ES2690275T3 - Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia y método para la fabricación de la misma - Google Patents

Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia y método para la fabricación de la misma Download PDF

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Takanobu Saito
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Kaoru Sato
Minoru Suwa
Tetsuo Yamamoto
Yasuhiro Murao
Eeiji Maeda
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Abstract

Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que contiene el 0,15% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N y del 0,02 al 0,35% de Ti, que contiene además del 0,05 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso, que contiene además opcionalmente el 0,08% o menos de Nb, el 0,15% o menos de V, el 0,15% o menos de Cu, el 0,15% o menos de Ni, y el 0,5% o menos de Cr en porcentaje en peso siendo el resto Fe, y que consiste esencialmente en una matriz de fase única de estructura de ferrita y precipitados finos que son carburos compuestos que contienen Ti y Mo, con un tamaño de grano de menos de 10 nm dispersos en dicha matriz en la que dichos precipitados finos están dispersos en un número por volumen unitario de 5 x 104/μm3 o más.

Description

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DESCRIPCION
Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia y método para la fabricación de la misma Campo técnico
La presente invención se refiere a una chapa de acero de alta resistencia adecuada para piezas de chasis automovilístico o similares y, más particularmente, a una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que tiene resistencia a la tracción no inferior a 550 MPa, ya un método para la fabricación de la misma.
Técnica anterior
Desde el punto de vista del mayor ahorro de combustible que conduce a la protección medioambiental, se han desarrollado chapas de acero laminado en caliente para automóviles, que tienen mayor resistencia a la tracción y menor grosor. En particular, se ha demandado mayor resistencia a la tracción y menor grosor para chapas de acero laminado en caliente usadas para piezas de chasis automovilístico tales como un brazo de suspensión, para el que se obtiene un gran efecto de mayor resistencia a la tracción y menor grosor. Por otro lado, dado que las piezas de chasis automovilístico tienen una forma intrincada, se requiere que la chapa de acero laminado usada para las mismas tenga elongación alta y excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento así como alta resistencia a la tracción.
De manera convencional, se han propuesto diversos tipos de chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia usadas para piezas de chasis automovilístico. Por ejemplo, el documento JP-A-4-329848 ha divulgado una chapa de acero de fase dual que tiene una propiedad de rotura por fatiga y capacidad de formación de reborde por estiramiento excelentes, que consiste en una estructura de ferrita y una segunda fase (perlita, bainita, martensita, austenita retenida, etc.). Sin embargo, no puede obtenerse capacidad de formación de reborde por estiramiento suficiente debido a la existencia de la segunda fase dura.
El documento JP-A-6-172924 ha propuesto una chapa de acero que tiene excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento, que tiene una estructura de ferrita bainítica con densidad de dislocación alta. Sin embargo, no puede obtenerse elongación suficiente debido a la existencia de la estructura de ferrita bainítica con densidad de dislocación alta.
El documento JP-A-6-200351 ha propuesto una chapa de acero, que consiste principalmente en una estructura de ferrita poligonal, que tiene excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento y se proporciona con alta resistencia a la tracción utilizando endurecimiento por precipitación debido a TiC o endurecimiento por disolución sólida. Sin embargo, no pueden obtenerse elongación alta y excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento de manera sostenida debido a que debe añadirse mucho Ti y por tanto se producen fácilmente precipitados gruesos.
El documento JP-A-7-11382 ha propuesto una chapa de acero que tiene excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento, que tiene una estructura de ferrita acicular en la que se precipita TiC o NbC fino. Sin embargo, no puede obtenerse elongación suficiente debido a la existencia de la estructura de ferrita acicular con densidad de dislocación alta.
El documento JP-A-11-152544 ha propuesto una chapa de acero en la que el tamaño de grano de ferrita se controla para ser tan fino como 2 |im o menos añadiendo Ti, Nb, V y Mo. Sin embargo, la elongación alta no puede obtenerse debido al tamaño de grano fino de ferrita de 2 |im o menos.
Divulgación de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que tiene alta resistencia a la tracción no inferior a 550 MPa, elongación alta, y excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento, que es adecuada para piezas de chasis automovilístico conformadas intrincadamente y un método para la fabricación de la misma.
El objeto de la presente invención puede lograrse mediante una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que contiene el 0,15% o menos de C, del 0,02 al 0,35% de Ti, y del 0,05 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso y que consiste esencialmente en una matriz de fase única de estructura de ferrita y precipitados finos con un tamaño de grano menor de 10 nm dispersos en la matriz. Más concretamente, el objeto de la misma puede lograrse mediante la chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que es según se define en la reivindicación 1. Se describen realizaciones preferidas en las subreivindicaciones.
Las chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia pueden elaborarse, por ejemplo, mediante un método que comprende las etapas de: producir una chapa de acero laminado en caliente laminando en caliente un planchón de acero que tiene las composiciones descritas anteriormente a una temperatura de punto de transformación de Ar3
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o mayor; y enrollar la chapa de acero laminado en caliente a una temperatura de 550 a 700 °C.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico que muestra la relación entre TS y el número por volumen unitario de carburos finos; la figura 2 es un gráfico que muestra la relación entre el tamaño de grano de carburo de Fe y X;
la figura 3 es un gráfico que muestra la relación entre el porcentaje en volumen de carburo de Fe y X;
la figura 4 es un gráfico que muestra la relación entre el contenido de Si y Mo y la propiedad de superficie; la figura 5 es un gráfico que muestra la relación entre TS x EL / t0,2 y la conformabilidad por prensado; y
la figura 6 es un gráfico que muestra la relación entre el contenido en C en disolución sólida y EL.
Realización para llevar a cabo la invención
Los inventores llevaron a cabo estudios sobre la elongación y la capacidad de formación de reborde por estiramiento de una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia, y, como resultado, obtuvieron el conocimiento descrito a continuación.
(1) Los precipitados de carburo o nitruro se hacen finos mediante la adición de Mo.
(2) Si los precipitados de carburo o nitruro se dispersan de forma fina en una matriz de fase única de estructura de ferrita con densidad de dislocación baja y ductilidad alta mediante la adición de Mo, pueden lograrse al mismo tiempo elongación alta y excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento así como alta resistencia a la tracción.
Basándose en este conocimiento, se ha encontrado que el 0,15% o menos de C, del 0,02 al 0,35% de Ti, y del 0,05 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso, la matriz compuesta esencialmente por una fase única de estructura de ferrita, y precipitados finos con un tamaño de grano menor de 10 nm dispersos en la matriz permiten producir una chapa de acero laminado en caliente que tiene alta resistencia a la tracción y excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento.
Las razones para la limitación de contenido de C, Ti y Mo son según se describen a continuación.
Si el contenido en C es mayor del 0,15%, los precipitados finos tienden algunas veces a pasar a ser gruesos, y por tanto la resistencia decrece. Por tanto, el contenido en C debe ser del 0,15% o menos.
Si el contenido en Ti es menor del 0,02%, la cantidad de precipitados finos es pequeña, y por tanto es difícil de obtener resistencia a la tracción no inferior a 550 MPa. Si el contenido en Ti es mayor del 0,35%, la estructura de ferrita pasa a ser fina, y por tanto la elongación total tiende a decrecer. Por tanto, el contenido en Ti debe estar en el intervalo del 0,02 al 0,35%.
Si el contenido en Mo es del 0,05% o más, se depositan precipitados compuestos finos que se combinan con Ti mientras que se restringe la transformación de perlita, y por tanto el acero puede endurecerse manteniendo a la vez elongación alta y excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento. Sin embargo, si el contenido en Mo es mayor del 0,7%, se forma una fase dura, y por tanto la capacidad de formación de reborde por estiramiento se degrada. Por tanto, el contenido en Mo debe estar en el intervalo del 0,05 al 0,7%.
En la presente invención, la fase única de estructura de ferrita no siempre necesita consistir en una fase de ferrita al 100%. Si la fase de ferrita es del 95% o más, puede lograrse el objeto de la presente invención.
Además, si el tamaño de grano de precipitados finos depositados en la matriz es 10 nm o más, apenas puede obtenerse la resistencia a la tracción no inferior a 550 MPa. Por tanto, si se hace un intento de endurecer el acero mediante los precipitados con un tamaño de grano de 10 nm o más, el porcentaje en volumen de los precipitados debe aumentarse. De ese modo, la estructura de ferrita de hace fina, y por tanto la elongación se disminuye. Por tanto, el tamaño de grano de precipitados finos debe ser menor de 10 nm, preferiblemente 5 nm o menos. Para lograr mayor resistencia a la tracción, el tamaño de grano de precipitados finos debe ser preferiblemente de 3 nm o menos.
Los precipitados finos son carburos compuestos que contienen Ti y Mo. Se piensa que dado que Mo, que tiene una tasa de difusión menor que Ti, forma carburos junto con Ti, la tasa de crecimiento de los carburos pasa a ser baja, de forma que se depositan los carburos finos.
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Incluso si se añade W con un contenido en el intervalo del 0,01 al 1,5% en lugar de Mo, o junto con Mo, pueden depositarse precipitados finos con un tamaño de grano menor de 10 nm, y por tanto puede obtenerse una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que tiene elongación alta, excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento y resistencia a la tracción no inferior a 550 MPa.
Dado que la cantidad de precipitados finos ejerce una gran influencia sobre la resistencia, se investigó la relación entre cantidad de precipitados finos y resistencia a la tracción TS usando chapas de acero laminado en caliente con un grosor de 2,3 mm que contenían del 0,03 al 0,15% de C, del 0,03 al 0,25% de Ti, y trazas de hasta el 0,7% de Mo, y se laminaron en caliente a una temperatura de acabado de 900°C y se enrollaron a una temperatura de enrollado de 500 a 800°C. Como resultado, se encuentra que según se muestra en la figura 1, si el número por volumen unitario de precipitados finos con un tamaño de grano menor de 10 nm es de 5 x 104/|im3 o más, puede obtenerse de manera segura TS no inferior a 550 MPa, si la cantidad de los mismos es de 1 x 105/|im3 o más, puede obtenerse de manera segura TS no inferior a 700 MPa, y si la cantidad de los mismos es de 2 x 105/|im3 o más, puede obtenerse de manera segura TS no inferior a 780 MPa.
Las chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia según la presente invención contienen algunas veces carburos de Fe con un tamaño relativamente grande además de los precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm. Dado que los carburos de Fe con un tamaño de grano grande no son deseables para la capacidad de formación de reborde por estiramiento, se investigó la relación entre tamaño de grano (tamaño de grano promedio) y porcentaje en volumen de carburos de Fe y capacidad de formación de reborde por estiramiento usando las chapas de acero laminado en caliente descritas anteriormente. En esta investigación, se determinaron el tamaño de grano (tamaño de grano promedio) y el porcentaje en volumen de carburos de Fe mediante análisis de imágenes después de la observación en un microscopio electrónico. Además, se evaluó la capacidad de formación de reborde por estiramiento tal como sigue. Una muestra que tenía un orificio se troqueló con una holgura del 12,5% en el centro de una chapa de acero de 130 mm cuadrados usando un punzón de 10 mm de diámetro, y el orificio troquelado se recalcó a partir del lado libre de rebaba. Entonces, se midió un diámetro de orificio en el momento en que el agrietamiento atravesó la chapa de acero, y se hizo evaluación mediante una razón de expansión de orificios X expresada mediante la siguiente ecuación.
X (%) = [(d -10)/10] x 10
La figura 2 muestra la relación entre el tamaño de grano de carburos de Fe y la razón de expansión de orificios. La figura 3 muestra la relación entre el porcentaje en volumen de carburos de Fe y la razón de expansión de orificios.
Se encontró que si el tamaño de grano de carburos de Fe excede 1 |im o si el porcentaje en volumen de carburos de Fe excede el 1%, X pasa a ser menor del 80%, y por tanto la capacidad de formación de reborde por estiramiento se degrada. Por tanto, es preferible que el tamaño de grano de carburos de Fe sea menor de 1 |im, y el porcentaje en volumen del mismo sea del 1% o menos.
Si el contenido en C, Ti y Mo expresado en porcentaje en peso satisface la ecuación de 0,8 < (C/12)/[(Ti/48) + (Mo/96)] <1,3, se forman de manera segura precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm en un número por volumen unitario de 5 x 104/|im3 o más. Además, si el contenido en Ti y Mo expresado mediante porcentaje atómico en los precipitados finos satisface la ecuación de 0,1 < Ti/Mo < 3, se forman de manera segura precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm en un número por volumen unitario de 5 x 104/|im3 o más, de manera que puede obtenerse de manera segura resistencia a la tracción no inferior a 550 MPa. Además, con el fin de lograr mayor resistencia a la tracción, preferiblemente debe satisfacerse la ecuación de 0,5 < Ti/Mo < 2.
Incluso si además de C, Ti y Mo, está contenido al menos un elemento seleccionado del 0,08% o menos de Nb y el 0,15% o menos de V, puede obtenerse el mismo efecto. En este caso, sin embargo, el contenido en Ti, Mo, Nb y V expresado mediante porcentaje atómico en los precipitados finos deben satisfacer la ecuación de 0,25 < Mo/(Ti + Nb + V + Mo).
De manera similar, en el caso en el que está contenido W en lugar de Mo, si el contenido en Ti y W expresado mediante porcentaje atómico en los precipitados finos satisface la ecuación de 0,1 < Ti/W, se forman de manera segura precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm en un número por volumen unitario de 5 x 104/|im3 o más.
Además, si están contenidos tanto Mo como W, si se satisface la ecuación de 0,1 < Ti/(Mo + W), se forman de manera segura precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm en un número por volumen unitario de 5 x 104/|im3 o más.
Si la razón de contenido de elementos en los precipitados finos se controla de esta manera, no sólo se hace homogéneo el número de precipitados finos sino también el estado de dispersión de los mismos, de forma que pueden obtenerse valores característicos de tensión más homogéneos en la chapa de acero, y además la forma de las chapas después del laminado pasa a ser buena.
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La investigación sobre la estructura y los precipitados finos en la presente invención se hizo mediante el método descrito a continuación.
Se preparó una muestra mediante el proceso de pulido electrolítico usando el método de surtidor doble, y se realizó observación en un microscopio electrónico de transmisión a un voltaje de aceleración de 200 kV. En este momento, se realizó la observación mediante el método de desenfocado en el que la orientación cristalina de la fase parental se controló de manera que los precipitados finos tenían un contraste medible con los precipitados finos, y el foco se desplazó desde el foco normal para disminuir el error de cómputo de los precipitados hasta el mínimo. Además, el grosor de muestra en una zona en la que se midió el grano de precipitados se evaluó midiendo un pico de difusión elástica y un pico de difusión inelástica usando la espectroscopía de pérdida de energía eléctrica. Mediante este método, la cantidad de granos y el grosor de muestra pueden medirse para la misma zona. Se midió el número de granos en cuatro ubicaciones en una zona de 0,5 x 0,5 |im de la muestra, y se calculó como el número de granos observados proyectándose por 1 |im2 A partir de este valor y el grosor de muestra, se calculó el número de granos precipitados por 1 |im2 Además, se llevó a cabo el análisis químico de precipitados mediante la espectroscopía de rayos X dispersiva de energía.
Como ejemplos de chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia según la presente invención, pueden citarse las siguientes chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia.
(1) Una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que consiste esencialmente en el 0,06% o menos

de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o

menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,02 al 0,10% de Ti, del 0,05 al 0,6% de Mo en porcentaje en peso, y
siendo el resto Fe, en la que se dispersan precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm en una matriz de fase única de estructura de ferrita en un número por volumen unitario de 5 x 104/mm3 o más.
(2) Una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que consiste esencialmente en el 0,06% o menos

de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o
menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,02 al 0,10% de Ti, del 0,05 al 0,6% de Mo, al menos un elemento
seleccionado del 0,08% o menos de Nb y el 0,15% o menos de V en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, en la que se dispersan precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm en una matriz de fase única de estructura de ferrita en un número por volumen de 5 x 107mm3 o más.
(3) Una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que consiste esencialmente en más del 0,06% y el 0,15% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, más del 0,10% y el 0,35% o menos de Ti, del 0,3 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, en la que se dispersan precipitados finos con un tamaño de grano de 10 nm o menor en una matriz de fase única de estructura de ferrita en un número por volumen unitario de 5 x 104/mm3 o más.
Las chapas de acero de (1) y (2) son chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia que tienen resistencia a la tracción no inferior a 780 MPa, y la chapa de acero de (3) es una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que tiene resistencia a la tracción no inferior a 950 MPa.
Lo siguiente es una descripción de las razones para la limitación de composición.
C: C forma carburos, y es eficaz para endurecer el acero dependiendo del contenido en Ti, Mo, Nb y V descrito a continuación. Sin embargo, en el caso de una chapa de acero que tiene resistencia a la tracción de alrededor de 80 MPa, si el contenido en C es mayor del 0,06%, se forma perlita o el precipitado pasa a ser grueso, de manera que se deterioran la elongación y la capacidad de formación de reborde por estiramiento. Por tanto, el contenido en C debe ser del 0,06% o menos. Por otro lado, en el caso de una chapa de acero que tiene resistencia a la tracción de alrededor de 980 MPa, el contenido en C debe ser del 0,15% o menos por la misma razón, y el contenido debe ser mayor del 0,06% para obtener resistencia a la tracción de alrededor de 980 MPa. Por tanto, el contenido en C debe ser mayor del 0,06% y el 0,15% o menos. Además, es deseable que la relación entre el contenido en C y el contenido descrito a continuación de Ti y Mo debe satisfacer 0,8 < (C/12)/[(Ti/48) + (Mo/96)] < 1,3. Al satisfacer la ecuación descrita anteriormente, pueden precipitarse carburos compuestos finos que contienen Ti y Mo, y puede restringirse el deterioro en elongación y capacidad de formación de reborde por estiramiento provocado por la formación de perlita o precipitados gruesos.
Si: Si es un elemento eficaz para el endurecimiento de disolución sólida. Sin embargo, si el contenido en Si es mayor del 0,5%, se acelera la precipitación de C a partir de ferrita, y por tanto tienden a precipitar carburos gruesos de Fe sobre los contornos de los granos, de manera que la capacidad de formación de reborde por estiramiento se degrada. Además, si el contenido en Si es mayor del 0,5%, el laminado en caliente de chapas de acero delgadas con un grosor de 2,5 mm o menor pasa a ser inestable. Por tanto, el contenido en Si debe ser del 0,5% o menos.
Mn: el contenido en Mn debe ser del 0,5% o más desde el punto de vista de endurecimiento de disolución sólida. Sin
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embargo, si el contenido es mayor del 2,0%, se produce segregación o se forma una fase dura, de manera que la capacidad de formación de reborde por estiramiento se degrada. Por tanto, el contenido en Mn debe estar en el intervalo del 0,5 al 2,0%.
P: P es eficaz para el endurecimiento de disolución sólida. Sin embargo, si el contenido en P es mayor del 0,06%, se produce segregación, de manera que la capacidad de formación de reborde por estiramiento se degrada. Por tanto, el contenido en P debe ser del 0,06% o menos.
S: es más deseable un contenido de S menor. Si el contenido en S es mayor del 0,005%, la capacidad de formación de reborde por estiramiento se deteriora. Por tanto, el contenido en S debe ser del 0,005% o menos.
Al: Al se añade como desoxidante. Si el contenido en Al es mayor del 0,1%, tanto la elongación como la capacidad de formación de reborde por estiramiento se deterioran. Por tanto, el contenido en Al debe ser del 0,1% o menos.
N: es más deseable un contenido de N menor. Si el contenido en N es mayor del 0,006%, aumentan los nitruros gruesos, de manera que la capacidad de formación de reborde por estiramiento se degrada. Por tanto, el contenido en N debe ser del 0,006% o menos.
Ti: tal como se describió anteriormente, Ti forma carburos compuestos finos, y por tanto endurece el acero mientras se mantienen la elongación alta y la excelente capacidad de formación de reborde por estiramiento. En el caso de una chapa de acero que tiene resistencia a la tracción de alrededor de 780 MPa, el contenido en Ti debe estar en el intervalo del 0,02 al 0,10%, y en el caso de una chapa de acero que tiene resistencia a la tracción de alrededor de 950 MPa, el contenido en Ti debe ser mayor del 0,10% y el 0,35% o menos.
Mo: por la misma razón que en el caso de Ti, en el caso de una chapa de acero que tiene resistencia a la tracción de alrededor de 780 MPa, el contenido en Mo debe estar en el intervalo del 0,05 al 0,6%, y en el caso de una chapa de acero que tiene resistencia a la tracción de alrededor de 950 MPa, el contenido en Mo debe estar en el intervalo del 0,3 al 0,7%.
En el caso de una chapa de acero que tiene resistencia a la tracción de alrededor de 780 MPa, puede estar contenido además al menos un elemento seleccionado del 0,08% o menos de Nb y el 0,15% o menos de V. Nb y V son eficaces para hacer fina la estructura, y también forman precipitados compuestos junto con Ti y Mo, lo que contribuye al aumento en elongación y capacidad de formación de reborde por estiramiento. Sin embargo, si el contenido en Nb es mayor del 0,08%, o si el contenido en V es mayor del 0,15%, la elongación disminuye. Por tanto, el contenido en Nb debe ser del 0,08% o menos, y el contenido en V debe ser del 0,15% o menos. Desde el punto de vista de la formación de estructura fina usando Nb y V, es preferible que el contenido en Nb sea del 0,005% o más y el contenido en V debe ser del 0,001% o más.
Como ejemplos concretos de chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la presente invención, pueden citarse las siguientes chapas de acero laminado en caliente que contienen W además de los tres tipos de chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia descritos anteriormente.
(4) Una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que consiste esencialmente en el 0,1% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, el 2% o menos de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,01% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, el 0,5% o menos de Cr, del 0,02 al 0,2% de Ti, el 0,08% o menos de Nb, del 0,01 al 1,5% de W en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, en la que precipitados finos que tienen un tamaño de grano de menos de 10 nm están dispersos en una matriz de fase única de estructura de ferrita en un número por volumen de 5 x 104/|im3 o más y el contenido en Ti y W representado mediante porcentaje atómico en los precipitados satisface la ecuación de 0,1 <Ti/ W.
(5) Una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que consiste esencialmente en el 0,1% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, el 2% o menos de Mn, el 0,06% o menos de P, el ,01% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, el 0,5% o menos de Cr, del 0,02 al 0,2% de Ti, el 0,08% o menos de Nb, del 0,05 al 0,6% de Mo, del 0,01 al 1,5% de W en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, en la que precipitados finos que tienen un tamaño de grano de menos de 10 nm están dispersos en una matriz de fase única de estructura de ferrita en un número por volumen de 5 x 104/|im3 o más y el contenido en Ti, Mo y W representado mediante porcentaje atómico en los precipitados satisface la ecuación de 0,1 < Ti/(Mo + W).
En las chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia (1) a (5) descritas anteriormente, según se muestra en el ejemplo 7 descrito más adelante, si el contenido en C en disolución sólida es del 0,0020% o menos, la elongación se incrementa adicionalmente.
La figura 4 muestra la relación entre el contenido en Si y Mo y la propiedad de superficie. En esta figura, ® indica grado muy alto de defecto de cascarilla provocado por Si, O indica grado bueno y X indica grado pobre.
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En las chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia (1) a (5) descritas anteriormente, si el contenido en Si y Mo en porcentaje en peso satisface la ecuación de (Si + Mo) < 0,5%, puede obtenerse una muy buena propiedad de superficie.
Incluso si está contenido al menos un elemento seleccionado del 0,15% o menos de Cr, el 0,15% o menos de Cu, y el 0,15% o menos de Ni, pueden lograrse los efectos de la presente invención.
La chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia (1) anteriormente descrita puede elaborarse mediante un método para elaborar una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia, que comprende las etapas de: producir una chapa de acero laminado en caliente laminando en caliente un planchón de acero, que consiste esencialmente en, por ejemplo, el 0,06% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,05 al 0,6% de Mo, del 0,02 al 0,10% de Ti en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, y satisface la ecuación de 0,8 < (C/12)/[(Ti/48) + (Mo/96)] < 1,3, a una temperatura de punto de transformación de Ar3 o mayor y enrollando la chapa de acero laminado en caliente a una temperatura de 550 a 700°C.
La chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia (2) anteriormente descrita puede elaborarse produciendo un planchón de acero, que consiste esencialmente en, por ejemplo, el 0,06% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,05 al 0,6% de Mo, del 0,02 al 0,10% de Ti, al menos un elemento seleccionado del 0,08% o menos de Nb y el 0,15% o menos de V en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, en las mismas condiciones de laminado en caliente que aquellas para la chapa de acero (1).
La chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia (3) anteriormente descrita puede elaborarse produciendo un planchón de acero, que consiste esencialmente en, por ejemplo, por ejemplo, más del 0,06% y el 0,15% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, más del 0,10% y el 0,35% o menos de Ti, del 0,3 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, y satisface la ecuación de 0,8 < (C/12)/[(Ti/48) + (Mo/96)] < 1,3, en las mismas condiciones de laminado en caliente que aquellas para la chapa de acero (1).
Si el laminado en caliente se lleva a cabo a una temperatura menor que el de punto de transformación de Ar3, se producen granos gruesos, y por tanto la elongación disminuye, y los precipitados se hacen gruesos mediante un fenómeno de inducción de alargamiento a la tracción. Por tanto, el laminado en caliente debe llevarse a cabo a una temperatura de punto de transformación de Ar3 o mayor, preferiblemente, a una temperatura de 880°C o más. Después del laminado en caliente, con el fin de proporcionar una fase única de estructura de ferrita, la chapa de acero debe enrollarse a una temperatura de 550°C o más, preferiblemente a una temperatura de 600°C o más. Además, con el fin de evitar que los precipitados pasen a ser gruesos, la chapa de acero debe enrollarse a una temperatura de 700°C o menos, preferiblemente, a una temperatura de 660°C o menos.
El planchón de acero puede laminarse mediante el método de laminado directo en el que se lleva a cabo laminado en caliente inmediatamente después de colada o después de retención de calor. Alternativamente, puede laminarse mediante el método de laminado continuo en el que el acero laminado se calienta o retiene el calor antes o durante el laminado de acabado, o los aceros laminados se unen después de laminado irregular.
Las chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia (1) a (5) descritas anteriormente pueden someterse a tratamiento de galvanización por inmersión en caliente. Para las chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia según la presente invención, dado que se dispersan los precipitados finos estables, incluso si se efectúa el tratamiento de galvanización por inmersión en caliente, los precipitados no cambian, y por tanto la chapa de acero no se ablanda.
Dado que las piezas de chasis automovilístico tales como un brazo de suspensión, un refuerzo, un elemento lateral, una estructura de asiento, y un carril del asiento tienen una forma intrincada, es difícil fabricar estas piezas formando por prensado la chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia convencional. Sin embargo, si se aplican las chapas de acero laminado en caliente de alta resistencia (1) a (5) descritas anteriormente, estas partes pueden fabricarse con calidad alta y rendimientos altos.
En particular, una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que tiene razón de expansión de orificios del 80% o más y resistencia a la tracción TS de 700 MPa o más y en la que TS, elongación EL (%) y grosor de chapa t (mm) satisfacen la ecuación de (TS x EL)/t0,2 > 12000 es adecuada para las piezas de chasis automovilístico por la razón descrita a continuación.
El producto de TS y EL, TS x EL, sirve como índice de energía absorbida de material, y es eficaz como índice que representa la dificultad en desarrollar agrietamiento por prensado. El valor requerido para esto difiere según TS de chapa de acero. Además, dado que EL es un valor que depende del grosor de chapa t, existe para cada TS un intervalo deseado de TS x EL representado como una función de t que no provoca un problema de agrietamiento por prensado debido a EL insuficiente. La EL de chapa de acero con un t diferente puede convertirse usando la ecuación
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de Oliver, y es proporcional a t0,2
Se fabricó un brazo de suspensión con un prensado de 1200 toneladas usando una chapa de acero laminado en caliente que contenía el 0,04% de C, el 0,09% de Ti, y el 0,2% de Mo y tiene un grosor de 3,5 a 2,7 mm y TS de 710 a 850 MPa. Entonces, se investigó la relación entre (TS x EL)/t0,2 y la conformabilidad por prensado (ningún agrietamiento: OK, agrietamiento: NG).
Tal como se muestra en la figura 5, si (TS x EL)/t0,2 excede de 12000, no se produce agrietamiento en absoluto. Ejemplo 1
Se laminaron en caliente los aceros A a E que tenían una composición química facilitada en la tabla 1 en las condiciones facilitadas en la tabla 1, mediante lo cual se elaboraron las chapas de acero 1 a 5. Después de eso, se llevó a cabo un ensayo de tracción usando una probeta número 5 de JIS, y también se llevaron a cabo la investigación de estructura y precipitado en un microscopio electrónico de transmisión, la medición de la razón de expansión de orificios (X) y el ensayo de prensado real de brazo de suspensión mediante el método anteriormente descrito. La tabla 1 facilita adicionalmente la estructura de matriz, el tamaño de grano de precipitados y el número por volumen unitario de precipitados.
Los resultados se facilitan en la tabla 2.
Según la observación en un microscopio electrónico de transmisión, en las chapas de acero 1 a 3 de los ejemplos de esta invención, precipitados finos con un tamaño de grano de menos de 10 nm estaban homogéneamente dispersos en una matriz de fase única de estructura de ferrita. Además, estos precipitados finos eran carburos que contenían Ti y Mo. Las chapas de acero 1 a 3 tenían una TS no inferior a 800 MPa y EL y X altas, y no se agrietaron en el ensayo de prensado.
Por otro lado, la chapa de acero 4 del ejemplo comparativo, que tenía una estructura de bainita (B), tenía una EL baja y se agrietó en el ensayo de prensado. Además, la chapa de acero 5, que tenía una estructura de ferrita + perlita (F + P), tenía X baja y se agrietó.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que contiene
    el 0,15% o menos de C,
    el 0,5% o menos de Si,
    del 0,5 al 2,0% de Mn,
    el 0,06% o menos de P,
    el 0,005% o menos de S,
    el 0,1% o menos de Al,
    el 0,006% o menos de N y
    del 0,02 al 0,35% de Ti,
    que contiene además
    del 0,05 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso,
    que contiene además opcionalmente
    el 0,08% o menos de Nb,
    el 0,15% o menos de V,
    el 0,15% o menos de Cu,
    el 0,15% o menos de Ni, y
    el 0,5% o menos de Cr en porcentaje en peso
    siendo el resto Fe, y
    que consiste esencialmente en una matriz de fase única de estructura de ferrita y precipitados finos que son carburos compuestos que contienen Ti y Mo, con un tamaño de grano de menos de 10 nm dispersos en dicha matriz en la que dichos precipitados finos están dispersos en un número por volumen unitario de 5 x 104/|im3 o más.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que contiene
    el 0,15% o menos de C,
    el 0,5% o menos de Si,
    del 0,5 al 2,0% de Mn,
    el 0,06% o menos de P,
    el 0,005% o menos de S,
    el 0,1% o menos de Al,
    el 0,006% o menos de N y
    del 0,02 al 0,35% de Ti,
    que contiene además
    del 0,01 al 1,5% de W en porcentaje en peso, que contiene además opcionalmente
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    el 0,08% o menos de Nb,
    el 0,15% o menos de V,
    el 0,15% o menos de Cu,
    el 0,15% o menos de Ni, y
    el 0,5% o menos de Cr en porcentaje en peso
    siendo el resto Fe, y
    que consiste esencialmente en una matriz de fase única de estructura de ferrita y precipitados finos que son carburos compuestos que contienen Ti y W con un tamaño de grano de menos de 10 nm dispersos en dicha matriz en la que dichos precipitados finos están dispersos en un número por volumen unitario de 5 x 104/|im3 o más.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia que contiene
    el 0,15% o menos de C,
    el 0,5% o menos de Si,
    del 0,5 al 2,0% de Mn,
    el 0,06% o menos de P,
    el 0,005% o menos de S,
    el 0,1% o menos de Al,
    el 0,006% o menos de N y
    del 0,02 al 0,35% de Ti,
    que contiene además
    del 0,05 al 0,7% de Mo, y
    del 0,01 al 1,5% de W en porcentaje en peso,
    que contiene además opcionalmente
    el 0,08% o menos de Nb,
    el 0,15% o menos de V,
    el 0,15% o menos de Cu,
    el 0,15% o menos de Ni, y
    el 0,5% o menos de Cr en porcentaje en peso
    siendo el resto Fe, y
    que consiste esencialmente en una matriz de fase única de estructura de ferrita y precipitados finos que son carburos compuestos que contienen Ti y Mo, con un tamaño de grano de menos de 10 nm dispersos en dicha matriz en la que dichos precipitados finos están dispersos en un número por volumen unitario de 5 x 104/|im3 o más.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 1, en la que el tamaño de grano de los carburos de Fe es menor de 1 |im, y el porcentaje en volumen de los mismos es del 1% o menos.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 1, en la que el contenido en
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  3. 8.
    15
  4. 9.
    20
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    35 12.
    40
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  9. 16.
    C, Ti y Mo representado en porcentaje en peso satisface la ecuación de 0,8 < (C/12) / [(Ti/48) + (Mo/96)] < 1,3.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 1, en la que el contenido en Ti y Mo representado por porcentaje atómico en precipitados finos satisface la ecuación de 0,1 < Ti/Mo < 3.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 1, en la que está contenido además al menos un elemento seleccionado del 0,08% o menos de Nb y del 0,15% o menos de V, y el contenido en Ti, Mo, Nb y V representado por porcentaje atómico en precipitados finos satisface la ecuación de 0,25 < Mo/(Ti + Nb + V + Mo), representándose cada contenido en porcentaje en peso.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 1, en la que dicha chapa de acero consiste en el 0,06% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,02 al 0,10% de Ti, del 0,05 al 0,6% de Mo en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 1, en la que dicha chapa de acero consiste en el 0,06% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,02 al 0,10% de Ti, del 0,05 al 0,6% de Mo, al menos un elemento seleccionado del 0,08% o menos de Nb y el 0,15% o menos de V en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 1, en la que dicha chapa de acero consiste en más del 0,06% y el 0,15% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, más del 0,10% y el 0,35% o menos de Ti, del 0,3 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 2, en la que dicha chapa de acero consiste en el 0,1% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, el 2% o menos de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, el 0,5% o menos de Cr, del 0,02 al 0,2% de Ti, el 0,08% o menos de Nb, del 0,01 al 1,5% de W en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, y el contenido en Ti y W representado por porcentaje atómico en precipitados finos satisface la ecuación de 0,1 < Ti/W.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 3, en la que dicha chapa de acero consiste en el 0,1% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, el 2% o menos de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, el 0,5% o menos de Cr, del 0,02 al 0,2% de Ti, el 0,08% o menos de Nb, del 0,05 al 0,6% de Mo, del 0,01 al 1,5% de W en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, y el contenido en Ti, Mo y W representado por porcentaje atómico en precipitados finos satisface la ecuación de 0,1 < Ti/(Mo + W).
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 8 ó 9 ó 10, en la que el contenido en C en disolución sólida es del 0,0020% o menos en porcentaje en peso.
    Chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 8 ó 9 ó 10, en la que la ecuación de (Si + Mo) < 0,5% se satisface en porcentaje en peso.
    Método para fabricar una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia, que comprende las etapas de:
    producir un planchón de acero que consiste en el 0,06% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,05 al 0,6% de Mo, del 0,02 al 0,10% de Ti en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, y satisface la ecuación de 0,8 < (C/12)/[(Ti/48) + (Mo/96)] < 1,3;
    producir una chapa de acero laminado en caliente laminando en caliente dicho planchón de acero a una temperatura de punto de transformación de Ar3 o mayor; y
    enrollar dicha chapa de acero laminado en caliente a una temperatura de 550 a 700°C.
    Método para fabricar una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia, que comprende las etapas de:
    producir un planchón de acero que consiste en el 0,06% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, del 0,05 al 0,6% de Mo, del 0,02 al 0,10% de Ti, al menos un elemento seleccionado del 0,08% o
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    menos de Nb y del 0,15% o menos de V en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe;
    producir una chapa de acero laminado en caliente laminando en caliente dicho planchón de acero a una temperatura de punto de transformación de Ar3 o mayor; y
    enrollar dicha chapa de acero laminado en caliente a una temperatura de 550 a 700°C.
    Método para fabricar una chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia, que comprende las etapas de:
    producir un planchón de acero que consiste en más del 0,06% y el 0,15% o menos de C, el 0,5% o menos de Si, del 0,5 al 2,0% de Mn, el 0,06% o menos de P, el 0,005% o menos de S, el 0,1% o menos de Al, el 0,006% o menos de N, más del 0,10% y el 0,35% o menos de Ti, del 0,3 al 0,7% de Mo en porcentaje en peso, y siendo el resto Fe, y satisface la ecuación de 0,8 < (C/12)/[(Ti/48) + (Mo/96)] < 1,3;
    producir una chapa de acero laminado en caliente laminando en caliente dicho planchón de acero a una temperatura de punto de transformación de Ar3 o mayor; y
    enrollar dicha chapa de acero laminado en caliente a una temperatura de 550 a 700°C.
    Chapa de acero galvanizado obtenida mediante galvanización por inmersión en caliente de la chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 8 ó 9 ó 10.
    Pieza de chasis automovilístico que usa la chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 8 ó 9 ó 10.
    Pieza de chasis automovilístico que usa la chapa de acero laminado en caliente de alta resistencia según la reivindicación 8 ó 9 ó 10, que tiene razón de expansión de orificios del 80% o más y resistencia a la tracción TS no inferior a 700 MPa, y en la que TS, elongación EL (%) y grosor de chapa t (mm) satisfacen la ecuación de (TS x EL)/t0,2 > 12000.
    Omw) s i
    FIG * 1
    imagen1
    NÚMERO POR VOLUMEN UNITARIO DE CARBUROS FINOS ( Ul-3 )
    imagen2
    imagen3
    CONTENIDO DE Mo (% en peso)
    CONTENIDO DE Si (% en peso)
    imagen4
    CONFORMABILIDAD POR PRENSADO
    imagen5
    imagen6
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