [Observación de la estructura metálica (fracción de cada estructura)]
(1) Para la martensita recocida, la bainita, y las estructuras de bainita recocidas en las láminas de acero, cada una de las láminas de acero se sometió a un ataque con nital, y a continuación se observó por SEM (con una
30 ampliación de 1000x o 2000x), distinguiéndose la martensita recocida, la bainita, y la bainita recocida para determinar sus respectivas fracciones (fracciones de volumen).
(2) Para la fracción de austenita retenida en las láminas de acero, cada una de las láminas de acero se midió por un método de difracción de rayos X, después de la molienda a espesores de un cuarto de las láminas de acero y un pulido químico posterior (véase, por ejemplo, ISJJ Int. Vol. 33 (1933), n.º 7, pág. 776).
35 (3) Para la fracción de martensita templada, cada una de las láminas de acero se sometió a ataque LePera, y suponiendo un contraste blanco como una estructura mixta de martensita templada y austenita retenida, se midió la fracción de volumen de la estructura mixta. La fracción de martensita templada se calculó restando la fracción de austenita retenida, que se había determinado por un método de difracción de rayos X, de la fracción de volumen de la estructura mixta.
40 Estos resultados se muestran a continuación en la tabla 2, junto con la pre-formación de la estructura de lámina de acero (estructura inicial) y las condiciones de producción (temperatura de calentamiento y velocidad media de enfriamiento).
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imagen10
A partir de estos resultados, puede realizarse el siguiente análisis: los ensayos n.º 2 a 4, 7 a 16, 19, 20, 22, y 23 son ejemplos que cumplen los requisitos definidos en la presente invención, lo que indica que se obtuvieron piezas que tenían un equilibrio satisfactorio entre resistencia y ductilidad.
5 Por el contrario, los ensayos n.º 1, 5, 6, 17, 18, y 21 son ejemplos comparativos que no cumplen ninguno de los requisitos definidos en la presente invención, deteriorando de este modo todas las características. Más específicamente, el ensayo n.º 1 era el caso donde la temperatura de calentamiento era más alta que el valor, de modo que el producto conformado tenía una estructura compuesta principalmente por bainita y no se aseguró la austenita retenida, obteniendo de este modo solo un bajo alargamiento EL.
10 El ensayo n.º 5 era el caso donde la temperatura de calentamiento era más baja que el punto de transformación Ac1, de manera que el producto conformado tenía una estructura compuesta de martensita revenida al 100 % en volumen y no se aseguró la austenita retenida, obteniendo de este modo solo una baja resistencia a la tracción y un bajo alargamiento EL. El ensayo n.º 6 era el caso donde la velocidad media de enfriamiento durante el conformado era
15 baja, de manera que no se aseguró la austenita retenida, obteniendo de este modo solo un bajo alargamiento EL.
El ensayo n.º 17 era el caso donde el contenido de C era menor que el definido en la presente invención (grado de acero K) en las composiciones químicas de la lámina de acero y el producto conformado, de manera que no se aseguró la austenita retenida, obteniendo de este modo solo un bajo alargamiento EL. El ensayo n.º 18 era el caso
20 donde el contenido de Si era menor que el definido en la presente invención (grado de acero L) en las composiciones químicas de la lámina de acero y el producto conformado, de manera que no se aseguró la austenita retenida, obteniendo de este modo solo un bajo alargamiento EL.
El ensayo n.º 21 era el caso donde la fracción de bainita en la estructura inicial de la lámina de acero era menor que
25 la definida en la presente invención, de manera que la fracción de martensita se convirtió en baja y la fracción de otras estructuras (ferrita y bainita) se convirtió en alta en la estructura del producto conformado, obteniéndose de este modo solo un bajo alargamiento EL.
Aplicabilidad industrial
30 La presente invención hace posible proporcionar un producto conformado por prensado en caliente, que incluye una lámina de acero delgada conformada por un método de conformado por prensado en caliente, y que tiene una estructura metálica que contiene austenita retenida del 3 % al 20 % en volumen, por lo que el equilibrio entre resistencia y alargamiento puede controlarse en un intervalo adecuado y puede lograrse una alta ductilidad.
35
Descripción de números de referencia
1: punzón
2: matriz
40 3: portapieza portaprimordio
4: lámina de acero (pieza en bruto)

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